简介： 氧化沟系统的主要优点:可以不设初沉池,二沉池可与氧化沟合建,省去污泥回流装置,对水质变化的适应性强,泥龄长,可达到较好的脱氮效果,污泥产率低等等。近年来,随着污水处理行业脱氮除磷要求的提高,氧化沟系统在除磷方面的欠缺经常被人们提出,因此探讨氧化沟系统除磷效率的提高途径就很有意义。现针对氧化沟系统除磷的问题进行了较深入地分析研究,提出了一些提高氧化沟系统除磷效果的途径,以对相关的研究和生产运行有所帮助
关键字：氧化沟,除磷,硝态氮
1 氧化沟技术发展现状
氧化沟技术在我国发展很快,是当前污水处理技术的热点之
一。近年来国内建设的氧化沟数量在不断增加,其处理规模和处
理对象也在不断扩大。氧化沟系统的主要优点:可以不设初沉
池,二沉池可与氧化沟合建,省去污泥回流装置,对水质变化的适
应性强,泥龄长,可达到较好的脱氮效果,污泥产率低等等。近年
来,随着污水处理行业脱氮除磷要求的提高,氧化沟系统在除磷
方面的欠缺经常被人们提出,因此探讨氧化沟系统除磷效率的提
高途径就很有意义。现针对氧化沟系统除磷的问题进行了较深
入地分析研究,提出了一些提高氧化沟系统除磷效果的途径,以
对相关的研究和生产运行有所帮助。
2 氧化沟系统中除磷效果的影响因素
影响氧化沟系统除磷过程的因素主要有三类:环境因素、设
计参数、水质条件。环境因素包括:DO、温度、pH 值等等。设计参
数包括:泥龄、停留时间、剩余污泥处理方法等等。水质条件是近
年来针对除磷效果的众多研究的中心话题,主要包括:基质的可
获得性、进水水质特性、VFA 产生量、硝态氮的浓度。
2. 1 DO 的影响
DO 对除磷效率的影响主要体现在磷吸收区。当好氧区的
DO 保持在1. 5 mg/ L～3. 0 mg/ L 之间时,除磷效果一般可以保
证;当DO 小于1. 5 mg/ L 时,除磷率会降低,污泥沉降也变差;但
如果DO 过高,则会导致水流到达厌氧区时DO 增加,影响磷的释
放,同时由于DO 过高会降低反硝化效果,使得NO3
- 浓度居高不
下,也会影响厌氧区磷的释放[ 1 ] 。
2. 2 pH 值
研究表明,pH 值为8. 0～8. 5 时, TP 去除率可以达到90 %
以上;当pH 值为6. 5～8. 0 时,TP 去除率差别不大;当pH 值低于
6. 5 时,TP 去除率会急剧下降。
2. 3 泥龄
泥龄越长,活性生物量越低,除磷能力也相应降低。众多的
研究表明:泥龄越长,单位BOD 的除磷量就越少。为达到最高的
除磷率,除磷设计的泥龄值不应超过总体处理所需要的值。当其
他处理所需的泥龄值很大时,只能通过别的途径来弥补泥龄的不
良影响,如加大BOD/ TP 值。
2. 4 停留时间
研究证明,厌氧区的停留时间会影响VFA 的产生以及贮磷
菌对VFA 的吸收。一般地,厌氧区的停留时间越长,除磷率越
高。厌氧停留时间从1. 1 h 增至2. 6 h ,TP 去除率会从59 %增至
71 %。但是,过长的厌氧停留时间并没有好处,时间过长可能导
致VFA 吸收的磷没有释放。这就有可能导致碳源贮存物量不
足,不能在好氧区产生足够的能量来吸收所有释放的磷。在好氧
区溶解磷的生物吸收也需要足够的停留时间,一般为1 h～2 h。
2. 5 基质的可获得性
出水磷浓度的高低主要取决于系统中除磷细菌所需要的发
酵基质的可获得量与必须去除的磷量的比值。研究表明[ 2 ] :
VFAs 是生物除磷的重要基质。污水的可生物降解COD 可以划
分为溶解性可快速生物降解COD 和颗粒性慢速生物降解COD
两类。主流生物除磷系统产生的VFAs 主要来自溶解性快速降
解BOD5 ,也即磷的去除量与快速降解BOD5 成正比。
2. 6 VFA 产生量
厌氧区的VFA 来源于外源添加和内部转化。Comeau[ 3 ]运行
了一系列生物除磷装置,试验结果表明,每投加6. 4 mg VFA 可增
加1 mg/ L 的除磷能力。众多试验研究表明,投加VFA 可促进磷
的生物吸收,去除1 mg 磷所需的VFA 投加量为7 mg HAc～
