内回流混合液溶解氧对工艺脱氮影响及其工程控制措施_杨敏

内回流混合液溶解氧对工艺脱氮影响及其工程控制措施

杨　敏　孙永利　郑兴灿　范　波　王雅雄　陈　轶　游　佳

）（中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津　３０００７４

　　摘要　针对高排放标准城镇污水处理厂运行中普遍存在内回流混合液携带溶解氧进入缺氧池

导致工艺脱氮效能下降的实际问题，以太湖流域某市典型高排放标准城镇污水处理厂为例进行了分析，结果表明：太湖流域典型高排放标准城镇污水处理厂混合液内回流点溶解氧浓度较高，平均值为／／可导致工艺系统脱氮量平均下降２内回流混合液溶解氧对工艺系统脱氮效能．２２ｍＬ，．４１ｍＬ，３ｇｇ

——基于消氧池的强化脱氮方法，的不利影响显著。另外，提出了相应的工程控制措施—并提出消氧池的设计水力停留时间为０．５～１ｈ。

关键词　内回流混合液　溶解氧　强化脱氮　消氧池　工艺设计参数

DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2015.0323

城镇污水处理厂运行　　在传统工程设计方法下，

中普遍存在内回流混合液携带较高浓度溶解氧进入缺氧池会导致工艺脱氮效能下降的实际问题，对低碳氮比进水水质下高排放标准污水处理厂的稳定达标与节能降耗影响显著。目前国内关于内回流混合

１，２］

，也液溶解氧对工艺脱氮效能影响的研究较少［

表１　回流混合液ＤＯ浓度调研结果

３／污水处理厂设计规模／万ｍｄ

工艺类型

２／改良ＡＯ／／内回流点ＤＯｍＬｇ

４．６２．４５２．２８２．６５４．６３２．３６２．８３．９７

ＱＴ厂ＱＳ厂一期ＱＳ厂二期ＪＢ厂一期ＪＢ厂二期ＪＢ厂三期ＣＢ厂二期ＣＢ厂三期

１．５．５２．５２０１０１０１５５

常规ＡＯ２／常规ＡＯ改良ＡＯ２／改良ＡＯ改良ＡＯ２／常规ＡＯ常规ＡＯ

２／２／２／

２／

未提出具有可操作性的内回流混合液溶解氧控制措施。因此，本文以太湖流域某市典型高排放标准城镇污水处理厂为例，以对内回流混合液溶解氧浓度的现场调研为基础，分析其对工艺脱氮效能的不利影响，并针对内回流混合液溶解氧问题研究提出了基于消氧池的工程控制措施及其工艺设计参数，以期为高排放标准污水处理厂的强化脱氮提供新思路。

１　内回流混合液溶解氧浓度调研及对工艺脱氮影

响分析

．１　内回流混合液溶解氧浓度调研１

太湖流域所属污水处理厂大多执行《城镇污水（一级Ａ处理厂污染物排放标准》Ｂ１８９１８－２００２）Ｇ　标准，因此，以太湖流域某市为例，对其所属４座典型高排放标准城镇污水处理厂的内回流混合液溶解氧浓度进行了现场调研，结果见表１。

由表１可见，太湖流域某市城镇污水处理厂混最小值、最大值和平均合液内回流点ＤＯ浓度较高，

／／／值分别为２而．２８ｍＬ、４．６３ｍＬ和３．２２ｍＬ，ｇｇｇ目前在高排放标准污水处理厂工程设计和运行控制中，为减小内回流混合液ＤＯ对工艺脱氮的不利影响，同时考虑到防止二沉池底污泥因厌氧而上浮，通／常采取将好氧池末段的ＤＯ控制在２ｍＬ的强化ｇ脱氮措施，但实际运行中由于受到进水水质波动以及鼓风曝气系统设计和运行控制方法的影响，好氧／池末段的Ｄ由于Ｏ浓度很难控制在２ｍＬ左右，ｇ通常混合液内回流点设置在好氧池末端，因此，现状大多高排放标准污水处理厂混合液内回流点的ＤＯ／浓度均高于２ｍＬ。ｇ

