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

１３４给水排水Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．９２０１５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３．２２ｍｇ／Ｌ，可导致工艺系统脱氮量平均下降２．４１ｍｇ／Ｌ，内回流混合液溶解氧对工艺系统脱氮效能的不利影响显著。另外，提出了相应的工程控制措施———基于消氧池的强化脱氮方法，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国家水体污染控制与治理重大科技专项（２０１２ＺＸ０７３１－００１）。在传统工程设计方法下，城镇污水处理厂运行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液溶解氧对工艺脱氮效能影响的研究较少［１，２］，也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１．１内回流混合液溶解氧浓度调研太湖流域所属污水处理厂大多执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（ＧＢ１８９１８－２００２）一级Ａ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合液内回流点ＤＯ浓度较高，最小值、最大值和平均表１回流混合液ＤＯ浓度调研结果污水处理厂设计规模／万ｍ３／ｄ工艺类型内回流点ＤＯ／ｍｇ／ＬＱＴ厂１．５改良Ａ２／Ｏ４．６ＱＳ厂一期２．５常规Ａ２／Ｏ２．４５ＱＳ厂二期２．５常规Ａ２／Ｏ２．２８ＪＢ厂一期１０改良Ａ２／Ｏ２．６５ＪＢ厂二期１０改良Ａ２／Ｏ４．６３ＪＢ厂三期１０改良Ａ２／Ｏ２．３６ＣＢ厂二期５常规Ａ２／Ｏ２．８ＣＢ厂三期５常规Ａ２／Ｏ３．９７值分别为２．２８ｍｇ／Ｌ、４．６３ｍｇ／Ｌ和３．２２ｍｇ／Ｌ，而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２ｍｇ／Ｌ的强化脱氮措施，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ＤＯ浓度很难控制在２ｍｇ／Ｌ左右，由于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２ｍｇ／Ｌ。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ＤＯ和ＣＯＤ的相关性、反硝化理论［３］以及物料平衡原理（在不考虑生物同化作用下，去除１ｇＮＯ３－－ＮDOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2015.0323给水排水Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．９２０１５１３５需消耗碳源２．８６ｇＣＯＤ），在一定的内回流比ｒ和内回流混合液ＤＯ浓度下，内回流混合液溶解氧对进水碳源或外加碳源的消耗量为ｒ×ＤＯｍｇ／ＬＣＯＤ，进而导致工艺系统脱氮能力下降ｒ×ＤＯ／２．８６ｍｇ／Ｌ。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，基于上述内回流混合液ＤＯ浓度调研结果，结合工艺运行控制参数，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内回流点ＤＯ／ｍｇ／Ｌ内回流比ｒ／％碳源消耗／ｍｇ／ＬＣＯＤ脱氮量下降量／ｍｇ／ＬＱＴ厂４．６１５０６．９２．４１ＱＳ厂一期２．４５２００４．９１．７１ＱＳ厂二期２．２８２００４．５６１．５９ＪＢ厂一期２．６５１００２．６５０．９３ＪＢ厂二期４．６３１００４．６３１．６２ＪＢ厂三期２．３６１００２．３６０．８３ＣＢ厂二期２．８１００２．８０．９８ＣＢ厂三期３．９７１００３．９７１．３９由表２可见，内回流混合液ＤＯ对工艺系统脱氮效能的影响有差异，各