李云輝,張振健,陳柳宇,張 鳴,蔣路漫,*,周 振

(1.上海城投污水處理有限公司,上海 201203;2.上海電力大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院,上海 200090;3.中建中環(huán)生態(tài)環(huán)?？萍加邢薰?江蘇蘇州 215000)

我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠大部分采用好氧生物處理法去除污水中的有機(jī)物和氮磷等污染物。 水中溶解氧(DO)的供給是好氧生物處理過(guò)程中維持微生物生命需求與污水處理效率的前提[1]。 因而,曝氣環(huán)節(jié)是污水好氧生物處理的核心單元。 同時(shí),曝氣系統(tǒng)也是污水處理廠的主要耗能單元,占全廠總能耗的45%～75%[2]。 除運(yùn)行條件外,曝氣系統(tǒng)能耗受到污水水質(zhì)和環(huán)境條件等因素影響[2]。 我國(guó)大部分地區(qū)四季分明,雨量充沛且季節(jié)性溫差大。 夏季降雨會(huì)稀釋污水處理廠進(jìn)水污染物濃度,而冬季低溫會(huì)影響微生物活性,進(jìn)而影響出水水質(zhì)[3]。 進(jìn)水水量和水質(zhì)的波動(dòng)也給污水處理廠曝氣系統(tǒng)精確控制帶來(lái)一定挑戰(zhàn)。 如果對(duì)微孔曝氣器充氧性能的變化和運(yùn)行過(guò)程中的維護(hù)沒(méi)有足夠的認(rèn)識(shí),會(huì)導(dǎo)致微孔曝氣系統(tǒng)高氧傳質(zhì)效率(OTE)的優(yōu)勢(shì)不能完全發(fā)揮,造成能源浪費(fèi)[4]。能進(jìn)行測(cè)定和評(píng)價(jià),進(jìn)而指導(dǎo)及時(shí)調(diào)整曝氣策略,幫助曝氣系統(tǒng)的節(jié)能降耗。 本研究以上海某城鎮(zhèn)污水處理廠為例,在夏冬兩季分別通過(guò)實(shí)地測(cè)試好氧池污染物濃度和微孔曝氣系統(tǒng)OTE 沿程變化規(guī)律,對(duì)污染物去除效果和曝氣系統(tǒng)性能進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)定與評(píng)價(jià),探索季節(jié)變化對(duì)曝氣系統(tǒng)氧傳質(zhì)性能的影響規(guī)律,以期對(duì)污水處理中曝氣系統(tǒng)的精確控制與節(jié)能運(yùn)行提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 污水處理廠運(yùn)行情況

上海某城鎮(zhèn)污水處理廠采用預(yù)處理+AAO 工藝+深床纖維濾池+紫外消毒工藝,處理規(guī)模為3.0×105m3/d,污水處理廠主體工藝流程如圖1 所示;進(jìn)

圖1 污水處理廠工藝流程Fig.1 Process Flow of WWTP

目前使用最廣泛的是微孔曝氣器,其性能與曝氣系統(tǒng)運(yùn)行能耗直接相關(guān)[5-6]。 微孔曝氣器氧傳質(zhì)性能的測(cè)定方法包括靜態(tài)試驗(yàn)(如清水測(cè)試法)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)(如尾氣分析法)。 關(guān)于靜態(tài)試驗(yàn)多集中于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的模擬,動(dòng)態(tài)試驗(yàn)法受試驗(yàn)場(chǎng)地和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等因素影響鮮有研究報(bào)道,目前我國(guó)也僅制定了清水測(cè)試法的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[7]。 在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,曝氣器的氧傳質(zhì)性能受進(jìn)水水質(zhì)、污泥性質(zhì)、運(yùn)行工況和曝氣器污染情況等因素影響[7-8],實(shí)際性能與清水測(cè)試結(jié)果相差較大,導(dǎo)致用清水?dāng)?shù)據(jù)預(yù)測(cè)實(shí)際供氣量時(shí)存在很大的偏差,而污水處理廠缺乏有效的曝氣系統(tǒng)能效性能監(jiān)控手段,造成能耗浪費(fèi)。因此,有必要對(duì)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中曝氣器的氧傳質(zhì)性水主要為生活污水,出水滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)后,排入長(zhǎng)江[9]。 該廠生物池的厭氧池、缺氧池和好氧池的水力停留時(shí)間分別為1.5、2.7 h 和7.1 h,內(nèi)回流比和外回流比分別為100%和100%,污泥齡控制為10～15 d。 該廠共有8 組好氧池,單座好氧池尺寸為116.8 m × 75.1 m × 7.0 m(長(zhǎng)×寬×高),池容為11 093 m3,污泥質(zhì)量濃度(MLSS)控制在4 g/L,底部鋪設(shè)烏克蘭Ecopolemer 聚乙烯管狀微孔曝氣器,尺寸為120 mm×1 000 mm(D×L),氣水比為5.7 ∶1。 每座好氧池由3 條廊道(Zone 1、Zone 2 和Zone 3)組成,結(jié)合廊道內(nèi)氣體流量計(jì)測(cè)得的DO 濃度,通過(guò)調(diào)節(jié)單級(jí)離心式鼓風(fēng)機(jī)(4 用2 備)的導(dǎo)葉使得好氧池中DO 質(zhì)量濃度維持在2 ～5 mg/L。 每臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量為108 m3/min,風(fēng)壓為0.06 kPa,功率為160 kW。 每條廊道采用氣體流量計(jì)單獨(dú)控制,結(jié)合DO 讀數(shù)反饋,通過(guò)調(diào)節(jié)單級(jí)離心式鼓風(fēng)機(jī)的導(dǎo)葉控制實(shí)際供氣量,使得好氧池中DO 均值維持在2～5 mg/L。 該廠設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)和2019年進(jìn)水水質(zhì)如表1 所示。

