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水庫上游中小型污水處理廠工藝優(yōu)化

水庫上游中小型污水處理廠工藝優(yōu)化

2021-07-28 10:53:07 3

  一、研究目的及意義

  大伙房飲用水水源地坐落于遼寧省撫順市,是在我省在國家第一個(gè)五年計(jì)劃中竣工的第一個(gè)大型水庫,也是當(dāng)時(shí)全國第二大水庫。多年以來該水庫已成為沈陽、撫順兩大城市居民飲用水的重要水源地。2009年遼寧省人民政府頒布《關(guān)于劃定大伙房飲用水水源保護(hù)區(qū)的批復(fù)》,實(shí)現(xiàn)了對大伙房飲用水水源地的行政行保護(hù)。2018年10月,省人大對《遼寧省大伙房飲用水水源保護(hù)條例》進(jìn)行修正,進(jìn)一步完善了有關(guān)法規(guī)。對大伙房飲用水水源地進(jìn)行持續(xù)有效的保護(hù),關(guān)系到我省人民的飲水安全和社會(huì)安定。

  入庫河流的水質(zhì)成為了對水庫水質(zhì)控制的重要因素。大伙房水庫常年出現(xiàn)總氮及總磷超標(biāo)現(xiàn)象,超標(biāo)原因主要為大伙房水庫以上流域內(nèi)的點(diǎn)源、農(nóng)業(yè)面源、水土流失及流域水文特性等對其水質(zhì)造成的影響。本研究主要針對水庫上游村鎮(zhèn)污水處理廠對總氮的削減技術(shù)進(jìn)行研究,并以大伙房水庫上游某村鎮(zhèn)污水處理廠為對象,對其A2/O工藝運(yùn)行過程中的曝氣方式及曝氣量進(jìn)行了篩選試驗(yàn),選出最優(yōu)的曝氣方式及曝氣量以優(yōu)化各污染物去除率,以此解決該污水處理廠出水總氮不能滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918―2002)中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的問題。

  二、試驗(yàn)裝置

  A2/O工藝污水處理小試裝置由有機(jī)玻璃制造,主反應(yīng)池內(nèi)部由隔板分為4個(gè)隔室,自左向右分別為厭氧池,缺氧池,2個(gè)好氧池,容積比例為7.5:7.5:42.5:42.5,以折流方式運(yùn)行。二沉池采用豎流式。裝置中設(shè)置污泥回流系統(tǒng),內(nèi)回流系統(tǒng)。此裝置完全模擬示范污水處理廠的尺寸比例及運(yùn)行模式。

  三、試驗(yàn)用水及污泥

  試驗(yàn)用水取自示范污水處理廠進(jìn)水,污泥也取自該污水處理廠。其中,COD,氨氮,總氮和總磷質(zhì)量濃度分別為113.2~150.4mg/L,14.5~18.6mg/L,38.2~45.4mg/L和0.447~0.520mg/L。

  四、分析項(xiàng)目及方法

  COD采用重鉻酸鹽法;氨氮采用納氏試劑比色法;總氮采用過硫酸鉀消解紫外分光光度法;總磷采用鉬酸銨分光光度法。

  五、曝氣方式及曝氣量操作策略

  分為以下幾種情景進(jìn)行試驗(yàn):

  (1)曝氣方式:邊進(jìn)水邊進(jìn)行曝氣;曝氣量:0.1m3/h;

  (2)曝氣方式:邊進(jìn)水邊進(jìn)行曝氣;曝氣量:0.2m3/h;

  (3)曝氣方式:邊進(jìn)水邊進(jìn)行曝氣;曝氣量:0.3m3/h;

  (4)曝氣方式:進(jìn)水半小時(shí)后進(jìn)行曝氣;曝氣量:0.1m3/h;

  (5)曝氣方式:進(jìn)水半小時(shí)后進(jìn)行曝氣;曝氣量:0.2m3/h;

  (6)曝氣方式:進(jìn)水半小時(shí)后進(jìn)行曝氣;曝氣量:0.3m3/h;

  (7)曝氣方式:間歇曝氣(曝氣半小時(shí),停滯10min);曝氣量:0.1m3/h;

  (8)曝氣方式:間歇曝氣(曝氣半小時(shí),停滯10min);曝氣量:0.2m3/h;

  (9)曝氣方式:間歇曝氣(曝氣半小時(shí),停滯10min);曝氣量:0.3m3/h。

  六、結(jié)果與分析

  本試驗(yàn)旨在研究各種曝氣方式及曝氣量條件下各類污染物去除情況。試驗(yàn)中先后共采用了三種曝氣方式,分別是邊進(jìn)水邊進(jìn)行曝氣、進(jìn)水半小時(shí)后進(jìn)行曝氣及間歇曝氣(曝氣半小時(shí),停滯10min)。同時(shí),在試驗(yàn)中采用三種曝氣量,分別是0.1m3/h,0.2m3/h,0.3m3/h。

