丁 靜，任 燁，謝 未，田海濤

(紹興柯橋興濱水質(zhì)檢測(cè)有限公司，浙江 紹興 312073)

氧化溝工藝由于運(yùn)行穩(wěn)定和操作方便等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛推廣和應(yīng)用[1-2]。目前氧化溝強(qiáng)化脫氮的方式主要利用溝內(nèi)溶解氧分布的不均勻性，通過合理的設(shè)計(jì)，使溝中產(chǎn)生循環(huán)的好氧段和缺氧段，即同步實(shí)現(xiàn)硝化和反硝化[3-5]。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)Carrousel 氧化溝的研究主要集中在對(duì)氧化溝脫氮除磷的設(shè)計(jì) 、數(shù)學(xué)模擬 、實(shí)際處理生活污水運(yùn)行管理 等方面的研究。本研究主要以某大型污水廠污水處理廠的氧化溝進(jìn)水為原始，采用其氧化溝池體，重點(diǎn)考察射流的開關(guān)、DO控制方式、外加碳源投加位點(diǎn)、外加碳源分段投加比例等四個(gè)方面，考察其氧化溝脫氮的效果研究，主要采用在氧化溝段投加碳源，通過調(diào)節(jié)氧化溝曝氣方式，實(shí)現(xiàn)降低總氮的能力，從而保證最終出水總氮可以達(dá)到《紡織染整工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4287-2012)的標(biāo)準(zhǔn)，即低于15mg/L以下的目標(biāo)。該廠的污水處理流程圖如圖1所示。

圖1 某污水處理廠主要工藝流程圖

預(yù)處理經(jīng)過初步的物化混凝沉淀的出水流經(jīng)氧化溝，經(jīng)過該池生物降解后，通過二沉池進(jìn)行泥水分離，而后通過高密度沉淀池物化分離去除一部分有機(jī)物和懸浮物后，再通過臭氧接觸池和BAF池進(jìn)一步降解難降解的有機(jī)物，出水達(dá)到《紡織染整工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4287-2012)的直接排放規(guī)定。其中臭氧接觸池剩余的臭氧則是通過尾氣破壞裝置后變?yōu)镺2和極少量的O3通入氧化溝，該回用尾氣采用的是射流曝氣的方式。為了得到較好的脫氮效果，重點(diǎn)從射流的開關(guān)、DO控制方式、外加碳源投加位點(diǎn)、外加碳源分段投加比例等四個(gè)方面，考察了脫氮的效果。

1 試驗(yàn)設(shè)施及方法

1.1 試驗(yàn)裝置

圖2 某污水處理廠氧化溝排布示意圖

該試驗(yàn)主要是在某污水處理廠開展，該廠氧化溝排布如圖2所示，該廠區(qū)共有2組回轉(zhuǎn)廊道式池型的氧化溝，每組氧化溝均由2個(gè)對(duì)稱的氧化溝組成，2個(gè)對(duì)稱的氧化溝共用一個(gè)出水渠，單個(gè)池體氧化溝則如圖3所示，單池尺寸為池長(zhǎng)205m×53.2m，有效水深11米，停留時(shí)間為49h，其中進(jìn)水進(jìn)入后在選菌區(qū)的停留時(shí)間大約為4～5h，該區(qū)域不曝氣，其余個(gè)廊道則設(shè)置了空氣曝氣，此外在第一廊道和第二廊道還有臭氧經(jīng)破壞后的剩余O2和極少量的氧氣以及制備臭氧時(shí)的富余的O2。

圖3 單個(gè)氧化溝的平面示意圖

1.2 廢水水質(zhì)

試驗(yàn)用水為周邊印染企業(yè)用水，經(jīng)過污水處理廠預(yù)處理，即投加了FeSO4，液堿，PAM沉淀分離的出水，而后進(jìn)入氧化溝，該污水的指標(biāo)如下表1所示。

表1 氧化溝進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)

