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高标准排放下市政污水处理厂反硝化脱氮影响因素及优化分析(2)

来源:JIEI创新实验室 作者:李激 人气: 发布时间:2019-08-05 12:20:13

综上,外加碳源的种类、投加点位对反硝化脱氮具有较大的影响。

(1)本研究所选择的三种碳源中,乙酸钠效果最好,价格也较为适中,可优先考虑做为外加碳源使用。但每个污水处理厂实际情况不一样,应根据实际情况选择对应的外加碳源,也可考虑接入周边高BOD5/TN废水,实现物质的再循环利用;

(2)投加位点建议以高硝态氮、低DO、搅拌效果好为选择原则。

内回流比对脱氮的影响及优化

内回流量过大或不足均影响反硝化脱氮性能

内回流一般指传统A2/O(图5)工艺中将好氧段硝化反应产生的含硝态氮混合液输送至缺氧段的工艺步骤,其目的是为缺氧段的反硝化反应提供硝态氮,强化反硝化脱氮性能。

图5 典型A2/O工艺流程图

回流比对生化系统的处理效果有着重要的影响,如传统A2/O工艺中脱氮率与内回流(r)及外回流(R)的关系如下:

因此,提高内回流比有利于提高脱氮效果。但是,内回流量过大易携带大量溶解氧进入缺氧池,影响缺氧环境,同时造成回流泵能耗浪费;而内回流量不足也会导致缺氧段硝态氮含量不足,限制脱氮效率。所以选择合适的内回流比可以有效强化生物反硝化脱氮性能。

调控内回流比优化反硝化案例分析

某污水处理厂主体工艺为A2/O,存在出水总氮偏高的情况。为了具体了解反硝化脱氮性能,对该厂进行生化段沿程硝态氮浓度分析(图6-图7)。

图6 生化段硝态氮浓度变化

图6表示生化段硝态氮浓度值,由图可知,好氧池回流液回流至内回流点,使得内回流点处存在大量的NO3--N,厌氧池实际为缺氧环境,反硝化脱氮效果明显。好氧池NO3--N浓度大于缺氧池,可适当提高内回流比来进一步提高脱氮效果。遂将其内回流比由原始的100%提高到200%,并测量其沿程硝态氮变化情况。

图7 工艺调整后生化池沿程硝态氮浓度变化

图7表示工艺调整前后生化池沿程硝态氮浓度变化趋势,由图可知,6月28日测出二沉池出水硝态氮浓度仅为9.2 mg/L,低于6月27日工艺调整后的11.43 mg/L和6月25日工艺调整前的13.6 mg/L。而且工艺调整后二沉池出水硝态氮浓度也有明显下降,表明内回流的提高有助于硝态氮的去除,保障出水TN的达标排放。

在实际运行中,好氧池硝态氮浓度较高,缺氧段硝态氮浓度却较低,适当提高内回流比可以有效提高反硝化脱氮效率。因此建议污水处理厂:

(1)安装内回流泵时留有余量,方便调节;

(2)污水处理厂运行过程中可将缺氧末端和好氧末端的硝态氮纳入日常检测指标范围,定期检测,及时调整内回流比,强化反硝化脱氮性能;

(3)提标设计时,可以考虑AAAOAO工艺,提高反硝化脱氮性能。

内回流溶解氧对脱氮影响及优化

内回流溶解氧过大影响脱氮效果

内回流溶解氧特指传统A2/O工艺中好氧池到缺氧池的内回流液中携带的单质氧分子。因为反硝化菌是兼性菌,根据游离氧(O2)和硝酸盐(NO3-)作为电子受体的氧化产能数据,以O2作为电子受体的产能约为NO3-的1.2倍,所以当池中含有溶解氧时,微生物会优先选择游离氧作为碳源有机物氧化的电子受体。

城镇污水处理厂缺氧池的溶解氧主要来源于内回流混合液挟带。基于此建立碳源不足情况下,内回流混合液挟氧对缺氧池反硝化脱氮影响的理论预测模型,公式如下:

               △TN=0.35?k?r?DO内回流/100            

其中:△TN―内回流挟氧导致污水系统TN去除量降低值,mg/L;
0.35―O2对NO3--N去除影响的当量系数,mgNO3--N/mgO2;
k―影响常量,根据模拟实验,工程中可取1.2~1.4;
r―内回流比,%;
DO内回流―内回流混合液进入缺氧池时的DO值,mg/L。


降低内回流溶解氧优化反硝化案例分析

某污水处理厂主体工艺为A2/O+MBR工艺(图8,MBR指膜生物反应器)。设计出水优于国家一级A标准。

图8 A2/O+MBR工艺流程图

该厂内回流由膜池直接回流至缺氧池,经现场实测膜池溶解氧一般大于7 mg/L,因此膜池直接回流至缺氧池会携带大量溶解氧而影响缺氧池进行反硝化。

为研究高溶解氧回流对缺氧反硝化的影响,设计降低溶解氧条件下硝态氮浓度变化测定。实验结果如下:

图9 不同内回流DO条件下缺氧反硝化硝态氮浓度变化

图9表示不同内回流DO条件下缺氧反硝化硝态氮浓度变化。高溶解氧条件下,即初始溶解氧为7 mg/L时,在实验前10 min内NO3--N有上升的现象,而后NO3--N开始下降,下降量为1.4 mg/L。降低溶解氧后,即初始溶解氧控制为3 mg/L时,在实验初始阶段NO3--N基本保持恒定,而后NO3--N开始下降,下降量为3.2 mg/L。

实验结果表明,高溶解氧对反硝化影响较大,降低内回流溶解氧可以有效提高NO3--N降解量,可提高1.8 mg/L的NO3--N降解量。

通过内回流将好氧池高硝态氮输送至缺氧段,可以进一步挖掘脱氮潜力。针对回流液中溶解氧问题,建议污水处理厂:

(1)可以将好氧池设计为梯度曝气结构,降低内回流液中溶解氧溶度;

(2)在好氧池内通过增设隔墙,分割独立出消氧区,内回流液经过消氧区后输送至缺氧区。

搅拌对脱氮影响及优化

搅拌不均匀或强度不够导致污泥沉积和泥水分离

活性污泥法处理污水过程中,如何使活性污泥与水体混合接触是提高处理效果的关键因素之一。但本研究在实际调查中发现,部分出水总氮存在超标风险的污水处理厂存在搅拌不均匀或搅拌强度、范围不够等情况,以致出现污泥沉积、泥水分离现象。

改善搅拌条件优化反硝化案例分析

对某SBR工艺污水处理厂调研发现该厂进水阶段出现严重泥水分层现象,采样进行模拟搅拌实验。

图10 不同搅拌效果下反硝化硝态氮浓度变化

图10为模拟不同搅拌条件下硝态氮浓度变化情况图。搅拌不充分的情况下,反硝化性能明显降低,2 h的反应时间内,硝态氮只降低了9.3 mg/L,而充分搅拌情况下,1 h的反应时间内,硝态氮即可降低25.8 mg/L。而充分搅拌的情况下,可以使污水和活性污泥充分接触,从而提高反硝化效果。

建议污水处理厂可通过以下途径改善搅拌效果:

(1)设计时,选择合理的搅拌推流器型号,有条件者建议进行水力模拟实验确定;

(2)保障搅拌器正常运行。

建议

针对在调研中发现的污水处理厂影响反硝化效果的主要影响因素:碳源、内回流比、内回流溶解氧和搅拌,在高排放标准下,提出如下建议:

(1)碳源投加可通过选择合适的碳源种类和碳源投加点位实现优化。
(2)内回流比可通过日常检测生化池硝态氮浓度及时调整内回流比来实现优化。
(3)内回流溶解氧可通过在好氧池末端设立隔离消氧区降低回流液的DO值来实现优化。
(4)搅拌可通过选择合理的搅拌推流器并保证其正常有效运行来实现优化。

(作者单位:江南大学环境与土木工程学院、无锡普汇环保科技有限公司、江苏省厌氧生物技术重点实验室、江苏高校水处理技术与材料协同创新中心,本研究基金项目:工业聚集区污染控制与尾水水质提升技术集成与应用(2017ZX07202-001-004))。

(编辑:Frank

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