１．２　内回流混合液溶解氧对工艺脱氮影响分析

一般来说，内回流混合液携带ＤＯ进入缺氧池，会迅速消耗部分进水碳源或外加碳源，影响缺氧池的反硝化效果和工艺系统的脱氮效能，进而影响高排放标准污水处理厂的稳定达标和节能降耗。根据

３］

以及物料平衡反硝化理论［Ｏ和ＣＯＤ的相关性、Ｄ

－

原理（在不考虑生物同化作用下，去除１ｇＮＯ３－Ｎ

）。国家水体污染控制与治理重大科技专项（０１２ＺＸ０７３１０１２０－

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给水排水　Ｖｏｌ．４１　Ｎｏ．９　２０１５

，需消耗碳源２在一定的内回流比ｒ和内．８６ｇＣＯＤ）回流混合液Ｄ内回流混合液溶解氧对进Ｏ浓度下，／进水碳源或外加碳源的消耗量为ｒ×ＤＯ　ｍＬＣＯＤ，ｇ／／而导致工艺系统脱氮能力下降ｒ×ＤＯ２．８６ｍＬ。ｇ可见，内回流混合液溶解氧浓度和内回流比均是影响工艺脱氮的重要因素，两者共同决定内回流混合液溶解氧对工艺脱氮的影响程度。因此，基于上述结合工艺运行控内回流混合液ＤＯ浓度调研结果，制参数，对太湖流域某市典型城镇污水处理厂内回流混合液ＤＯ对工艺系统脱氮效能的不利影响进行了具体分析，结果见表２。

表２　内回流混合液ＤＯ对工艺脱氮影响

污水处理厂ＱＴ厂ＱＳ厂一期ＱＳ厂二期ＪＢ厂一期ＪＢ厂二期ＪＢ厂三期ＣＢ厂二期ＣＢ

厂三期

内回流点

／／ＯｍＬＤｇ４．６　．４５２　．２８２　．６５２　．６３４　．３６２　．８２　．９７３　

内回流比

／％ｒ１５０　２００　２００　１００　１００　１００　１００　１００　

碳源消耗脱氮量下

／／／ｍＬｍＬＣＯＤ降量／ｇｇ

６．９　４．９　４．５６　２．６５　４．６３　２．３６　２．８　３．９７　

２．４１１．７１１．５９０．９３１．６２０．８３０．９８１．３９

图１　基于消氧池的强化脱氮方法工艺流程

泥自身的耗氧能力对好氧池出水混合液进行消氧，／并将混合液内回将ＤＯ尽量控制在０ｍＬ左右，ｇ流点设置在消氧池末端，达到消除内回流混合液二是运行中Ｏ对工艺脱氮产生不利影响的目的；Ｄ

／好氧池的Ｄ有利于降低Ｏ可控制在１ｍＬ左右，ｇ后续消氧池的消氧负荷和设计水力停留时间；三是在消氧池之后设置设计水力停留时间为０．５～１ｈ

／的后好氧池，运行中将其ＤＯ控制在２ｍＬ左右，ｇ在防止二沉池底部污泥因厌氧而上浮和确保出水中含有一定浓度Ｄ还可进一步进行有机物Ｏ的同时，生物氧化反应、硝化反应和好氧吸磷反应。．２　消氧池设计水力停留时间研究２

为有效指导高排放标准污水处理厂消氧池的工程设计和运行管理，必须对消氧池的设计水力停留时间进行研究，结合消氧池的工作原理，由于好氧池出水混合液的耗氧速率是分析消氧池设计水力停留时间的基础，并且污水处理厂工艺设计是以冬季最低温度为最不利设计条件，因此，以ＪＢ污水处理厂一期和三期好氧池末端的混合液为研究对象，通过小试对其冬季下的耗氧速率分别进行了研究，结果见图２和图３。

内回流混合液ＤＯ对工艺系统脱　　由表２可见，

氮效能的影响有差异，各厂工艺系统脱氮量下降量／的最小值、最大值和平均值分别为０．８３ｍＬ、２．４１ｇ／／而目前高排放标准污水处理ｍＬ和１．４３ｍＬ，ｇｇ

厂运行中为强化脱氮而投加外碳源实现的ＴＮ去除／两者基本相当，说明在现行工程增量为１～３ｍＬ，ｇ设计和运行管理方法下高排放标准污水处理厂运行中内回流混合液ＤＯ对工艺系统脱氮效能影响显著，应针对内回流混合液ＤＯ问题采取相应的工程控制措施。