  6.1 COD去除率的變化

  通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,COD去除率的變化總結(jié)如下:在3種曝氣方式下,邊進(jìn)水邊曝氣方式去除效果比另外兩種曝氣方式要更好。原因是邊進(jìn)水邊進(jìn)行曝氣方式的曝氣時(shí)間較長,水中能夠保持有充足的溶解氧,有利于有機(jī)物的去除。在3種曝氣量條件下,COD去除率變化不大。分析其原因?yàn)槲⑸锏奈阶饔煤痛x作用可以對污水中COD的進(jìn)行去除,吸附是去除COD的主要過程,吸附過程只與顆粒污泥本身的粒徑、比表面積等有關(guān),與曝氣量大小關(guān)系不大。在代謝過程中,較低的曝氣就能夠滿足微生物代謝的耗氧量,因?yàn)楹铣膳c分解代謝需氧量所需量都較低。因此,COD的去除與曝氣量大小關(guān)系不大,在較低曝氣量下COD去除率能維持在穩(wěn)定水平。

  6.2 氨氮去除率的變化

  氨氮去除率的變化總結(jié)如下:在3種曝氣方式下,間歇曝氣方式去除效果比另外兩種曝氣方式要更好。原因是間歇曝氣可以形成兼氧-厭氧-好氧環(huán)境,為硝化和反硝化的提供了良好環(huán)境。在3種曝氣量條件下,曝氣量為0.3m3/h條件下去除效果最好。分析原因?yàn)榇罅科貧庠黾恿怂腥芙庋醯臐舛?,提高了氨氮的氧化效率,進(jìn)而提高了氨氮去除率。

  6.3 總氮去除率的變化

  總氮去除率的變化總結(jié)如下:在3種曝氣方式下,間歇曝氣方式去除效果比另外兩種曝氣方式要更好。采用間歇曝氣方式可使好氧池內(nèi)不斷形成缺氧-好氧環(huán)境,既能同步硝化反硝化的發(fā)生,還可以進(jìn)一步加強(qiáng)系統(tǒng)的硝化、反硝化能力。此外,采用間歇曝氣方式,從曝氣開始就能使系統(tǒng)保持較高的氧利用率,縮短曝氣時(shí)間,可以避免好氧池的過度曝氣,使系統(tǒng)短程硝化反硝化更加完全。在3種曝氣量條件下,曝氣量為0.2m3/h條件下去除效果最好。分析其原因是當(dāng)曝氣量達(dá)到0.3m3/h,反應(yīng)區(qū)溶解氧量的增高使污泥回流液攜帶至選擇區(qū)內(nèi)的溶解氧量也相應(yīng)提高,由于氧會(huì)與NO3-爭奪系統(tǒng)內(nèi)的碳源,同時(shí)會(huì)抑制NO3-還原酶的合成及其活性,一定程度上影響了預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)反硝化反應(yīng)的過程,降低了系統(tǒng)對總氮的去除。

  6.4 總磷去除率的變化

  總磷去除率的變化總結(jié)如下:在3種曝氣方式下,間歇曝氣方式去除效果比另外兩種曝氣方式要更好。原因是間歇曝氣有利于聚磷菌的生長,為強(qiáng)化生物脫磷過程提供更好的環(huán)境。在3種曝氣量條件下,曝氣量為0.1m3/h條件下去除效果最好。因?yàn)槿?厭氧環(huán)境可以使聚磷菌更為有效放磷,并可以吸收或吸附大量易降解的有機(jī)物,使主曝氣區(qū)具有更多的動(dòng)力和營養(yǎng)物質(zhì)來進(jìn)行吸磷,而增大曝氣量更容易讓污泥回流過程中就有一定量高濃度溶解氧進(jìn)入?yún)捬醭兀沟脜捬醭夭荒芡耆帕祝瑢?dǎo)致好氧池?zé)o法正常完成吸磷,除磷效果下降。

  七、結(jié)語

  以上研究結(jié)果可以得出結(jié)論:

  (1)邊進(jìn)行曝氣邊進(jìn)水對COD去除效果最好;而間歇曝氣有利于對氨氮、總氮及總磷的去除。

  (2)曝氣量大小對COD的去除率影響不大;曝氣量為0.3m3/h條件下氨氮去除效果最好;曝氣量為0.2m3/h條件下總氮去除效果最好;曝氣量為0.3m3/h條件下總磷去除效果最好。

  (3)結(jié)合示范污水處理廠的實(shí)際情況,即出水總氮不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo),本研究選擇“間歇曝氣+曝氣量0.2m3/h”條件對示范工程進(jìn)行優(yōu)化。

  綜上所述,本研究認(rèn)為A2/O工藝使用“間歇曝氣+單池曝氣量2m3/h”的運(yùn)行方案是最優(yōu)的。該工藝優(yōu)化方法可最大限度地降低示范工程系統(tǒng)的能耗和投資,為水庫上游類似的中小型污水處理廠提供借鑒。(來源:撫順市環(huán)境科學(xué)研究院)

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