跌水复氧在城镇污水处理厂运行管理的研究及应用
2018-09-14赵二燕
赵二燕
（安徽国祯环保节能科技股份有限公司，合肥 230088）
现阶段，我国经济发展迅速，而水污染问题日益突出，部分敏感区域地方污水处理排放标准将会更加严格[1]。本文所涉及的城镇污水处理厂所在区域为环巢湖流域，为了加强该区域的水环境治理，2016年，安徽省颁布了地方污染物排放标准（DB34/2710-2016），要求巢湖流域内新建、扩建、改建的污水处理厂在2017年1月1日起出水要达到地表水类Ⅳ类标准，对出水TN提出更高的要求（TN≤10 mg/L）。
城镇污水处理厂的脱氮包括硝化和反硝化两个反应过程，由于污水处理厂进水碳氮比失衡和出水总氮排放标准不断提高，因此需要通过工艺优化和外加碳源促进生物反硝化，提高反硝化速率和效率，降低出水总氮数值，达到排放标准。胡香等人研究发现，后置反硝化深床滤池脱氮跌水产生的溶解氧会消耗26.2%外加碳源而没有用于反硝化脱氮[2]。本文通过对跌水充氧的小试试验研究再次证明跌水复氧会影响反硝化脱氮，消耗碳源。同时，选取4个典型工艺污水处理厂对全工段复氧点进行监测分析，针对问题提出优化对策并实施，减少跌水复氧量，为其他污水处理厂的运营管理提供经验参考。
1 跌水充氧对反硝化效果影响小试试验
1.1 试验目的
模拟跌水曝气充氧量，考察原水曝气充氧对反硝化效果的影响。
1.2 试验内容
不加碳源情况下，对比原水曝气和不曝气时反硝化效果；投加碳源，且将NO3-N配至8 mg/L时，对比原水曝气和不曝气时反硝化效果。
1.3 小试试验数据分析
不加碳源和加碳源时原水曝气对反硝化影响分别如表1和表2所示。
表1 不加碳源时原水曝气对反硝化影响
表2 加碳源时原水曝气对反硝化影响
通过小试结果对比，笔者发现，原水充氧后会降低反硝化速率，将充氧后原水加入混合液中，DO快速下降，可以判断DO消耗了部分易降解CODCr，而这一部分CODCr也是易被反硝化菌利用的，由此可以推断，跌水曝气充氧通过消耗部分原水中的CODCr，降低了原水中的碳源，从而影响反硝化效果。反硝化60 min后，充氧5～6 mg/L的原水NO3-N浓度要比未充氧原水高很多。
2 城镇污水处理厂存在跌水复氧的工段分析
笔者调研了4种不同工艺城镇污水处理厂，对厂内存在跌水复氧工段进行详细分析。
2.1 城镇污水处理厂预处理工段复氧分析
图1 跌水高度与进水流量、进水时间关系
2.1.1 曝气沉砂池跌水水位变化曝气沉砂池末端跌水高度主要受CASS池液位及进水流量的影响，最大跌水高度约2 m，一般出现在CASS池开始进水时，进水中段，跌水高度一般在1.2～1.4 m，进水后期，无跌水。大部分进水均在跌水约1.2 m的状态下进入CASS池，因此此时的跌水充氧最具代表性。
图2 跌水充氧DO监测
2.1.2 跌水曝气充氧量通过曝气沉砂池出水堰前后DO监测，进水DO约0.4 mg/L，1.2 m跌水后DO约5 mg/L。结合跌水处水位变化与流量关系，可以判断跌水曝气产生DO平均约5 mg/L。
2.2 城镇污水处理厂二级处理工段及深度处理工段复氧分析
按照预处理工段的分析方法，城镇污水处理厂二沉池进水端（生化池出水跌水）、二沉池三角堰、汇水区、斜板沉淀池出口、滤池进水均存在较高的跌水深度。同时，在笔者调研的2#城镇污水厂存在好氧池出水端跌水高度最大可以达到2 m，而该位置也是内回流泵的位置，跌水充氧相当严重，最大时跌水前后溶解氧可以增加5～7 mg/L。
厂内通过生化池后的配水井阀门加强控制，调整阀门开启度，目前可以控制跌水高度在30 cm以内，跌水前后的溶解氧增加2～3 mg/L；通过跌水高度的控制，内回流携带的溶解氧对缺氧池碳源的消耗减少，携带的溶解氧对缺氧池反硝化环境的影响降低[3]。
3 消除跌水复氧案例应用
通过对产生跌水工段的原因进行分析，并根据现场情况进行减少跌水程度改造，具体实施方案如表3所示。改造后4个城镇污水处理厂出水总氮均能稳定达到标准，外加碳源均有一定幅度降低。
表3 消除跌水复氧的案例应用
4 结论
小试试验表明，原水充氧5～6 mg/L后，加入混合液会快速消耗碳源，影响反硝化效果，反硝化60 min后，充氧5～6 mg/L的原水NO3-N浓度要比未充氧原水高。通过对4个污水处理厂全工段跌水复氧点进行分析，根据复氧产生的原因制定相应对策，笔者提出优化方案并实施，以期达到降低跌水复氧的目的。
通过对二级生物处理的工艺优化以及跌水复氧的改造，溶解氧对反硝化的影响减少，反硝化效率显著提高，确保生产稳定运行，出水水质可稳定达到出水标准，环境效益明显，为巢湖水质改善起到很好效果。通过对生产系统的详细分析，工艺得到有效优化，人们可以充分利用原有资源，减少了碳源药剂等的投入。同时，化学药剂生产过程中产生的环境污染及治理污染需要使用的资源减少明显，间接起到了良好的环境保护作用。
