氧化溝系統(tǒng)除磷效果的提高途徑

1 　氧化溝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

        氧化溝技術(shù)在我國發(fā)展很快，是當前污水處理技術(shù)的熱點之一。近年來國內(nèi)建設(shè)的氧化溝數(shù)量在不斷增加，其處理規(guī)模和處理對象也在不斷擴大。氧化溝系統(tǒng)的主要優(yōu)點:可以不設(shè)初沉池，二沉池可與氧化溝合建，省去污泥回流裝置，對水質(zhì)變化的適應(yīng)性強，泥齡長，可達到較好的脫氮效果，污泥產(chǎn)率低等等。近年來，隨著污水處理行業(yè)脫氮除磷要求的提高，氧化溝系統(tǒng)在除磷方面的欠缺經(jīng)常被人們提出，因此探討氧化溝系統(tǒng)除磷效率的提高途徑就很有意義。現(xiàn)針對氧化溝系統(tǒng)除磷的問題進行了較深入地分析研究，提出了一些提高氧化溝系統(tǒng)除磷效果的途徑，以對相關(guān)的研究和生產(chǎn)運行有所幫助。

2 　氧化溝系統(tǒng)中除磷效果的影響因素

        影響氧化溝系統(tǒng)除磷過程的因素主要有三類:環(huán)境因素、設(shè)計參數(shù)、水質(zhì)條件。環(huán)境因素包括:DO、溫度、pH 值等等。設(shè)計參數(shù)包括:泥齡、停留時間、剩余污泥處理方法等等。水質(zhì)條件是近年來針對除磷效果的眾多研究的中心話題，主要包括:基質(zhì)的可獲得性、進水水質(zhì)特性、VFA 產(chǎn)生量、硝態(tài)氮的濃度。

        2. 1 　DO 的影響

        DO 對除磷效率的影響主要體現(xiàn)在磷吸收區(qū)。當好氧區(qū)的DO 保持在1. 5 mg/ L～3. 0 mg/ L 之間時，除磷效果一般可以保證;當DO 小于1. 5 mg/ L 時，除磷率會降低，污泥沉降也變差；但如果DO 過高，則會導(dǎo)致水流到達厭氧區(qū)時DO 增加，影響磷的釋放，同時由于DO 過高會降低反硝化效果，使得NO3- 濃度居高不下，也會影響厭氧區(qū)磷的釋放。

        2. 2 　pH 值

        研究表明，pH 值為8. 0～8. 5 時， TP 去除率可以達到90 %以上；當pH 值為6. 5～8. 0 時，TP 去除率差別不大;當pH 值低于6. 5 時，TP 去除率會急劇下降。

        2. 3 　泥齡

        泥齡越長，活性生物量越低，除磷能力也相應(yīng)降低。眾多的研究表明:泥齡越長，單位BOD 的除磷量就越少。為達到最高的除磷率，除磷設(shè)計的泥齡值不應(yīng)超過總體處理所需要的值。當其他處理所需的泥齡值很大時，只能通過別的途徑來彌補泥齡的不良影響，如加大BOD/ TP 值。

        2. 4 　停留時間

        研究證明，厭氧區(qū)的停留時間會影響VFA 的產(chǎn)生以及貯磷菌對VFA 的吸收。一般地，厭氧區(qū)的停留時間越長，除磷率越高。厭氧停留時間從1. 1 h 增至2. 6 h ，TP 去除率會從59 %增至71 %。但是，過長的厭氧停留時間并沒有好處，時間過長可能導(dǎo)致VFA 吸收的磷沒有釋放。這就有可能導(dǎo)致碳源貯存物量不足，不能在好氧區(qū)產(chǎn)生足夠的能量來吸收所有釋放的磷。在好氧區(qū)溶解磷的生物吸收也需要足夠的停留時間，一般為1 h～2 h。

        2. 5 　基質(zhì)的可獲得性

        出水磷濃度的高低主要取決于系統(tǒng)中除磷細菌所需要的發(fā)酵基質(zhì)的可獲得量與必須去除的磷量的比值。研究表明:VFAs 是生物除磷的重要基質(zhì)。污水的可生物降解COD 可以劃分為溶解性可快速生物降解COD 和顆粒性慢速生物降解COD兩類。主流生物除磷系統(tǒng)產(chǎn)生的VFAs 主要來自溶解性快速降解BOD5 ，也即磷的去除量與快速降解BOD5 成正比。

