不同C/N比和污泥回流比对分段进水多级A/O工艺处理污水效能的影响

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuhan78001
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  摘要: 在控制进水量、污泥浓度、污泥龄,溶解氧及试验温度的条件下,进行多点进水多级A/O工艺处理铁路沿线车站污水的试验研究。实验考察了改变C/N对出水水质的影响,同时考察了不同的二沉池污泥回流比对系统脱氮除磷的影响。
  关键词:多点进水多级A/O 去除率脱氮除磷
  Abstract: Under the conditions of controlling the quantity of water intake, sludge concentration, sludge age, dissolved oxygen, and test temperature, the experiments ofprocessing the sewage of railway station with multi-point water multi-level A / O technique are conducted. The experiments has investigated the impacts of changing C / N on water quality, as well as the impacts of the sludge reflux ratio of secondary sedimentation tank on nitrogen and phosphorus removal of the system.
  Key words: multi-point water intake; multi-level A / O; removal rate; nitrogen and phosphorus removal
  
  中图分类号:TU992.3文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012
  
  
  多级A/O工艺是利用活性污泥同时存在好氧、兼氧和厌氧生物菌群的特点,通过人为控制,在一个处理系统中形成多段A和多段O的生物环境,使A段和O段按工艺要求进行交替组合。它是若干由缺氧段和好氧段所组成的A/O周期,最终使污水得到净化的工艺技术[1-3]。本实验采用多级A/O工艺处理铁路沿线车站污水,并考察了不同C/N和污泥回流比对出水水质的影响,铁路沿线车站污水处理提供了技术支持。
  1 材料与方法
  1.1试验装置
   试验所采用的多级A/O工艺流程图如下。
  
  图1 多级A/O工艺流程图
  多级A/O反应器材质是有机玻璃,由好氧区和缺氧区组成。有效容积共约为0.36m3,沿宽度方向用有机玻璃板分隔为3个L*B*H=0.2m*0.15m*0.5m的长方形形槽,沿长度方向每隔0.2m设置一个插槽,以便在试验中用活动插板调整缺氧区与好氧区的容积比。生化反应池内好氧区段采用微孔曝气,前两级溶解氧浓度控制在2~3mg/L范围内,第三级溶解氧浓度控制在4mg/L左右。各级缺氧区安装一台电动搅拌机,转速约为60r/min,以保证缺氧区内污泥能够均匀混合。
  二沉池为竖流式二沉池,由有机玻璃制成,上部沉淀区呈圆柱形,污泥斗为截头倒锥体,容积为60L。采用中心管进水、周边三角堰出水方式。
  1.2 原水水质及分析方法
  试验中采用的污水取自铁路沿线某车站污水初沉池。试验过程中原污水水质如表1所示。
  表1 试验水质情况(mg/L)
  
  
  
  本试验过程中将对多点进水三级A/O工艺反应器各点水质指标以及活性污泥进行测定,测定项目及其分析方法[4]如表2所示。
  表2 分析项目与测试方法
  
  
  
  
  1.3 运行参数
  试验进行期间是在2012年5月~6月份进行,工艺运行参数如下:污泥浓度维持在2500mg/L~4000mg/L;污泥龄是8d;好氧区DO=2~4mg/L;污泥回流比R=100%;水温保持在26~28℃。C/N分配方案:本阶段试验采用调节原水C/N比后的污水作为试验的进水,即三个进水点的C/N比相同,分别采用C/N比为3.3、3.5、4.4、5,来考察系统的脱氮除磷效果变化。
  2 结果与讨论
  2.1不同C/N比对连续流系统脱氮除磷的影响
  2.1.1不同C/N比对氨氮的影响
  
