銘盛環(huán)境——工業(yè)污水，工業(yè)廢水處理專家，提供污水處理解決方案

　　生活污水中的C/N—般能滿足正常的脫氮除磷的需求，但有些生活污水中的C濃度較低，而N濃度偏高，這主要是由于人民生活水平的提升和生活習(xí)氣的改動(dòng)，使生活污水中的成分和比例改動(dòng)活性污泥法處置高NH4+-N廢水有很大艱難，主要是由于高濃度的NH4+-N對(duì)微生物有一定的抑止作用，影響硝化細(xì)菌的活性，使硝化過(guò)程不能正常實(shí)行。

　　目前，國(guó)內(nèi)主要針對(duì)A2/O工藝實(shí)行研討UCT工藝作為一種新型脫氮除磷工藝，對(duì)其關(guān)注較少。本實(shí)驗(yàn)主要研討了UCT工藝污泥接種后的啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)和穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段對(duì)COD、NH4+-N和TP的去除狀況，從而調(diào)查該工藝對(duì)高氨氮污水的處置效果。

　　一、實(shí)驗(yàn)局部

　　1.1 資料與儀器

　　生活污水，取于某大學(xué)家眷區(qū)，水質(zhì)見表1，屬于典型低C/N值的城市生活污水；接種污泥，取自北京市某污水處理廠污泥濃縮池，MLSS約為10g/L。

　　JMP-5000變頻潛水泵；CM-05多參數(shù)水質(zhì)測(cè)定儀；TU-1810分光光度計(jì)；Mu/Li3620IDS水質(zhì)多參數(shù)測(cè)定儀；MilwaukeepH56筆式酸度計(jì)。

　　1.2 實(shí)驗(yàn)辦法

　　工藝流程表示見圖1。

　　實(shí)驗(yàn)設(shè)備主體由PE資料制成，設(shè)備為圓形構(gòu)造，直徑為180cm，設(shè)計(jì)處置水量為5m3/d，水力停留時(shí)間(HTR)24h，厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)HRT為1：2：5，好氧區(qū)采用微孔曝氣的方式。在厭氧區(qū)和缺氧區(qū)內(nèi)均設(shè)置豎向插板，污水在厭氧區(qū)和缺氧區(qū)呈推流狀態(tài)，大大增加了污泥的碰撞幾率，有利于提升污泥濃度(MLSS)，提升處置效果。

　　系統(tǒng)的曝氣采用空氣泵，其出口流量為250L/min，流量采用LZB玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量，曝氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)量程為8m3/h，氣提轉(zhuǎn)子流量計(jì)量程為4m3/h。調(diào)理罐內(nèi)放置了兩臺(tái)JMP-5000變頻潛水泵，最大流量為5000L/h，最大揚(yáng)程為6m，潛水泵一用一備。污泥回流、硝化液回流和缺氧混合液回流均采用氣提技術(shù)，經(jīng)過(guò)控制氣量控制回流量，每個(gè)回流量所對(duì)應(yīng)的氣量均由相應(yīng)的玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制。

　　實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)時(shí)生活污水的水溫為(24±3)℃，接種污泥的體積為3m3。污泥接種后悶爆Ah后，2m3的生活污水填滿系統(tǒng)，由于污泥濃度大，活性好，因而采用連續(xù)培育的方式實(shí)行污泥培育與馴化，以縮短污泥培育的時(shí)間。

　　系統(tǒng)的啟動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)如下:在啟動(dòng)階段，進(jìn)水量為0.21m3/h，曝氣量為8m3/h；硝化液回流比為100%，污泥回流比為100%，缺氧混合液回流比為100%；在運(yùn)轉(zhuǎn)階段，硝化液回流比為200%，經(jīng)過(guò)調(diào)整曝氣量控制好氧區(qū)溶解氧濃度為1?2mg/L，SV值為30%?40%。

　　1.3 剖析辦法

　　水質(zhì)指標(biāo)主要采用水和廢水監(jiān)測(cè)剖析辦法中的規(guī)范辦法實(shí)行測(cè)定。COD采用多參數(shù)水質(zhì)測(cè)定儀測(cè)定，NH4+-N采用納氏試劑分光光度法，TP采用鉬酸銨分光光度法，MLSS采用重量法。

　　二、結(jié)果與討論

　　2.1 UCT工藝的啟動(dòng)

　　2-1-1 COD去除率

　　由圖2可知，在啟動(dòng)階段，系統(tǒng)對(duì)COD的去除效果良好。第1~3d，出水COD均勻濃度為55mg/L，對(duì)COD的均勻去除率到達(dá)80%以上，這與接種污泥的數(shù)量與濃度有很大關(guān)系，使系統(tǒng)剛啟動(dòng)，就具有了高效的COD去除性能。在3~11d，出水COD均勻濃度為41mg/L，到達(dá)GB18918-2002出水一級(jí)A規(guī)范。隨著污泥繼續(xù)培育，COD的去除效果進(jìn)一步提升，出水COD的濃度逐步降低，從第11d開端，去除率遲緩上升，最高達(dá)96.41%，均勻出水濃度為16mg/L，同時(shí)，好氧區(qū)的菌膠團(tuán)密實(shí)，呈現(xiàn)了大量輪蟲，闡明出水水質(zhì)良好。當(dāng)COD去除率高于80%，啟動(dòng)馴化階段完畢，開端進(jìn)入下一階段研討。