        2. 6 　VFA 產(chǎn)生量

        厭氧區(qū)的VFA 來源于外源添加和內(nèi)部轉(zhuǎn)化。Comeau運行了一系列生物除磷裝置，試驗結(jié)果表明，每投加6. 4 mg VFA 可增加1 mg/ L 的除磷能力。眾多試驗研究表明，投加VFA 可促進磷的生物吸收，去除1 mg 磷所需的VFA 投加量為7 mg HAc～9 mg HAc。

3 　氧化溝系統(tǒng)除磷效果的提高途徑

        3. 1 　加設(shè)厭氧池

        在氧化溝的上游加設(shè)厭氧池，是當代氧化溝變形工藝的普遍做法。在上游加設(shè)厭氧池，能夠為生物除磷提供先進行磷的釋放，后進行磷的過度吸收的場所，同時提高了污泥的沉降性能。在卡魯塞爾3000R 系統(tǒng)中，厭氧區(qū)和前置反硝化區(qū)結(jié)合在一起，創(chuàng)造出了一段持續(xù)低濃度的硝酸鹽區(qū)域，有助于對磷有富集積累作用的微生物菌群的選擇，從而在很低的溫度下也能實現(xiàn)較高的除磷率，值得借鑒。在氧化溝中也可設(shè)置多處厭氧段或者缺氧段，實現(xiàn)更高程度的除磷效果 。多溝交替作為厭氧段或好氧段，安排多種交叉運行方式，也可以有效提高除磷率，但要以優(yōu)良的自控系統(tǒng)為前提。

        3. 2 　降低厭氧區(qū)的DO

        設(shè)法限制進入?yún)捬踅佑|區(qū)的DO 量，避免快速降解基質(zhì)被迅速耗盡，保證貯磷菌所需的脂肪酸產(chǎn)生量，這是提高除磷率的關(guān)鍵因素之一。降低進水DO 值:在進水前先讓管網(wǎng)中的水在進處理構(gòu)筑物前稍作停頓，避免管網(wǎng)中的DO 帶入。進水的輸送盡量使用密閉的設(shè)施或設(shè)備，不宜用開口的輸送設(shè)施。進水流量測量部位避免帶入空氣。沉砂系統(tǒng)應(yīng)避免造成跌水。減少厭氧區(qū)攪拌器造成的渦流帶入空氣。

        3. 3 　減小硝態(tài)氮的影響

        設(shè)法不讓硝態(tài)氮進入磷的釋放區(qū)，是保證脫氮除磷互不干涉的關(guān)鍵。通常可以考慮在磷的釋放段前設(shè)置前置缺氧段，使反硝化先行完成。一般來講，在夏季反硝化可以迅速完成，能夠保證硝態(tài)氮以低濃度進入磷的釋放區(qū)。在負荷較高的處理系統(tǒng)中，必須以控制泥齡的辦法限制硝化作用的發(fā)生程度，以避免硝態(tài)氮對除磷的干擾。

        3. 4 　針對基質(zhì)的可獲得性問題

        城市污水中，顆粒性有機物所占比例很大，因此采取措施將這些顆粒性有機物轉(zhuǎn)化為VFA 是一種重要的解決辦法。

        3. 5 　污泥處理時的嚴格管理

        由于生物除磷系統(tǒng)的混合液處于厭氧狀態(tài)時會出現(xiàn)磷的明顯釋放，因此污泥的處理需特別注意防止厭氧狀態(tài)的出現(xiàn)。可考慮采取氣浮或以機械濃縮代替重力濃縮。另外，由于污泥消化和脫水過程中產(chǎn)生的廢液含磷量可能會很大，因此不要輕易將此廢液回流到主體處理構(gòu)筑物，而應(yīng)采用化學法先行處理后再回流處理。

        3. 6 　停留時間的控制

        生產(chǎn)實踐表明，對于氧化溝系統(tǒng)，曝氣區(qū)的停留時間越短，不曝氣區(qū)的停留時間越長，越有利于除磷。在能夠滿足系統(tǒng)處理目標的前提下，好氧區(qū)的尺寸應(yīng)盡量小一些。厭氧區(qū)分格有助于降低溶解性有機物發(fā)酵所需的停留時間。但是否采用分格方式，要綜合考慮所增加的攪拌器和分隔墻的設(shè)置方便程度以及建設(shè)費用問題。總之，傳統(tǒng)的氧化溝系統(tǒng)有著較多的不利于除磷的因素，但通過加設(shè)厭氧池、降低厭氧區(qū)的DO、減小硝態(tài)氮的影響、提高基質(zhì)的可獲得性、優(yōu)化污泥處理過程、優(yōu)化停留時間的設(shè)置等等方法，并且綜合考慮設(shè)備改進的方便程度以及建設(shè)費用問題，提高氧化溝系統(tǒng)的除磷和脫氮效率是有可能實現(xiàn)的。