1.3 試驗(yàn)方法

該階段試驗(yàn)采用以下方法：在 1組和2組氧化溝進(jìn)水端選菌區(qū)投加相同量的乙酸鈉，關(guān)閉1組和2組第1廊道整個(gè)廊道的曝氣和第4廊道后半段(按照水流的方向分廊道的前、后段)鼓風(fēng)曝氣，同時(shí)1組氧化溝射流全開， 2組氧化溝關(guān)閉第1廊道的射流，通過對(duì)兩組對(duì)應(yīng)的生化出水的TN和COD進(jìn)行比較，分析射流開關(guān)對(duì)生化系統(tǒng)的影響。

該階段試驗(yàn)采用以下方法： 1組氧化溝關(guān)閉第1廊道的前半段和第4廊道的后半段空氣曝氣，形成缺氧段，DO均控制在0.5～1.5mg/L內(nèi)，其他段溶氧控制在2～3mg/L范圍內(nèi)，2組氧化溝則是關(guān)閉第1廊道和第4廊道整段的空氣曝氣，將第1和第4廊道的溶氧控制在0.5～1.5mg/L內(nèi)，形成缺氧段，其他廊道的溶氧控制在2～3 mg/L內(nèi)。通過比較兩組對(duì)應(yīng)生化出水的TN和COD，分析不同的溶氧控制方式對(duì)生化系統(tǒng)的影響效果。

該階段試驗(yàn)采用以下方法：保持乙酸鈉的投加總量為650mg/L不變，關(guān)閉第1廊道和第4廊道整段的空氣曝氣，形成缺氧段。兩組在第一階段乙酸鈉全部投加在進(jìn)水端選菌區(qū)，第二階段分為兩段投加，分別在氧化溝進(jìn)水端投加500mg/L和出水端投加150mg/L，通過比較兩個(gè)階段對(duì)應(yīng)的生化出水的TN和COD，分析乙酸鈉投加方式對(duì)生化系統(tǒng)的影響效果。

該階段試驗(yàn)采用以下方法：關(guān)閉第1廊道和第4廊道整段的空氣曝氣，形成缺氧段，保持乙酸鈉的投加總量為650mg/L不變，氧化溝1組和2組乙酸鈉都采用在氧化溝進(jìn)水、出水端分別投加。通過調(diào)整進(jìn)水端和出水段兩段的投加比例，比較兩組對(duì)應(yīng)的生化出水的TN和COD，分析其對(duì)生化系統(tǒng)的影響效果，確定相對(duì)較好的投加比例，具體方法見表2。

表2 乙酸鈉分段投加比例對(duì)生化系統(tǒng)的影響試驗(yàn)方法

1.4 測(cè)試項(xiàng)目及方法

2 結(jié)果與討論

2.1 射流開關(guān)的影響

射流開關(guān)對(duì)降低總氮的影響結(jié)果如圖4和圖5的所示，該階段的進(jìn)水總氮均值為41.1mg/L，氧化溝1組出水和氧化溝2組出水的總氮分別為14.3mg/L，14.4g/L，基本沒有差別；此外，從COD來看，氧化溝進(jìn)水COD均值為720mg/L，1組出水和2組出水的COD均值分別為204 mg/L、203mg/L，也基本無差別，由此說明射流的開關(guān)對(duì)總氮和COD并無影響。

圖4 射流開關(guān)降解TN數(shù)據(jù)

圖5 射流開關(guān)降解COD數(shù)據(jù)

2.2 不同DO控制方式的影響

圖6 不同DO控制方式下降解TN數(shù)據(jù)

