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摘要：城市污水处理是减少水污染、促进城市可持续发展的有效措施。城市污水脱氮处理中传统生物脱氮处理工艺存在较多的局限性，在城市污水的水体富营养化日益严重与氮污染排放不断提高情况下，越来越不能够满足城市污水脱氮处理需求，因此，进行新的污水生物脱氮处理工艺研究，以实现高效节能的污水脱氮处理目的，成为当前整个行业领域研究和关注的重点。本文将通过试验方式对常温条件下生物倍增工艺进行低碳氮比城市污水脱氮处理的效能进行研究分析，以为相关实践及研究提供参考。
关键词：生物倍增工艺 低碳氮比 城市污水脱氮 效能
城市污水处理中，进水BOD5的标准在100mg/L以下的情况相对多见，并且污水中氮、磷含量均比较高，从而导致城市污水低碳氮比情况存在。一般情况下，在进行这种情况处理时，如果应用传统的污水处理工艺进行城市污水处理，极容易发生碳源不足对污水脱氮处理的效能产生影响，导致污水脱氮效率低下情况发生，十分不利。有研究显示，对于传统硝化反硝化污水处理工艺来讲，新的生物倍增污水处理工艺，在实际处理应用能够有效节省碳源与空气量，一般在40%和25%左右。此外，污水处理过程中，在实现较低浓度的DO（溶解氧）维持情况下，其碳氮比变化处于一个相对稳定并且持久的状态。根据这一情况，本文通过进行DO浓度控制，以试验分析方式对常温下低碳氮比城市污水脱氮处理的生物倍增工艺处理效能进行研究，以供参考。
1、试验分析
1.1试验装置与污水样本
本次试验使用装置为进水池、生物反应器、二沉池等组成的试验系统，具体结构如下图1所示。下图1中，试验装置系统结构的数字1部分饱食泵站来水，而数字2与3分别为系统装置的细格网、进水泵，4表示搅拌机，5为内回流泵，6表示污泥回流泵，7为微孔的曝气盘，8为鼓风机，9是排泥阀，10为出口处。此外，在该试验系统装置结构中，生物反应器包括三个不同区域，其体积各位7.9、24.9与4.6m3；而试验分析系统的二沉池是一个竖流式的圆形沉淀池，沉池直径为2.85m，沉池能够容纳的有效水深约为2m，根据该沉池的体积情况，试验分析中对水体停留的设计时间控制在2.5h。
图1 试验装置系统结构示意图
其次，试验分析的污水以本地某污水泵站集水井污水为水样，该污水为合流污水，污水采集与试验分析时间为秋季，这一时期的城市降雨较多，污水水质相对稳定。经对污水水样检测显示，其PH值为7.53，COD为158mg·L-1，NO2--N为0.03 mg·L-1，NO3--N为0.75 mg·L-1，NH3-N为35.2 mg·L-1，SS为58 mg·L-1，TP为3.8 mg·L-1，TN为41.5 mg·L-1。
1.2试验方法
本次试验中进行污水水样PH以及DO值测定使用仪器为WTW生产的PH330i型PH计以及Oxi330i型号的DO测量仪，具体测试分析方法结合城市污水检测有关标准进行严格控制与操作实施。此外，在进行采集污水水样中的污泥驯化前，试验分析装置中生物反应器按照AO污水脱氮处理工艺进行运行设定，其中，三个区域分别为一个缺氧区和两个好氧区，并对其运行参数以及脱氮处理效果进行记录，如下表1所示，即为该工艺条件下生物反应器运行参数设置情况。试验结果表明，该工艺装置进行脱氮处理的NH3-N以及TN去除效率分别达到55%与36%，这一结果说明上述试验分析的污水脱氮处理工艺装置具有微生物驯化条件，能够进行微生物驯化操作。
进行污泥驯化过程中，试验分析装置的生物反应器中缺氧区只曝气不进行搅拌处理。根据有关研究结果，污水处理中，DO浓度达到0.5mg/L时，硝化反应中酸性细菌活性会出现明显的抑制变化，同时，从DO浓度在0.2mg/L以下时硝化作用基本停止情况考虑，进行污泥驯化过程中，注意控制生物反应器缺氧区与一个好氧区的DO浓度在0.2至0.6mg/L之间，同时将内回流比参数调整为2，其他运行参数保持不变。此外，将生物反应器另一好氧区作为后曝气区，控制DO浓度在2.0mg/L以上，以达到降低出水NH3-N与NO2--N的浓度，实现污泥沉淀性能改善。如下图2所示，即为污泥驯化过程中，NO2--N、NH3-N与NO3--N的变化结果，根据该变化结果可以看出，上述试验条件已经能够满足生物倍增工艺处理的要求，即可完成污泥驯化。
图2
2、结果讨论
根据上述试验分析方法，进行污泥驯化后，以ALO和LO两种工艺方式为例，其运行处理结果如下表2所示。根据该结果可以看出，ALO和LO两种工艺处理后的NH3-N去除率均在98%以上，且出水亚硝化率为85%以上，可以看出该工艺中存在短程硝化反应过程，而结合两种工艺生物反应器三个区的各项结果处理变化情况，能够得出LO工艺中碳源浓度降低变化使NO2--N浓度上升，而ALO工艺中也存在这类情况，因此可知，脱氮处理工艺中低氧区碳源不足，是导致NO2--N积累的主要原因。此外，在上述工艺中设置缺氧区，能够有效延长系统装置厌氧环境持续时间，对增加碳源浓度有着积极作用，因此，ALO工艺较LO工艺的TN去除率提高约10%。
3、结语
总之，本文通过试验方式进行常温下生物倍增工艺处理低碳氮比城市污水脱氮效能研究，能够为有关实践及研究提供参考，对促进该工艺在城市污水脱氮处理中的设计应用，具有非常积极的作用。
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论文作者:黄小伟,熊德芬,杨颖
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/14
标签：污水论文; 工艺论文; 城市论文; 脱氮论文; 浓度论文; 污泥论文; 污水处理论文; 《基层建设》2018年第9期论文;