微污染水源水生物接触氧化处理工艺的启动与运行工况的调节

论文作者：梅翔 陈洪斌 高廷耀 周增炎 李怀正 喻文熙 傅威 许晓天

摘要：采用基于穿孔管曝气方式和YDT型弹性立体填料的生物接触氧化工艺处理微污染水源水。分析了水源水自然接种条件下的工艺启动过程,研究了不同气水比运行条件下污染物的去除效果。处理系统形成稳定的氨氮去除率和硝酸盐氮生成率是工艺启动过程完成的主要标志；工艺运行中的气水比由生物硝化过程决定,气水比影响氨氮去除率和氨氮去除的稳定性,针对不同的进水氨氮浓度应采用相应的气水比。

关键词：水源水 生物接触氧化 启动 气水比 氨氮

由于工业、农业及生活等方面的污水未经适当处理而大量排入水体,许多城市取水水源污染日益严重,尤以氨氮和有机物的污染最为突出,常规给水处理工艺已难以保证安全、卫生的水质。采用生物接触氧化工艺处理微污染水源水是改善给水水质的有效措施,并且一定的气水比是保证微污染水源水生物接触氧化处理系统正常运转的必要条件[1,2]。

微污染水源水生物接触氧化处理工艺启动过程、工艺状态是如何变化的?工艺启动过程完成的标志有哪些?气水比在工艺启动及运行调节中的作用到底有多大?调节气水比的依据又是什么?我们通过YDT型弹性立体填料穿孔管曝气方式的生化池在水源水自然接种的条件下,填料挂膜过程工艺运行状态的变化,分析工艺启动过程完成的标志。并通过气水比的调节考察气水比对污染物去除效果的影响,以期为工程设计及运行管理提供优化的设计参数和运行条件。

1　试验概况

1.1　工艺流程

试验在广东省东江的一条引水渠道边开展,工艺流程如图1所示。

图1　工艺流程框图

渠内水源水通过潜水泵提升至进水计量槽,由量水堰测针读数计量进水流量,经进水井和进水配水池进入生物接触氧化池,由尾门测针读数控制生物接触氧化池水位。处理后的出水经出水配水池排入主渠。以罗茨鼓风机向生物接触氧化池供气,供入池内的空气量通过玻璃转子流量计、气压表和压力式温度计进行计量,多余的空气通过旁通管排空。

生物接触氧化池(以下简称生化池)为长×宽×高=20.00m×1.00m×4.30m(有效水深.80m)；池内均匀布置60m3的YDT型弹性立体填料(填料单体尺寸为F 200×3 000mm)；池底部安装20根DN25的穿孔曝气管(ABS工程塑料管),两侧F 3孔45°向下,同侧孔距120mm,异侧孔距60mm。

1.2　试验设计

1.2.1　工艺运行条件

采用引水渠内的水源水对生化池进行微生物接种,保持水力停留时间(HRT)为60min,控制气水比为1.70(空气量已换算成20℃、1 atm状态,下同),进入填料挂膜的工艺启动过程。启动过程完成后,进入工况试验阶段,保持生化池HRT为50min,调节气水比分别为1.30、1.00、0.90、0.80和1.20,每个工况运行10天左右。工况试验阶段水温为25.4℃～30.1℃,平均为27.6℃。

1.2.2　取样与测试

每隔1h分别在生化池进出口取样,连续取12h的混合水样作为当日水样,并及时分析。测试项目与方法如表1所示。

2　试验结果与分析

2.1　工艺启动过程

2.1.1　氨氮去除效果的变化

由图2可见,生化池经水源水自然接种后,由于水温适宜(24.0℃～27.4℃,平均25.4℃),供氧充分,硝化细菌经短暂适应后迅速增殖,填料挂膜速度快,生化池发挥硝化能力所需时间短。经两周时间氨氮去除率即超过75%,随后去除效果稳定,工艺启动较为顺利。

表1　测试项目与方法

序号去除率平均值列入表2。

表2　各气水比条件下CODMn去除情况

气水比

进水CODMn浓度分段(mg/L)

C0≤4.00

4.00＜C0≤4.50

4.50＜C0≤5.00

C0＞5.00

1.30

(3.60, 15.8)

(4.23, 17.2)

(4.60, 18.9)