于益群，王 慶，盧仙林，陳 辰，劉國文

(1. 天津泰達水業(yè)有限公司 天津 300457；2. 天津泰達新水源科技開發(fā)有限公司 天津 300457)

0 引 言

設(shè)置在生物處理后的沉淀池通稱為二沉池。二沉池的主要作用為實現(xiàn)泥水分離，通過排放剩余污泥實現(xiàn)總磷的脫除，回流污泥維持工藝的污泥濃度。但隨著污水中氮濃度增高，僅依靠傳統(tǒng)A2O工藝難以保證出水質(zhì)量，需要后置反硝化工藝以提高總氮去除效果；反硝化濾池成為普遍采用的選擇。反硝化濾池不僅具有水力停留時間短、反硝化速率高的優(yōu)點，還對水中懸浮固體物具有一定的去除效果。然而反硝化濾池要求進水溶解氧不宜過高，因為二沉池出水溶解氧過高將會導致無法順利連接生化反應(yīng)池與反硝化濾池。

反硝化濾池正式投入運行后，進水溶解氧一直居高不下，達不到理想的工況條件。進水高DO值，造成無效碳源消耗和難以維持缺氧工況環(huán)境等問題。反硝化濾池進水工藝流程為：生化二沉池出水→1#提升泵房→反硝化濾池進水。通過調(diào)研，生化二沉池跌水復(fù)氧情況共發(fā)生2次，第1次發(fā)生在環(huán)形出水堰處，第2次發(fā)生在出水口處，2次都存在明顯的跌水現(xiàn)象。二沉池出水水面溶解氧較低，一般在0～3 mg/L以下，經(jīng)過溢流堰跌水進入?yún)R水環(huán)形廊道后，DO有所增加，一般增加2～4 mg/L，嚴重時可達到3～5 mg/L；從匯水環(huán)形廊道再次跌入?yún)R水井，溶解氧再次增加2～3 mg/L。2次跌水復(fù)氧造成二沉池總出水溶解氧的累計值通常達到8 mg/L左右，冬季甚至達到10 mg/L。如何通過對二沉池進行改進以降低其出水的溶解氧濃度是本研究的重點。

1 原 理

反硝化濾池通過富集反硝化細菌群來構(gòu)建反硝化活性。在溶解氧極低的條件下，反硝化細菌通過以硝酸鹽氮(NO3-)為電子受體完成呼吸作用來獲取能量，同時將NO3-還原為N2進而脫除出水體。但在溶解氧較高情況下，則以氧氣(O2)為電子受體，有機碳源為電子供體進行呼吸作用，并沒有起到應(yīng)有的脫氮效果，進而造成碳源的浪費。而二沉池出水的溶解氧升高主要是因為發(fā)生2次跌水復(fù)氧現(xiàn)象導致的。

研究發(fā)現(xiàn)，2次跌水復(fù)氧分別產(chǎn)生于二沉池出水跌落至環(huán)形出水堰池底以及出水堰中的水流至二沉池出水口的瞬間，跌水過程通常無明顯的DO增量。據(jù)此提出污水跌落過程帶動周邊空氣運動，跌落瞬間帶動空氣并通過能量轉(zhuǎn)換破壞水體表面張力而實現(xiàn)氣水融合的基本假設(shè)。為降低出水DO增量，可通過

避免跌水或跌水區(qū)域進行表層覆蓋隔絕空氣，從而阻斷跌水區(qū)循環(huán)氣體與外界大氣交換的途徑。

2 改造方案

制作1個鐵質(zhì)、結(jié)構(gòu)特殊且相對密閉的收水裝置(復(fù)氧消解器)放置于二沉池出水口，利用復(fù)氧消解器內(nèi)部收水口高度，可以使環(huán)形出水堰內(nèi)的水位升高，污水從二沉池池面流入環(huán)形出水堰時，避免了第1次跌水；從復(fù)氧消解器底部進入的水，通過密閉的收水管道直接排入出水口，避免了第2次跌水的產(chǎn)生。這將保證二沉池出水DO值不會增加太多，給反硝化濾池提供必要的運行工況。

圖1 復(fù)氧消解器裝置示意圖Fig.1 Schematic diagram of reoxygenation digester

3 改造效果

設(shè)施運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表1。

表1 改造前后運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計對比Tab.1 Statistical comparison of operation data before and after transformation

3.1 DO消減量

改造前(2019年數(shù)據(jù))反硝化濾池進水DO平均值為9.19 mg/L，加裝復(fù)氧消解器后(2020年數(shù)據(jù))，反硝化濾池進水DO明顯降低，平均值為3.48 mg/L，平均降低了5.71 mg/L，平均降幅62.1%。

3.2 改造后運行穩(wěn)定性

安裝復(fù)氧消解器后，經(jīng)過長時間運行，運行水量達到滿負荷情況，該裝置和二沉池的運行狀況安全穩(wěn)定，沒有任何異常情況發(fā)生。二沉池池面和出水堰沒有溢流或大的升降波動，后續(xù)的提升泵池和反硝化濾池進水量穩(wěn)定正常。

4 經(jīng)濟效益

改造費用：制作復(fù)氧消解裝置和反硝化濾池進水格柵處加裝蓋板的費用共計30 936元。

年產(chǎn)生效益：根據(jù)改造前后TN去除量分析，反硝化濾池進水DO的降低，可以降低去除單位硝態(tài)氮所需碳源量。通過2019年和2020年數(shù)據(jù)對比，在水質(zhì)相同的情況下，碳源投加量可以節(jié)省30%～60%，同期對比碳源費用節(jié)省32萬元。反硝化濾池運行周期為每年11月至次年4月，共計5個月。改造后，每年預(yù)估可節(jié)約運行成本(碳源費用)50～100萬元。具體見表2。

表2 碳源使用量統(tǒng)計Tab.2 Statistics of carbon source consumption

5 結(jié) 語

通過技術(shù)改造優(yōu)化運行工況，克服了現(xiàn)有設(shè)計和技術(shù)上的不足，研制的復(fù)氧消解裝置有效解決了濾池進水溶解氧高和無效碳源消耗大的技術(shù)難題。由于盡量使反硝化濾池在最佳工況下運行，提高了脫氮效率，達到了節(jié)能降耗的目的。本技術(shù)“一種降低生化二沉池出水復(fù)氧值的方法”已申請發(fā)明專利，研制的“復(fù)氧消解裝置”已申請實用新型專利。■