A2/O污水厂厌氧池冬夏两季释磷效果对比研究

刘晓萌 王劼(沈阳振兴环保有限公司，辽宁 沈阳 110000)

0 引言

A2/O及其改良型工艺因其具有流程简单、运行灵活、水力停留时间(HRT)短、活性污泥不易膨胀、基建和运行费用低等优点，已成为国内外竞相研究和应用的热门污水生物处理工艺[1]。据统计，目前我国A2/O污水处理厂占全国污水处理厂的一半，其中厌氧池是A2/O及其改良型工艺污水处理厂的一个重要处理单体。在工程运用即污水处理实际运行中，厌氧池的生物除磷是依靠回流污泥中聚磷菌活动进行的[2]，利用聚磷菌在厌氧条件下释放磷，在好氧条件下过量吸收磷[3]，达到生物除磷的目的。厌氧池在污水处理系统中所起的作用已被人们所了解和接受，但是运行过程中厌氧池设计的水力停留时间短，传统的生物除磷工艺目前无法稳定运行实现一级A排放标准，导致厌氧池的运行管理水平较差，厌氧池的功能得不到有效发挥，厌氧池生物除磷的效果差。沈阳市有部分污水处理厂厌氧进水总磷甚至大于厌氧池出水总磷，其原因是生物除磷受到诸多因素的影响，如厌氧池容积的设定、泥龄、pH、污泥浓度、磷酸盐、溶解氧和硝酸盐氮的浓度等运行参数以及环境温度，而其中这些因素之间往往因相互作用关系错综复杂，使得实际运行过程中管理困难，无法实现稳定高效运行。但是目前国内对厌氧池的研究较少，特别是对释磷效果的研究更是鲜有报道。我们于2018年6月-2019年2月在沈阳南部污水处理厂进行了现场研究，主要为了探讨生物除磷效率的季节性变化，清楚变化规律；同时加强南部污水处理厂冬夏两季厌氧池的运行管理，从而达到生物除磷节能降耗的目的，为国内其他同类型污水处理厂厌氧池运行提供指导。

1 工艺概况

1.1 工程概况

沈阳南部污水处理厂采用改良型A2/O工艺，处理水量为60万m3/d，执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准(TP≤0.5mg/L)[4]。污水处理厂工艺流程如图1所示。

图1 污水处理厂工艺流程

污水处理厂进水70%进入厌氧池，30%进入前缺氧池，前缺氧池的出水进入厌氧池，然后进入缺氧池和好氧池。厌氧池体积为5010m3，水深6.6m，配置氧化还原电位(ORP)在线仪表，使管理人员对运行状况及时了解。设置潜水搅拌器2台，额定功率≤4.3kW。为了使池内流体混合均匀，以达到良好的搅拌/推流效果，池体中有导流墙[5]。

1.2 分析方法

1.2.1 分析方法

在试验过程中，磷酸盐的检测方法采用《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中规定的钼酸铵分光光度法(GB 11893—89)[6]。

1.2.2 实验方法

选取生化池厌氧池进水和出水测定水样，对每个水样进行化验分析磷酸盐指标。夏季实验时间为2018年6月-9月期间，平均水温为21.3℃，共12组数据进行分析。冬季实验时间为2018年11月-2019年2月期间，平均水温为13.5℃，共12组数据进行分析，平均温差10℃。

水样均取混合样，间隔时间为10min，取3次瞬时样混合均匀，放置一段时间后，得到上清液。所有水样采用相同批次试管，同一批实验人员，从而避免因操作引起的试验误差[7]。

2 结果与分析

2.1 夏季释磷效果

从图1中可以看出，夏季厌氧池释磷效率波动较大，其中最大效率为192%，最小效率为73%，平均释磷效率为106%。夏季进水平均为3.15mg/L，出水平均为6.09mg/L。夏季水温平均23.3℃，温度高，酶活性高，聚磷菌活性较好，有利于生化池反应，释磷效率较高，出水水质也很稳定。

图1 夏季释磷效率

2.2 冬季释磷效果

从图2中可以看出，冬季厌氧池释磷效率较夏季稳定，其中最大效率为49%，最小效率为8%，平均释磷效率为22%。冬季进水平均为1.95mg/L，出水平均为2.40mg/L。冬季水温平均12.5℃，低于15℃，不利于聚磷菌的生长，影响了冬季的释磷效率。

图2 冬季释磷效率

3 结语

本次研究发现，厌氧池夏季释磷的效率最大值为192%，而冬季释磷的效率最大值为49%，两者相差143%。夏季平均释磷效率106%与冬季平均释磷效率22%两者相差84%。无论是最大效率还是平均效率，夏季的释磷效率都远远高于冬季。

影响厌氧池释磷的效率有温度、pH、溶解氧、硝酸盐氮、污泥龄等多种因素。南部污水处理厂冬夏两季，进水pH、生化池溶解氧、污泥浓度、硝酸盐氮、污泥龄这些因素变化不大，比较接近，其中变化最大的是温度：夏季水温平均23.3℃，冬季水温平均12.5℃。两季相差10℃。

温度是影响微生物活性的重要因素，适当的升温会提高活性污泥中微生物的活性，而低温则会显著降低活性污泥的活性，有研究表明，污水生物处理系统的效能和运行稳定性因温度变化而受到很大影响[8]。在一定范围内，温度每下降10℃，微生物的代谢活性就会降低1.5倍左右[9]。温度过高或过低(25℃以上、15℃以下)都会导致系统运行效果降低，不利于聚磷菌的生长，从而降低了除磷效率[10]。在A2/O生化池这个活性污泥生态系统中，当夏季温度较高时，厌氧池聚磷菌的活性较好，释磷效率也较高，最高能达到192%，而进入冬季时水温急剧下降，最低气温为10.3℃，厌氧池聚磷菌的活性因低温迅速降低，生化反应速率减慢，释磷效率较差，最小效率为8%。同时当温度变化时，我们观察生化池活性污泥的粘滞性也发生了变化：夏季活性污泥的粘滞性较小，而冬季活性污泥粘滞性较大。活性污泥粘滞性的变化引起活性污泥微生物群落的变化，特别是厌氧池活性污泥中聚磷菌的数量可能受到影响，最终导致除磷效率的变化。因此，对于城市A2/O工艺的污水厂，尤其是北方温度变化较大的污水厂，认识冬夏季除磷效率的变化规律，提高生物除磷效果，改善出水水质是今后污水处理应该努力的一个方向。