表1 污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)Tab.1 Designed Influent and Effluent Water Quality of WWTP

1.2 測(cè)試點(diǎn)位布設(shè)

在7 月(夏季)和12 月(冬季)分別進(jìn)行兩次實(shí)際工況下微孔曝氣系統(tǒng)充氧性能測(cè)試。 沿水流方向根據(jù)好氧池檢查口的位置設(shè)置22 個(gè)測(cè)試點(diǎn),相鄰兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)的距離約為5 m,其中Zone 1、Zone 2 和Zone 3 的測(cè)試點(diǎn)分別為7、7 個(gè)和8 個(gè),測(cè)試點(diǎn)分布如圖2 所示。 通過(guò)測(cè)定逸出水面的尾氣中的氧含量,計(jì)算該點(diǎn)位微孔曝氣器的實(shí)際OTE。 同時(shí),使用多參數(shù)水質(zhì)測(cè)定儀(HQ 30d,Hach,美國(guó))對(duì)每個(gè)點(diǎn)位的DO 濃度和水溫進(jìn)行測(cè)定,并對(duì)每個(gè)點(diǎn)位的污染物濃度進(jìn)行測(cè)定分析,以得到其沿程的變化規(guī)律。 為了避免樣品中的CODCr在轉(zhuǎn)移過(guò)程被降解,好氧池沿程的樣品經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)濾后測(cè)定。

圖2 好氧池測(cè)試點(diǎn)位分布Fig.2 Test Points Distribution of Aerobic Tank

1.3 實(shí)際工況下微孔曝氣器充氧性能測(cè)定

實(shí)際工況下微孔曝氣器充氧性能的測(cè)定采用上海電力大學(xué)自主研發(fā)的尾氣分析儀[10],由氣體采集系統(tǒng)、氣體分析系統(tǒng)和信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)組成。 通過(guò)氣泵(KVP15-KM-2-C-S,卡流爾,中國(guó))和集氣罩進(jìn)行尾氣收集,并輸送至電化學(xué)氧氣傳感器(A-01,ITG,德國(guó))進(jìn)行分析,信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將傳感器輸出電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣體中的氧分壓。 進(jìn)行尾氣測(cè)試時(shí),先進(jìn)行環(huán)境空氣中氧分壓的測(cè)定,之后將集氣罩固定在好氧池水面上采集尾氣并測(cè)定其中的氧分壓,待數(shù)據(jù)輸出穩(wěn)定5 min 后記錄數(shù)據(jù)。 通過(guò)尾氣分析儀獲得的參數(shù)包括環(huán)境空氣和尾氣中的氧分壓,由此計(jì)算由氣相轉(zhuǎn)移至混合液的氧氣占比,即微孔曝氣器的OTE,計(jì)算如式(1)。

其中:Y(O2,air)——空氣中氧氣的占比;

Y(O2,off-gas)——尾氣中氧氣的占比;

AOTE——OTE 的值。

尾氣分析儀測(cè)得的OTE 通過(guò)DO、溫度和鹽度校正,求得標(biāo)準(zhǔn)狀況下微孔曝氣器在污水中的OTE(αSOTE),如式(2),水中飽和DO 的計(jì)算如式(3)[11]。