9 mg HAc。
3 氧化沟系统除磷效果的提高途径
3. 1 加设厌氧池
在氧化沟的上游加设厌氧池,是当代氧化沟变形工艺的普遍
做法。在上游加设厌氧池,能够为生物除磷提供先进行磷的释
放,后进行磷的过度吸收的场所,同时提高了污泥的沉降性能。
在卡鲁塞尔3000R 系统中,厌氧区和前置反硝化区结合在一
起,创造出了一段持续低浓度的硝酸盐区域,有助于对磷有富集
积累作用的微生物菌群的选择,从而在很低的温度下也能实现较
高的除磷率,值得借鉴。在氧化沟中也可设置多处厌氧段或者缺
氧段,实现更高程度的除磷效果[ 4 ] 。多沟交替作为厌氧段或好氧
段,安排多种交叉运行方式,也可以有效提高除磷率,但要以优良
的自控系统为前提。
3. 2 降低厌氧区的DO
设法限制进入厌氧接触区的DO 量,避免快速降解基质被迅
速耗尽,保证贮磷菌所需的脂肪酸产生量,这是提高除磷率的关
键因素之一。降低进水DO 值:在进水前先让管网中的水在进处
理构筑物前稍作停顿,避免管网中的DO 带入。进水的输送尽量
使用密闭的设施或设备,不宜用开口的输送设施。进水流量测量
部位避免带入空气。沉砂系统应避免造成跌水。减少厌氧区搅
拌器造成的涡流带入空气。
3. 3 减小硝态氮的影响
设法不让硝态氮进入磷的释放区,是保证脱氮除磷互不干涉
的关键。通常可以考虑在磷的释放段前设置前置缺氧段,使反硝
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化先行完成。一般来讲,在夏季反硝化可以迅速完成,能够保证
硝态氮以低浓度进入磷的释放区。在负荷较高的处理系统中,必
须以控制泥龄的办法限制硝化作用的发生程度,以避免硝态氮对
除磷的干扰。
3. 4 针对基质的可获得性问题
城市污水中,颗粒性有机物所占比例很大,因此采取措施将
这些颗粒性有机物转化为VFA 是一种重要的解决办法。
3. 5 污泥处理时的严格管理
由于生物除磷系统的混合液处于厌氧状态时会出现磷的明显
释放,因此污泥的处理需特别注意防止厌氧状态的出现。可考虑
采取气浮或以机械浓缩代替重力浓缩。另外,由于污泥消化和脱
水过程中产生的废液含磷量可能会很大,因此不要轻易将此废液
回流到主体处理构筑物,而应采用化学法先行处理后再回流处理。
3. 6 停留时间的控制
生产实践表明,对于氧化沟系统,曝气区的停留时间越短,不
曝气区的停留时间越长,越有利于除磷。在能够满足系统处理目
标的前提下,好氧区的尺寸应尽量小一些。
厌氧区分格有助于降低溶解性有机物发酵所需的停留时间。
但是否采用分格方式,要综合考虑所增加的搅拌器和分隔墙的设
置方便程度以及建设费用问题。
总之,传统的氧化沟系统有着较多的不利于除磷的因素,但
通过加设厌氧池、降低厌氧区的DO、减小硝态氮的影响、提高基
质的可获得性、优化污泥处理过程、优化停留时间的设置等等方
法,并且综合考虑设备改进的方便程度以及建设费用问题,提高
氧化沟系统的除磷和脱氮效率是有可能实现的。
参考文献:
[1 ]郑兴灿,李亚新. 污水除磷脱氮技术[M] . 北京:中国建筑工业
出版社,1998. 1012128.
[2 ]Nichols , H. A. and D. W. Osborn. Bacterial Stress : Prerequisite
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557.
[3 ] Comau , Y. , B. Rabinowitz , K. J . Hall , and W. K. Oidharn.
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Removal from Wastewater. JWPCF ,1987 ,59 :707.
[4 ]王凯军,贾立敏. 城市污水生物处理新技术开发与利用[M] .
北京:化学工业出版社,2001. 29257.