污水廠預(yù)處理系統(tǒng)跌水復(fù)氧對碳源消耗及其對策

李鵬峰¹，孫永利¹，隋克儉¹，郭亞瓊¹，周蕾¹，李家駒²

（1.中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司，天津 300074；2.天津理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與安全工程學(xué)院，天津 300384；)

摘要：選取太湖流域某污水廠預(yù)處理系統(tǒng)為研究對象，開展預(yù)處理系統(tǒng)跌水復(fù)氧對進水碳源消耗試驗研究。結(jié)果表明，預(yù)處理系統(tǒng)跌水復(fù)氧效果明顯，DO高點可達7 mg/L，為預(yù)處理構(gòu)筑物中的活性微生物提供了良好的利用進水碳源的條件。進一步測試了預(yù)處理構(gòu)筑物池壁微生物的耗氧速率和快速碳源利用率，發(fā)現(xiàn)池壁微生物耗氧速率是生物系統(tǒng)活性污泥耗氧速率的4.6倍，對快速碳源（醋酸鈉）的消耗速率高達31.11mgCOD/（gVSS·h）。在此基礎(chǔ)上提出了應(yīng)對預(yù)處理系統(tǒng)跌水復(fù)氧對碳源消耗的建議，為未來污水處理廠預(yù)處理系統(tǒng)的設(shè)計和改造提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：預(yù)處理系統(tǒng)；跌水復(fù)氧；耗氧速率；池壁微生物；碳源消耗

目前，我國污水處理廠進水碳源不足問題已較普遍，碳氮比、碳磷比偏低嚴(yán)重影響后續(xù)生物系統(tǒng)脫氮除磷能力。研究發(fā)現(xiàn)，污水處理廠預(yù)處理系統(tǒng)對進水碳源的消耗明顯，其中預(yù)處理系統(tǒng)的跌水復(fù)氧是導(dǎo)致進水碳源特別是快速碳源消耗的一個主因，導(dǎo)致碳源不足問題更加凸顯（見圖1）。

圖1 進水提升泵出水井與細格柵出水口跌水復(fù)氧實景

1 污水廠基本情況

1.1 工藝現(xiàn)狀

太湖流域某污水處理廠前三期污水處理工藝同為多點進水A²/O工藝，預(yù)處理系統(tǒng)包括粗格柵、進水泵房、曝氣沉砂池、細格柵和初沉池；生物段由厭氧池、缺氧池和好氧池組成，深度處理系統(tǒng)為濾布濾池，根據(jù)實際需求可進行A²/O工藝和倒置A²/O工藝的自由切換，工藝見圖2。

圖2 太湖流域某污水廠工藝流程

2 預(yù)處理系統(tǒng)碳源消耗測試研究

2.1 預(yù)處理系統(tǒng)碳源消耗點識別

碳源消耗點識別過程遵循以下兩個原則：（1）明顯的跌水復(fù)氧點（2）具備沉淀的功能區(qū)�；�于以上原則，將調(diào)研污水廠預(yù)處理段跌水復(fù)氧點進行梳理，選擇測試點如下：粗格柵進口、進水泵房出口、曝氣沉砂池進水口、曝氣沉砂池出水口、細格柵出口、初沉池出水口、生物系統(tǒng)進水口。

圖3表明，沿程DO和ORP值呈現(xiàn)正相關(guān)。DO和ORP值升高后又下降說明污水中的還原性物質(zhì)（主要為碳源，如VFA）含量降低。

圖3 預(yù)處理系統(tǒng)沿程DO、ORP值變化曲線

圖4表明，預(yù)處理系統(tǒng)沿程COD濃度呈下降趨勢，而SCOD濃度呈現(xiàn)先下降后上升趨勢。預(yù)處理階段對進水COD有明顯去除，主要去除單元為初沉池；進水SCOD在初沉池之前為下降趨勢，經(jīng)過初沉池后SCOD濃度出現(xiàn)上升， SCOD濃度下降原因為池壁微生物、回流污泥和進水中的活性微生物等利用污水跌水復(fù)氧后的高DO消耗進水碳源。由于初沉池排泥不暢，大量的初沉污泥在初沉池底部長時間停留發(fā)生了水解發(fā)酵，顆粒性COD 水解溶出，補充了進水中SCOD濃度降低。

圖4 預(yù)處理系統(tǒng)沿程COD、SCOD濃度變化曲線

2.2 預(yù)處理系統(tǒng)碳源消耗能力測試

2.2.1 跌水復(fù)氧區(qū)域的池壁微生物活性測試

從污水廠格柵井、曝氣沉砂池廊道池壁等位置刮下微生物（見圖5）后，直接測試其耗氧速率：池壁微生物的耗氧速率高達28mgO₂/（gVSS·h），而該廠生物系統(tǒng)活性污泥耗氧速率為6.07mgO₂/（gVSS·h），可見池壁微生物活性非常強。

圖5 池壁微生物實景圖

2.2.2 預(yù)處理段池壁微生物活性模擬試驗

選取預(yù)處理段進水井和格柵井池壁、曝氣沉砂池廊道池壁等位置微生物，測試對快速碳源的去除能力，結(jié)果見圖6。池壁微生物對快醋酸鈉的利用速率為31.11mgCOD/（gVSS·h），可見，池壁微生物對進水中快速碳源的利用能力不容忽視。

圖6 池壁微生物對快速碳源利用能力擬合曲線

3 對策及建議

（1） 污泥處置后的回流液進行預(yù)處理，去除回流液中的活性污泥組分，如采用投加絮凝劑沉淀的方法，降低回流液中活性污泥對進水碳源的消耗；

（2） 由于高差需求，各構(gòu)筑物之間必定需要跌水，可在跌水處設(shè)置柔性跌水導(dǎo)流板，降低氣水混合效果，降低污水氧氣攝入量；

（3） 初沉池運行過程中，減少排泥，提高初沉池中的污泥量，可有效將進水中的顆粒性COD水解發(fā)酵后溶出，補充進水碳源的不足。

（本文發(fā)表于《中國給水排水雜志》2015年第7期“論述與研究”欄目）

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