其中:θ——溫度校正系數(shù),取1.024,無(wú)量綱;

AαSOTE——αSOTE 的值;

β——混合液中鹽度的系數(shù)(以混合液中總?cè)芙庑怨腆w計(jì)算),無(wú)量綱,通常取0.99;

α——曝氣器在污水與清水條件下氧傳質(zhì)效率的比值,無(wú)量綱;

C——水中DO 質(zhì)量濃度,mg/L;

CS,T——在某溫度下水中飽和DO 質(zhì)量濃度,mg/L;

CS,20——在20 ℃下水中飽和DO 質(zhì)量濃度,mg/L;

T——水溫,℃。

1.4 曝氣系統(tǒng)能耗的計(jì)算方法

根據(jù)活性污泥模型(ASM)來(lái)計(jì)算好氧池的理論需氧量[8,11],需氧量通過(guò)CODCr和氨氮去除結(jié)果來(lái)計(jì)算好氧池總需氧量(TOD),如式(4)。

其中:MTOD——TOD 的值,kg O2/h;

Q——進(jìn)水流量,m3/d;

ΔCCODCr——進(jìn)出水CODCr質(zhì)量濃度差,mg/L;

ΔC氨氮——進(jìn) 出 水 氨 氮 質(zhì) 量 濃 度 差,mg/L,4.57 為氨氮轉(zhuǎn)化成NO-3-N 的換算系數(shù)。

微孔曝氣系統(tǒng)供氧量計(jì)算如式(5)。

其中:MOTR——實(shí)際供氧量的值,kg O2/d;

QAFR——空氣流量,m3/h;

——空氣中氧氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù),0.276。

鼓風(fēng)機(jī)功率由鼓風(fēng)機(jī)實(shí)際供氣量和出口風(fēng)壓決定,而出口風(fēng)壓是由進(jìn)氣壓力、空氣在管線中的壓力損失、微孔曝氣器本身的壓力損失和浸沒(méi)于池底承受的靜水壓力決定的,如式(6)。

其中:ρa(bǔ)ir——空氣密度,g/L,取1.29 g/L;

N——鼓風(fēng)機(jī)功率,kW;

R——通用氣體常數(shù),8.314 J/(mol·K);

Tair——大氣溫度,℃;

B——鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)換系數(shù),取29.7;

γ——?dú)怏w比熱氣,取常數(shù)0.283;

η——電動(dòng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)的綜合效率,取常數(shù)0.8;

Pi——鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣壓力,Pa;

Z——曝氣器浸沒(méi)水壓,Pa;

Ploss——微孔曝氣器本身的壓力損失,Pa;

hL——空氣在管線中的壓力損失,Pa。

在測(cè)試工況下曝氣器消耗單位電能傳送到水中氧氣量[kg/(kW·h)]為標(biāo)準(zhǔn)曝氣效率(SAE),如式(7),可以通過(guò)SAE 的值從而評(píng)估微孔曝氣器實(shí)際使用效率。

其中:ASAE——SAE 的值。

1.5 常規(guī)指標(biāo)測(cè)定方法

混合液樣品經(jīng)定性濾紙過(guò)濾后,采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行溶解性CODCr(SCODCr)、氨氮、NO-3-N 和TP 測(cè)定[12]。