Ｏ问题的工程控制措施及

２　基于内回流混合液Ｄ

其工艺设计参数研究

．１　基于内回流混合液Ｄ

Ｏ问题的工程控制措施２

针对目前高排放标准污水处理厂运行中内回流混合液ＤＯ对工艺系统脱氮效能产生显著不利影响

的问题，基于强化脱氮和节能降耗，提出了相应的工

４］

，——基于消氧池的强化脱氮方法［其程控制措施—

图２　ＪＢ污水处理厂一期好氧池末端混合液耗氧速率

工艺流程见图１。

该基于消氧池的强化脱氮方法的主要特点有以下３点：一是在传统好氧池之后设置消氧池，利用污

图３　ＪＢ污水处理厂三期好氧池末端混合液耗氧速率

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由图２和图３可见，冬季ＪＢ污水处理厂一期和三期好氧池末端混合液均具有一定的耗氧能力，在／０ｍｉｎ内的耗氧能力分别为２．２ｍＬ和２．６３ｇ／结合污泥浓度，折算冬季ＪＢ污水处理厂一期ｍＬ，ｇ

和三期好氧池末端混合液的耗氧速率分别为１．８３／／··（（，和２平均．７５ｍＤＯｍＤＯＳＳｈ）ＳＳｈ）ＶＶｇｇｇｇ

／·）（。耗氧速率为２．２９ｍＤＯＳＳｈＶｇｇ

为分析消氧池的实际水力停留时间，对相关参数设定如下：①消氧池进水混合液和出水混合液／／Ｏ浓度分别为１ｍＬ和０ｍＬ；Ｄ②一般冬季城ｇｇ

镇污水处理厂污泥浓度较高，消氧池ＭＬＳＳ设为／／污泥活性ＭＬＶＳＳＭＬＳＳ设为５０％；４ｇＬ，③消氧池的耗氧速率以Ｊ三期好氧池末端Ｂ污水处理厂http:///
一、／·（计。混合液的平均耗氧速率２．２９ｍＤＯＳＳｈ）Ｖｇｇ基于上述设定，对消氧池所需的实际水力停留时间进行了分析，结果见表３。

表３　消氧池实际水力停留时间

／ＭＬ耗氧速率实际ＨＲＤＯ降低量ＭＬＳＳＭＬＶＳＳＳＳＴ

／／％／／·（／／ＬｈＯＳＳｈＶｍＬ／ｍＤｇｇｇｇ

１　

４　

０５　

２．２９　

０．２

下，消氧池的设计水力停留时间为１ｈ。因此，对于我国大多高排放标准城镇污水处理厂来说，为消除内回流混合液ＤＯ对工艺系统脱氮效能的不利影其具响，消氧池的设计水力停留时间应为０．５～１ｈ，体设计水力停留时间应根据工艺系统的最大设计内、外回流比之和进行确定。

３　结论与建议

（）太湖流域某市典型高排放标准城镇污水处理１厂生产运行中混合液内回流点Ｄ最小Ｏ浓度较高，／／值、最大值和平均值分别为２．２８ｍＬ、４．６３ｍＬ和ｇｇ／３．２２ｍＬ。ｇ（）现行工程设计和运行管理方法下，高排放标２准污水处理厂运行中内回流混合液ＤＯ对工艺系统脱氮效能的不利影响显著，太湖流域典型高排放标准城镇污水处理厂内回流混合液ＤＯ导致工艺系统／脱氮量平均下降２．４１ｍＬ。ｇ

（）在传统好氧池之后设置设计水力停留时间３为０利用污泥自身的耗氧能力消．５～１ｈ的消氧池，除溶解氧，可有效解决现行高排放标准污水处理厂运行中内回流混合液ＤＯ导致工艺系统脱氮效能下降的问题，达到强化脱氮和节能降耗的目的。（）建议工程设计人员在设计消氧池时，应根据４