  图2 不同原水C/N比对系统氨氮的变化曲线
  图2为原水不同C/N比下系统氨氮去除效果的变化趋势图。由图可知混合液由第一个非曝段进入反应器后,氨氮下降速度很快,但在接下来的非曝气区内,氨氮的含量又有所回升[5]。混合液进入曝气段后,氨氮在硝化菌作用下迅速转化为硝酸盐氮。在第一个曝气段末端,混合液中的氨氮随C/N比的增加而升高,在C/N比为5时最高为3mg/L,在C/N比为3.3时几乎降到了0 mg/L。在第二个非曝气段首段引进30%的调节C/N比后的废水,氨氮浓度迅速上升之后几乎没有变化。进入第二个曝气段后,氨氮含量几乎为0 mg/L。进入第三个非曝气后,15%的废水(已调节C/N比)又代入了少量的氨氮,该部分氨氮在最后一个曝气段被转化为硝酸盐氮,出水中的氨氮含量低于1 mg/L。
  2.1.2不同C/N比对硝酸盐氮的影响
  
  图3不同原水C/N比对系统硝酸盐氮的变化曲线
  图 3 为原水不同C/N比下系统硝酸盐氮去除效果的变化趋势图。从图中可知,随着C/N比的增加,出水硝酸盐氮的含量逐渐减少。原水中的硝酸盐氮几乎为零,由于二沉池回流污泥回流到反应器最前端,这样在第一个非曝气区产生了少量的硝酸盐氮,此时系统中含有大量的碳源,所以在反硝化菌作用下迅速反硝化。由于回流液中带回的硝酸盐氮浓度偏低,即使在进水C/N比在3.3的时候也能够将系统中的硝酸盐氮全部反硝化掉,即在非曝气段的末端基本检测不到硝酸盐氮的存在,这样为厌氧释磷打下了基础。当C/N比为5时,此时碳源充足,所以反硝化比较彻底[6],该段末端未检测到有硝酸盐氮的存在,形成厌氧环境,为除磷创造了条件。进水C/N比为3.5和4.4的处理效果位于两者之间,从图中可以看出末端还有少量的硝酸盐氮,因此也没有出现厌氧环境。
  2.1.3 不同C/N比对总氮的影响
  
  图4不同原水C/N比对系统总氮的变化曲线
  图4为原水不同C/N比下系统总氮去除效果的变化趋势图。不同C/N比下的污水进入系统内,在每个非曝气区域都进行了反硝化作用,因此总氮在每个非曝气段系统中成一直下降的趋势。但是由于各点进水量有所不同,所以总氮的去除效果也不同。在第一个非曝气段中,由二沉池回流回来的硝酸盐氮并不是很多,而且在第一点进水中占总进水量的55%,因此含有大量反硝化所需的电子受体,所以反硝化比较彻底,总氮去除效果较好[7]。到了第二个進水点,由于引入的原水较少,所以此时进入系统中的碳源也相对较少,又在第一个曝气区硝化作用后产生的硝酸盐氮较多,所以除在C/N比为5的时候可以将水中的硝酸盐氮全部反硝化掉外,其他C/N比下均有所剩余。在最后一个非曝气区反硝化效果更差,即使在C/N比为5的情况下也未能完全反硝化,其去除率达到了83%。
  2.1.4 不同C/N比对总磷的影响
  图5为原水不同C/N比下系统总磷去除效果的变化趋势图。混合液进入系统后,由于微生物初期吸附去除及稀释作用,系统中磷的含量有所下降。到了第一个非曝气区后段,该段中四种C/N比情况下系统都出现了厌氧阶段磷浓度上升,好氧阶段磷浓度下降的典型磷变化现象。进入系统的C/N比越高,污泥在缺氧/厌氧区的释磷量也相对变大[8]。以C/N比5时的效果最为显著,厌氧末端的磷含量近12mg/L,在第一个曝气区内,含磷量直线下降,进入下一个阶段后最小时磷含量在 0.5mg/L 左右。然而在C/N比3.3时效果就没有那么显著,曝气末端磷含量还有近4mg/L。系统进入第二个非曝气段后,由于又有30%原水的进入系统,所以含磷量有所增加,但是增幅不多。由于系统引进的碳源不足以反硝化掉水中硝酸盐氮,所以就不存在厌氧区域,也就无法实现磷的有效释放。即使如此,系统中的含磷量也有微量的降低,主要是由于微生物的同化作用及吸附作用来完成的,总体来说比仅在第一个投加点调节C/N比要好。
  