2 結(jié)果與討論

2.1 污染物去除效果

污水處理廠夏季和冬季主要污染物進(jìn)水水質(zhì)如圖3 所示,夏季和冬季污水處理廠平均處理水量分別為3.65×105m3/d 和3.13×105m3/d,夏季進(jìn)水CODCr和氨氮質(zhì)量濃度分別為(188.38±52.53)mg/L 和(16.93±5.10) mg/L,冬季進(jìn)水CODCr和氨氮質(zhì) 量 濃 度 分 別 為(187.94 ± 28.26) mg/L 和(17.91±3.42)mg/L。 夏季降雨較多,導(dǎo)致污水處理廠處于“水量高負(fù)荷-污染物低負(fù)荷”運(yùn)行模式。 水量負(fù)荷的提高會(huì)縮短系統(tǒng)的水力停留時(shí)間,水力停留時(shí)間的縮短會(huì)減少生物池反應(yīng)時(shí)間,影響污染物去除[13]。 污水處理廠進(jìn)水污染物負(fù)荷變低易使污泥負(fù)荷過(guò)低,導(dǎo)致過(guò)度曝氣并導(dǎo)致污泥解體[2]。 污水處理廠應(yīng)及時(shí)對(duì)污泥負(fù)荷和供氣量等進(jìn)行調(diào)整,緩解低污染物負(fù)荷運(yùn)行對(duì)污水處理廠的影響。 夏季水溫為(27.32±1.34)℃,顯著高于冬季的(17.39±0.75)℃。 溫度是影響系統(tǒng)污染物去除能力的重要因素之一[14]。 絲狀菌的耐受性高于絮體形成菌,易在低溫環(huán)境下大量繁殖,引起污泥膨脹[15]。 溫度降低也使活性污泥中微生物酶活性降低,底物降解速率和自身氧化速率降低,污染物的去除效率下降[16]。 污水處理廠可以采取提高污泥齡和生物池MLSS 等措施,減輕低溫對(duì)污染物去除的負(fù)面影響。冬季由于水量負(fù)荷較夏季更少,好氧池水力停留時(shí)間略微延長(zhǎng)且充分曝氣,抵消了低溫對(duì)硝化的負(fù)面影響,因此,夏冬兩季出水水質(zhì)均滿足GB 18918—2002 一級(jí)A 排放標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 夏冬兩季污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)數(shù)據(jù)對(duì)比Fig.3 Comparison of Influent Quality Data of WWTPs in Summer and Winter

2.2 好氧池沿程污染物形態(tài)變化規(guī)律

夏季和冬季測(cè)試當(dāng)天的進(jìn)水SCODCr質(zhì)量濃度分別為186.76 mg/L 和248.42 mg/L,氨氮質(zhì)量濃度分別為22.05 mg/L 和25.91 mg/L,可能由于雨污混流和地下水入滲等原因,進(jìn)水水質(zhì)較設(shè)計(jì)值偏低[17]。 好氧池沿程污染物的變化情況如圖4 所示。

圖4 夏冬兩季好氧池沿程污染物濃度變化Fig.4 Variation in Pollutant Concentrations along the Aerobic Tank during Summer and Winter

由于厭氧池釋磷、缺氧池反硝化和污泥回流稀釋等作用,污染物濃度在進(jìn)入好氧池時(shí)已大幅度降低[18],夏季和冬季好氧池進(jìn)水SCODCr質(zhì)量濃度分別為30.32 mg/L 和52.48 mg/L,氨氮質(zhì)量濃度分別為3.90 mg/L 和4.62 mg/L。 夏季和冬季好氧池進(jìn)水TN 質(zhì)量濃度分別為4.86 mg/L 和6.16 mg/L,出水TN 略微降低至4.46 mg/L 和5.70 mg/L,在好氧池中發(fā)生同步硝化反硝化的比例較低[19]。 夏季和冬季SCODCr質(zhì)量濃度在Zone 1 中明顯降低至19.36 mg/L 和30.20 mg/L,氨氮質(zhì)量濃度降至1.75 mg/L 和2.80 mg/L;在Zone 2 污染物濃度下降趨勢(shì)減緩,說(shuō)明小分子有機(jī)物已被充分降解,硝化完全,Zone 2 末端污染物濃度已達(dá)到出水排放標(biāo)準(zhǔn)。在Zone 3 中污染物濃度幾乎保持不變,但混合液中DO 值升高,說(shuō)明該區(qū)域供氧大部分溶解于污泥混合液中,并未用于CODCr氧化和氨氧化作用。 夏季和冬季好氧池出水SCODCr質(zhì)量濃度分別為15.36 mg/L 和26.51 mg/L,出水氨氮質(zhì)量濃度分別為0.17 mg/L 和0.50 mg/L。 夏季氨氮去除率較高,是由于水溫較高增強(qiáng)了微生物的硝化-反硝化作用[20]。 張濤等[21]發(fā)現(xiàn),冬季低溫使氨氧化細(xì)菌和亞硝酸鹽氧化菌豐度下降,使污水處理廠氨氮的去除率降低。