　　2.1.2 NH4+-N去除率

　　啟動(dòng)期間NH4+-N濃度的變化見圖3

　　由圖3可知，在1~9d，進(jìn)水NH4+-N均勻濃度為85.1mg/L，出水NH4+-N均勻濃度為25.5mg/L，均勻去除率為70.04%，這可能與進(jìn)水NH4+-N濃度高有關(guān)，高氨氮污水對(duì)硝化細(xì)菌的活性有影響，硝化速度慢，無(wú)法在限定的水力停留時(shí)間內(nèi)完成大量NH4+-N的轉(zhuǎn)化。再者，系統(tǒng)啟動(dòng)培育時(shí)間短，而硝化細(xì)菌的污泥齡較長(zhǎng)，接種污泥中硝化細(xì)菌數(shù)量少且對(duì)高氨氮污水要有順應(yīng)生長(zhǎng)期。在9~19d，NH4+-N的去除效率顯著提升，均勻去除率為96.03%，最高去除率到達(dá)99.73%，出水NH4+-N濃度顯著降低，出水NH4+-N最低濃度為0.25mg/L，在最高去除率狀況下，出水NH4+-N完成零排放。培育馴化階段，設(shè)備對(duì)NH4+-N的均勻去除率到達(dá)83.04%，這闡明硝化細(xì)菌培育馴化已完成，順應(yīng)了高氨氮生活污水的抑止作用，細(xì)菌菌群活性較好;同時(shí)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的培育馴化，系統(tǒng)中富集了大量的硝化細(xì)菌，使系統(tǒng)可在高氨氮的狀況下完成硝化。

　　2.2 UCT工藝穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)效果

　　2.2.1 COD去除率

　　系統(tǒng)對(duì)COD的去除效果見圖4

　　由圖4可知，進(jìn)水COD均勻濃度為211mg/L，出水COD均勻濃度為36mg/L，均勻去除率為82.94%，到達(dá)GB18918-2002的一級(jí)A排放規(guī)范。

　　進(jìn)水中NH4+-N濃渡過(guò)高會(huì)對(duì)COD去除形成影響，使出水COD略高于普通的生活污水處置系統(tǒng)。本實(shí)驗(yàn)中，出水COD均勻濃度較低，可能是進(jìn)水中70%的COD在厭氧區(qū)和缺氧區(qū)被去除，僅有少量的COD在好氧區(qū)被氧化去除。進(jìn)水中TP濃度高，為厭氧釋磷發(fā)明了條件，在此過(guò)程中，聚磷菌需求耗費(fèi)大量的易降解有機(jī)物;在缺氧區(qū)，由于進(jìn)水中NH4+-N濃度較高，使污泥回流中攜帶大量的硝酸鹽氮，反硝化細(xì)菌應(yīng)用硝酸鹽為電子受體，COD作為電子供體，使COD從缺氧區(qū)被進(jìn)一步去除，剩余的生化性較差的COD進(jìn)入好氧區(qū)，被好氧區(qū)的微生物降解應(yīng)用。

　　2.2.2 NH4+-N去除率

　　系統(tǒng)對(duì)NH4+-N的去除效果見圖5

　　由圖5可知，進(jìn)水NH4+-N均勻濃度為87.8mg/L，出水NH4+-N均勻濃度為1.9mg/L，均勻去除率為97.84%。NH4+-N在厭氧區(qū)和缺氧區(qū)大幅度降落，剖析緣由：缺氧2的NH4+-N濃度低于進(jìn)水，經(jīng)過(guò)回流作用，把進(jìn)水的NH4+-N稀釋；同樣，在好氧區(qū)，NH4+-N轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，污泥回流和硝化液回流進(jìn)入缺氧1，其所含NH4+-N含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于進(jìn)水，使進(jìn)入缺氧區(qū)的NH4+-N濃度進(jìn)一步降低。在缺氧區(qū)內(nèi)部，NH4+-N濃度有所降落，但降低幅度比擬小，主要是由于微生物生長(zhǎng)對(duì)氮元素的需求所致。

　　硝化菌是一種自養(yǎng)菌，有機(jī)基質(zhì)濃度不是限制其生長(zhǎng)的要素。但高濃度NH4+-N會(huì)抑止硝化細(xì)菌的活性，影響出水水質(zhì)。范舉紅在研討高NH4+-N對(duì)A2/O系統(tǒng)的影響時(shí)指出，當(dāng)進(jìn)水NH4+-N濃度增大，工藝運(yùn)轉(zhuǎn)就會(huì)呈現(xiàn)異常。為降低高NH4+-N負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)的沖擊，系統(tǒng)采用大回流比稀釋的辦法，使系統(tǒng)的NH4+-N在進(jìn)水好氧區(qū)之前就大幅度降落，使硝化細(xì)菌堅(jiān)持較好的活性。

