污水處理廠預處理系統(tǒng)跌水復氧對碳源消耗及其對策
選取太湖流域某污水廠預處理系統(tǒng)為研究對象，開展預處理系統(tǒng)跌水復氧對進水碳源消耗試驗研究。結果表明，預處理系統(tǒng)跌水復氧效果明顯，DO高點可達7mg/L，為預處理構筑物中的活性微生物提供了良好的利用進水碳源的條件。
進一步測試了預處理構筑物池壁微生物的耗氧速率和快速碳源利用率，發(fā)現(xiàn)池壁微生物耗氧速率是生物系統(tǒng)活性污泥耗氧速率的4.6倍，對快速碳源(醋酸鈉)的消耗速率高達31.11mgCOD/(gVSS˙h)。在此基礎上提出了應對預處理系統(tǒng)跌水復氧對碳源消耗的建議，為未來污水處理廠預處理系統(tǒng)的設計和改造提供技術支持。
目前，我國污水處理廠進水碳源不足問題已較普遍，碳氮比、碳磷比偏低嚴重影響后續(xù)生物系統(tǒng)脫氮除磷能力。研究發(fā)現(xiàn)，污水處理廠預處理系統(tǒng)對進水碳源的消耗明顯，其中預處理系統(tǒng)的跌水復氧是導致進水碳源特別是快速碳源消耗的一個主因，導致碳源不足問題更加凸顯(見圖1)。
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圖1進水提升泵出水井與細格柵出水口跌水復氧實景
1污水廠基本情況
1.1工藝現(xiàn)狀
太湖流域某污水處理廠前三期污水處理工藝同為多點進水A2/O工藝，預處理系統(tǒng)包括粗格柵、進水泵房、曝氣沉砂池、細格柵和初沉池;生物段由厭氧池、缺氧池和好氧池組成，深度處理系統(tǒng)為濾布濾池，根據(jù)實際需求可進行A2/O工藝和倒置A2/O工藝的自由切換，工藝見圖2。
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圖2太湖流域某污水廠工藝流程
2預處理系統(tǒng)碳源消耗測試研究
2.1預處理系統(tǒng)碳源消耗點識別
碳源消耗點識別過程遵循以下兩個原則：(1)明顯的跌水復氧點(2)具備沉淀的功能區(qū)；谝陨显瓌t，將調(diào)研污水廠預處理段跌水復氧點進行梳理，選擇測試點如下：粗格柵進口、進水泵房出口、曝氣沉砂池進水口、曝氣沉砂池出水口、細格柵出口、初沉池出水口、生物系統(tǒng)進水口。
圖3表明，沿程DO和ORP值呈現(xiàn)正相關。DO和ORP值升高后又下降說明污水中的還原性物質(zhì)(主要為碳源，如VFA)含量降低。
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圖3預處理系統(tǒng)沿程DO、ORP值變化曲線
圖4表明，預處理系統(tǒng)沿程COD濃度呈下降趨勢，而SCOD濃度呈現(xiàn)先下降后上升趨勢。預處理階段對進水COD有明顯去除，主要去除單元為初沉池;進水SCOD在初沉池之前為下降趨勢，經(jīng)過初沉池后SCOD濃度出現(xiàn)上升，SCOD濃度下降原因為池壁微生物、回流污泥和進水中的活性微生物等利用污水跌水復氧后的高DO消耗進水碳源。由于初沉池排泥不暢，大量的初沉污泥在初沉池底部長時間停留發(fā)生了水解發(fā)酵，顆粒性COD水解溶出，補充了進水中SCOD濃度降低。
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圖4預處理系統(tǒng)沿程COD、SCOD濃度變化曲線
2.2預處理系統(tǒng)碳源消耗能力測試
2.2.1跌水復氧區(qū)域的池壁微生物活性測試
從污水廠格柵井、曝氣沉砂池廊道池壁等位置刮下微生物(見圖5)后，直接測試其耗氧速率：池壁微生物的耗氧速率高達28mgO2/(gVSS˙h)，而該廠生物系統(tǒng)活性污泥耗氧速率為6.07mgO2/(gVSS˙h)，可見池壁微生物活性非常強。
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圖5池壁微生物實景圖
2.2.2預處理段池壁微生物活性模擬試驗
選取預處理段進水井和格柵井池壁、曝氣沉砂池廊道池壁等位置微生物，測試對快速碳源的去除能力，結果見圖6。池壁微生物對快醋酸鈉的利用速率為31.11mgCOD/(gVSS˙h)，可見，池壁微生物對進水中快速碳源的利用能力不容忽視。
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圖6池壁微生物對快速碳源利用能力擬合曲線
3對策及建議
(1)污泥處置后的回流液進行預處理，去除回流液中的活性污泥組分，如采用投加絮凝劑沉淀的方法，降低回流液中活性污泥對進水碳源的消耗;
(2)由于高差需求，各構筑物之間必定需要跌水，可在跌水處設置柔性跌水導流板，降低氣水混合效果，降低污水氧氣攝入量;
(3)初沉池運行過程中，減少排泥，提高初沉池中的污泥量，可有效將進水中的顆粒性COD水解發(fā)酵后溶出，補充進水碳源的不足。
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