2.3 好氧池沿程尾氣測(cè)試結(jié)果

通過(guò)尾氣分析儀對(duì)夏冬兩季好氧池沿程進(jìn)行微孔曝氣系統(tǒng)充氧性能實(shí)地測(cè)試,結(jié)果如圖5 所示。好氧池DO 濃度順著水流方向逐步升高。 混合液中DO 濃度取決于從由曝氣器從氣相傳輸?shù)揭合嗟难趿?即OTR)以及微生物消耗的氧量(即OUR)。 好氧池前端底物豐富,微生物需要消耗更多的氧來(lái)降解底物,因此,夏季和冬季Zone 1 的DO 質(zhì)量濃度最低,分別為(1.54±0.22) mg/L 和(1.85±0.31)mg/L,Zone 2 的DO 質(zhì)量濃度分別升高至(2.27±0.45)mg/L 和(2.04±0.13)mg/L,而在Zone 3,DO質(zhì)量濃度為(4.48±0.55)mg/L 和(4.53±1.68)mg/L。 DO 的沿程變化規(guī)律與污染物濃度沿程變化規(guī)律一致,有機(jī)物降解和硝化都在Zone 2 基本完成,Zone 3 的有機(jī)物較少,對(duì)氧氣的需求降低,導(dǎo)致氧氣未充分利用以DO 形式存儲(chǔ)在水相[22],致使DO 濃度升高至過(guò)高的水平。 Zone 3 DO 均值顯著高于2.0 mg/L,說(shuō)明好氧池末端處于過(guò)度曝氣狀態(tài),活性污泥內(nèi)源呼吸降低了污泥活性,容易造成污泥膨脹,同時(shí)造成能耗浪費(fèi)。 好氧池末端過(guò)高的DO 濃度也使回流液中DO 濃度較高,不僅使外回流進(jìn)入缺氧池的DO 濃度升高,還會(huì)降低可利用CODCr的量,從而降低反硝化效果。 因此,建議在Zone 3 降低供氣量,僅維持必要的混合強(qiáng)度,以節(jié)省曝氣能耗。

圖5 夏季和冬季好氧池DO、OTE 和αSOTE 的沿程變化Fig.5 Variations of DO, OTE and αSOTE along the Aerobic Tank during Summer and Winter

如圖5 所示,在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中不同廊道的曝氣器氧傳質(zhì)性能在夏季和冬季存在顯著差異,冬季測(cè)得OTE 均值為9.72%,低于夏季測(cè)得結(jié)果(16.71%),這是由于水溫降低造成污水處理廠好氧池中微生物的活性降低,從而導(dǎo)致氧利用率較低[23]。 經(jīng)過(guò)溫度、鹽度和DO 修正后,夏季和冬季的αSOTE 均值分別為17.69%和14.21%,夏季αSOTE 略高于冬季,由于運(yùn)行時(shí)間的加長(zhǎng)使曝氣器污染加劇,堵塞氣孔,使曝氣器氧傳質(zhì)性能下降。

2.4 好氧池曝氣系統(tǒng)能耗優(yōu)化潛力分析

根據(jù)式(3)和式(4)計(jì)算夏季和冬季好氧池各廊道需氧量、供氧量和鼓風(fēng)機(jī)功率,如表2 所示。 冬季好氧池總需氧量比夏季高約34.91%,是冬季進(jìn)水CODCr和氨氮污染物負(fù)荷較夏季高造成的。 好氧池各區(qū)域的需氧量隨著進(jìn)水污染物的沿程降解而遞減。 Zone 1 中污染物濃度最高,底物充足使微生物活性較高,故其需氧量最高;隨著污染物被不斷降解,Zone 2 和Zone 3 中的需氧量逐漸降低。 夏季3個(gè)區(qū)域需氧量占好氧池總需氧量的比例分別為72.62%、21.65%和5.73%,冬季3 個(gè)區(qū)域需氧量占好氧池總需氧量的比例分別為72.84%、24.53%和2.63%。 常規(guī)的活性污泥反應(yīng)器前段的需氧量為45%～55%,中段為25% ～35%,后段為15% ～25%[1,24]。 該好氧池的末端處理量低于常規(guī)值,可適當(dāng)降低前段供氣量,將部分污染物送至后段降解。

表2 好氧池各區(qū)域供氧量、鼓風(fēng)機(jī)能耗和需氧量Tab.2 Oxygen Supply, Blower Energy Consumption and Oxygen Demand Performance of Each Area in Aerobic Tank