在相同進(jìn)水情況下，保持加藥量一致，考察不同DO控制方式對(duì)降低總氮的影響，結(jié)果如圖6和圖7所示，該階段的進(jìn)水總氮均值為35.8mg/L，氧化溝1組和2組的總氮分別為13.6mg/L，12.3mg/L，1組總氮略高于2組，差1.3mg/L的總氮，證明低溶氧的控制更有利于降解總氮；此外從COD來看，氧化溝進(jìn)水COD均值為836mg/L，氧化溝1組和2組的COD均值分別為207 mg/L、202mg/L，1組略高于2組，由此說明關(guān)閉氧化溝第1廊道和第4廊道整段相比關(guān)閉半段總氮和COD的降解效果更好，因此建議采用氧化溝2組的運(yùn)行模式。

圖7 不同DO控制方式下降解COD數(shù)據(jù)

2.3 乙酸鈉投加方式的影響

因采用關(guān)閉第一廊道和第四廊道曝氣方式效果更優(yōu)，本試驗(yàn)則采取該種曝氣方式。在保持兩組曝氣方式相同，乙酸鈉投加量相同的情況下，考察不同乙酸鈉投加方式對(duì)降解總氮和COD的影響，結(jié)果如圖8和圖9所示，其中第1～8天為實(shí)驗(yàn)第一階段，乙酸鈉投加在進(jìn)水端，第9～16天為實(shí)驗(yàn)第二階段，乙酸鈉分段投加，進(jìn)水總氮均值均為40.5mg/L，第一階段氧化溝1組和2組的總氮均值為14.0 mg/L，14.8mg/L；第二階段氧化溝1組和2組的總氮均值為12.3mg/L，12.4mg/L，說明進(jìn)水端和出水端分段投加的方式更加有利于總氮的控制，第一階段和第二階段的進(jìn)水COD均值分別為764 mg/L， 817mg/L，第一階段氧化溝1組和2組出水COD均值分別為197 mg/L，198mg/L；第二階段氧化溝1組和2組的COD均值為202mg/L，第一階段和第二階段的平均生化效率為74.1%，75.3% ，表明前后端分段投加的方式比單純?cè)谇岸诉x菌區(qū)投加，有利于提高出水的TN去除效果，對(duì)COD也不會(huì)產(chǎn)生很大的影響。

圖8 不同乙酸鈉投加方式降解TN數(shù)據(jù)

圖9 不同乙酸鈉投加方式降解COD數(shù)據(jù)

2.4 乙酸鈉前后端投加量的比對(duì)

為了進(jìn)一步探究分段投加乙酸鈉的合適比例，開展了21天的試驗(yàn)，每次變換投加量均維持了一周，結(jié)果如圖10、圖11、表2和表3所示，從圖10及表3的數(shù)據(jù)可以看出，適當(dāng)增加后端乙酸鈉的投加，能夠改善總氮的去除效果。

圖10 改變前后端乙酸鈉投加量后的進(jìn)出水TN數(shù)據(jù)

圖11 改變前后端乙酸鈉投加量后的進(jìn)出水COD數(shù)據(jù)

表3 改變前后端乙酸鈉后的進(jìn)出水TN均值 mg/L

從圖11和表4數(shù)據(jù)可以看出，后端乙酸鈉的投加量從150ppm增加至300ppm并不會(huì)引起COD明顯上升，但是1組和2組的COD差值在后端增加至300ppm時(shí)略縮小，不建議后端繼續(xù)增加乙酸鈉的投加量，可能會(huì)引起COD的反彈。

表4 改變前后端乙酸鈉后的進(jìn)出水COD均值 mg/L

3 結(jié)論

(1)臭氧尾氣破壞后通入氧化溝的射流開關(guān)對(duì)氧化溝降解總氮和COD無影響。

(2)在實(shí)際運(yùn)行中，為了保證脫氮效果建議第1廊道和第4廊道全關(guān)閉，DO控制在0.5～1.5mg/L內(nèi)，形成厭氧段，其他廊道的DO控制在2～3 mg/L內(nèi)。

(3)乙酸鈉投加建議采用前后端分段投加的方式，且后端乙酸鈉最大加至250mg/L可即，能夠防止COD的反彈，且總氮和COD整體去除效果較好。