  图5不同原水C/N比对系统总磷的变化曲线
  2.1.5不同C/N比时COD的去除状况
  
  图6不同原水C/N比时COD的进出水变化
  图6为原水不同C/N比下系统COD进出水变化情况。由图可以看出,随着原水C/N比的增大,进水COD随之增大,但由于原水水质每时每刻都在变化,所以增幅也有所不同。从出水情况来看,效果比较好,都在17mg/L左右,达到了国家一级A排放标准。
  3 回流比对连续流系统脱氮除磷的影响
  由上节试验可以看出,在系统第一个缺氧段的硝酸盐氮基本被反硝化掉了,厌氧段的释磷效果也很显著,可以判断该C/N比下能够满足生物脱氮除磷对有机碳源的需求。为了提高系统脱氮率并且尽可能使系统碳源在非曝气段被充分利用,在本节试验中将提高系统回流比,考察二沉池污泥回流比对连续流系统脱氮除磷的影响[9]。
  3.1 试验方法
  由上节试验可知,在原水C/N比为5的情况下各个指标去除状况较好,因此,本节试验在此基础上进行调节回流比的试验研究。
  试验进行期间是在9月~10月份进行,工艺运行参数如下:污泥浓度维持在2500mg/L~4000mg/L;污泥龄是8d;好氧区DO=2~4mg/L。
  3.2 试验结果与分析
  
  图7 不同回流比下系统氮磷的变化曲线
  图7为原水C/N比为5时不同回流比对系统总磷去除效果的变化趋势图。由图可以看出,随着回流比的增大,出水TP的值跟着增大,出水含磷量由0.65mg/L上升至1mg/L以上。分析原因是由于回流比增大,回流至系统缺氧区的硝氮量也增多。与聚磷菌相比,反硝化菌优先利用碳源进行反硝化。由图中COD在缺氧厌氧区的变化曲线可以看出,COD(150%)在一开始的缺氧段降解速率就比COD(100%)大,当碳源一定而缺氧区的硝氮量增大后,反硝化菌进行反硝化所消耗的COD就多,所以聚磷菌能够有效利用的碳源就减少,因此在厌氧区的释磷量也就减少,为好氧积累的吸磷动力小,所以导致回流比150%时出水TP值高,去除率低。因此,当回流比由100%提高至150%时,在C/N比为5时,系统内有效利用的碳源不足[10-12]。
  4 结论
  通过在不同环境条件下对分段进水多级A/O活性污泥法脱氮除磷下性能的试验研究,得出的主要结论如下:
  (1)试验第三阶段采用在调节总进水C/N比,即改变原水水质的方式,以改变后两级A/O脱氮除磷效果差的弊端。试验开始阶段将C/N调为3.3,由于回流回来的硝酸盐氮减少,反硝化所用的碳源加少,释磷可以利用的有效碳源也就相对增加了。但由于总体碳源有限,所以除磷效果还不是很理想[13],出水含磷量在3.2 mg/L,去除率為41%。此时总氮的去除效果有了明显的改善,出水总氮在12mg/L。随后的试验中继续增大C/N比,当C/N比增大到5的时候,脱氮除磷效果有了很大的改进,出水含磷量在0.56 mg/L,去除率达到了88%,出水总氮在7mg/L左右,去除率达到了83%,除磷外均达到了一级A排放标准。
  (2)本课题还试验了不同回流比对系统脱氮除磷的影响。采用总进水C/N比为5的工况,比较回流比分别为100%和150%对氮磷的去除情况。结果表明增大回流比(150%)后脱氮效果稍有改进,但除磷效果不好,出水磷超过了1mg/L,未达到一级排放标准。
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