與夏季相比,冬季生物處理工藝的需氧量更高,微孔曝氣系統(tǒng)的氧傳質(zhì)效率更低,導(dǎo)致所需供氣量更高,根據(jù)污水處理廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)知,夏季和冬季鼓風(fēng)機(jī)總供氣量分別為76.23 m3/h 和116.70 m3/h。Zone 1 供氣量最高,Zone 2 和Zone 3 供氣量相近但較Zone 1 供氣量降低。 夏季供氧量比需氧量高38.99%,節(jié)能潛力較大,Zone 2、Zone 3 的供氧量均高于實(shí)際需氧量。 冬季供氧量比需氧量高7.07%,Zone 1 與Zone 2 的氧量供需相匹配,而Zone 3 存在曝氣過(guò)量的現(xiàn)象。 鼓風(fēng)機(jī)功率與供氣量成正比,如式(6),夏冬季鼓風(fēng)機(jī)消耗功率為85.21 kW 和130.44 kW。 Henkel[25]認(rèn)為空氣溫度的升高會(huì)降低曝氣系統(tǒng)中鼓風(fēng)機(jī)的功率。 針對(duì)不同廊道需氧量的差異,污水處理廠應(yīng)采取相應(yīng)的曝氣調(diào)整措施,如漸減曝氣,可將好氧池前端曝氣支管調(diào)為全開(kāi),中端支管開(kāi)啟度調(diào)為一半,末端支管開(kāi)啟度調(diào)整為最小[24],以節(jié)約供氣量和曝氣能耗。

對(duì)微孔曝氣器的實(shí)際使用效率進(jìn)一步量化,可以發(fā)現(xiàn)夏季好氧池中的微孔曝氣器標(biāo)準(zhǔn)曝氣效率為2.57 kg O2/kW·h,比冬季高32.29%。 夏冬兩季進(jìn)水水質(zhì)水量和溫度的差異,對(duì)污水處理廠曝氣系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)控造成顯著差異,夏季比冬季能耗浪費(fèi)更嚴(yán)重,曝氣系統(tǒng)在冬季達(dá)到了較好的供需平衡。 結(jié)合進(jìn)水水量和水質(zhì),夏季可在保證好氧池出水水質(zhì)且混合均勻的基礎(chǔ)上適當(dāng)調(diào)低供氣量;冬季時(shí),為了減輕進(jìn)水高污染物負(fù)荷和低溫的影響,應(yīng)保證充足曝氣。 但需要注意的是,在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中,曝氣器表面和氣孔內(nèi)會(huì)積累污染物,逐漸堵塞氣孔,氧傳質(zhì)效率將下降[26],如果清洗曝氣器不及時(shí),會(huì)導(dǎo)致曝氣系統(tǒng)供氧不足而影響出水水質(zhì)。

污水處理廠采用DO-鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量控制策略,曝氣控制系統(tǒng)的目標(biāo)是為好氧池微生物提供穩(wěn)定的DO 環(huán)境,保證出水達(dá)標(biāo)[27]。 但是DO 反饋機(jī)制并不能評(píng)估曝氣系統(tǒng)的節(jié)能潛力,實(shí)地測(cè)試曝氣系統(tǒng)充氧性能,可以精確計(jì)算曝氣系統(tǒng)實(shí)際供氧量,并描述供氧量沿程變化規(guī)律,再結(jié)合需氧量數(shù)據(jù),可以對(duì)曝氣系統(tǒng)進(jìn)行精確控制,達(dá)到供需平衡、節(jié)能降耗的目標(biāo)。

3 結(jié)論

(1)夏季水溫較高,增強(qiáng)了微生物的硝化活性和反硝化作用,導(dǎo)致冬季出水CODCr和氨氮均高于夏季。 但由于冬季水量負(fù)荷較夏季更少,好氧池水力停留時(shí)間延長(zhǎng)且充分曝氣,抵消了低溫對(duì)硝化的負(fù)面影響,因此,夏冬兩季出水水質(zhì)均達(dá)到GB 18918—2002 一級(jí)A 排放標(biāo)準(zhǔn)。

(2)與夏季相比,冬季生物處理工藝的需氧量更高,微孔曝氣系統(tǒng)的氧傳質(zhì)效率更低,導(dǎo)致所需供氣量更高,曝氣效率更低。

(3) 夏季和冬季供氧量比需氧量分別高38.99%和7.07%,夏季節(jié)能潛力較大。 好氧池污染物濃度沿程逐漸下降,末端污染物濃度幾乎保持不變,而末端DO 濃度遠(yuǎn)高于前端,說(shuō)明末端的供氧大部分溶解于污泥混合液中,并未用于CODCr氧化和氨氧化作用,存在過(guò)度曝氣現(xiàn)象,因此,可在保證出水水質(zhì)且混合均勻的基礎(chǔ)上適當(dāng)降低好氧池末端供氣量。