　　2.2.3 TP去除率

　　系統(tǒng)對(duì)TP的去除效果見圖6。

　　由圖6可知，進(jìn)水TP均勻濃度為12.81mg/L，出水TP均勻濃度為5.34mg/L，均勻去除率為58.31%。前21d進(jìn)水TP均勻濃度為13.30mg/L，出水TP均勻濃度為6.53mg/L，均勻去除率為50.90%;第21d，系統(tǒng)排放剩余污泥。在22?29d，進(jìn)水TP均勻濃度為11.46mg/L，出水TP均勻濃度為2.07mg/L，均勻去除率為81.94%。系統(tǒng)排泥后，TP去除效果明顯，出水TP均勻濃度由6.53mg/L降低到2.07mg/L，去除率提升了31%左右。第21d后，系統(tǒng)不排泥，出水TP濃度逐步增大，由此可見，排泥能夠提升系統(tǒng)對(duì)TP的去除效果，污泥齡關(guān)于TP的去除至關(guān)重要，不排泥使TP在系統(tǒng)中循環(huán)往復(fù)的釋放和吸收。在A2/O工藝中，回流污泥含有大量的硝態(tài)氮，毀壞了厭氧環(huán)境，影響厭氧釋磷效果。在UCT工藝中，污泥先回流到缺氧區(qū)，再由缺氧區(qū)回流到厭氧區(qū)，從而防止了硝態(tài)氮對(duì)聚磷菌的影響。在UCT工藝研討中發(fā)現(xiàn)了反硝化除磷現(xiàn)象，系統(tǒng)流程TP變化見圖7。

　　在UCT工藝中，厭氧區(qū)為聚磷菌提供了良好的釋磷環(huán)境，使聚磷菌在厭氧區(qū)充沛應(yīng)用易于生物降解的有機(jī)物實(shí)行PHB的合成與貯存，釋放磷的含量大約為2mg/L。隨后在缺氧區(qū)反硝化除磷菌以硝態(tài)氮為電子受體，以體內(nèi)的PHB作為能量，過(guò)量吸收磷，同時(shí)完成對(duì)硝態(tài)氮的去除。在缺氧區(qū)，吸磷量大約為7mg/L。缺氧區(qū)出水剩余的TP在好氧區(qū)繼續(xù)被吸收，好氧吸磷量大約為3mg/L。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，出水的磷濃度大于好氧區(qū)，主要是由于沉淀池污泥濃度較高，耗費(fèi)大量溶解氧，形成沉淀區(qū)溶解氧缺乏，污泥在沉淀池釋磷，同時(shí)隨同著反硝化脫氮的實(shí)行，形成污泥上浮。鑒于此，應(yīng)減少沉淀區(qū)MLSS，或者增加后續(xù)化學(xué)除磷工藝。同時(shí)，關(guān)于實(shí)踐工程而言，沉淀區(qū)的MLSS不能過(guò)大，否則會(huì)形成沉淀區(qū)釋磷或者“跑泥”現(xiàn)象，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　研討發(fā)現(xiàn)，在普通的活性污泥系統(tǒng)的確存在反硝化除磷現(xiàn)象。吳昌永等應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備研討了A2/O工藝中的反硝化作用，系統(tǒng)中缺氧區(qū)吸磷量占總吸磷量的36%。呂亮研討硝化液回流對(duì)反硝化除磷的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)硝化液回流比為300%，反硝化除磷效果最好。系統(tǒng)的除磷率為94.5%，系統(tǒng)的反硝化除磷占總除磷量的比例為98.4%。

　　三、結(jié)論

　　(1)UCT工藝啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)周期短，在啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)初期中，對(duì)COD和NH4+-N均勻去除率為86.17%和83.04%左右，出水COD和NH4+-N均勻濃度滿足GB18918-2002一級(jí)A的規(guī)范。

　　(2)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段，對(duì)COD、NH4+-N和TP的均勻去除率分別為82.94%，97.84%和58.31%，出程度均濃度分別為36，1.9，5.34mg/L。

　　(3)70%的COD在厭氧區(qū)和缺氧區(qū)耗費(fèi)，進(jìn)入好氧區(qū)的COD較少，同時(shí)系統(tǒng)回流比擬大，防止了進(jìn)水中較高濃度的NH4+-N對(duì)COD去除效果的影響。

　　(4)依托大曝氣量完成對(duì)NH4+-N的去除，硝化效果較好，NH4+-N最高去除率為99.73%，根本完成NH4+-N零排放。

　　(5)高NH4+-生活污水有利于缺氧區(qū)的反硝化除磷，排泥能降低出水TP濃度。

　　(6)關(guān)于高氨氮生活污水，需求加大硝化液回流比和增加缺氧區(qū)體積，以強(qiáng)化反硝化除磷效果。