霍坤坤，徐銳，吳昌生，劉紹根，2

（1.安徽建筑大學(xué) 環(huán)境與能源工程學(xué)院，合肥　230022；2.水污染控制與廢水資源化安徽省重點實驗室，合肥　230022）

回流比對生物絮凝-A2O組合工藝去除特性的影響

霍坤坤1，徐銳1，吳昌生1，劉紹根1，2

（1.安徽建筑大學(xué) 環(huán)境與能源工程學(xué)院，合肥230022；2.水污染控制與廢水資源化安徽省重點實驗室，合肥230022）

通過調(diào)整混合液回流比和污泥回流比，考察了生物絮凝-A2O組合工藝的去除特性。結(jié)果顯示：組合工藝對CODCr和NH3-N的去除率受混合液回流比和污泥回流比的影響較小。TN的去除率隨混合液回流比的增加先增加后減少，隨污泥回流比的增加而增加。磷酸鹽的去除率隨混合液回流比的增加而增加，隨污泥回流比的增加而減少。綜合考慮組合工藝對CODCr、NH3-N、TN和磷酸鹽的去除率，混合液回流比取300%和污泥回流比取80%較合適。在最佳條件下，組合工藝對CODCr、NH3-N、TN和磷酸鹽的去除率分別達(dá)到88.64%、97.56%、70.25%和84.97%。

脫氮除磷；混合液回流比；污泥回流比；組合工藝；去除特性

生物絮凝-A2O組合工藝中生物絮凝工藝是基于活性污泥對污水中有機物的初期吸附作用，主要通過生物絮體的絮凝吸附作用去除污水中顆粒及膠體形態(tài)有機物［1-2］，用于強化污水的一級處理。將生物絮凝出水流向A2O脫氮除磷系統(tǒng)，進行有機物去除和脫氮除磷反應(yīng)。

污泥回流比、混合液回流比是A2O工藝中的重要設(shè)計參數(shù)。吳昌永等［3］研究發(fā)現(xiàn)，污泥回流比太大將導(dǎo)致組合工藝的反硝化效果不好，使得回流污泥中含有大量的NOx--N，污泥回流到厭氧池中不利于除磷；污泥回流比太小，會影響各段的生化反應(yīng)效率，不利于生化反應(yīng)的進行。楊洋等［4］研究發(fā)現(xiàn)，混合液回流比太小將導(dǎo)致大量的硝化液不能回流到缺氧池，直接影響TN的去除效果。王曉蓮等［5］研究發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)混合液回流比和脫氮效率成正比，高于最佳回流比后，對脫氮效率的提高不明顯。

本研究通過調(diào)整混合液回流比和污泥回流比對組合工藝的CODCr、NH3-N、TN和磷酸鹽的去除率進行研究。根據(jù)組合工藝對污染物的去除率確定組合工藝的最佳混合液回流比和污泥回流比。

1　材料與方法

1.1試驗材料

試驗用水采用合肥市朱磚井污水處理廠曝氣沉砂池的出水，活性污泥取自合肥市朱磚井污水處理廠，由于該污水處理廠采用的SBR工藝和本試驗工藝不同，污泥性狀和優(yōu)勢菌種存在差異，為了避免接種的污泥對試驗開展的影響，需要對污泥進行培養(yǎng)和馴化［6］，本試驗采取了先間歇培養(yǎng)后連續(xù)培養(yǎng)相結(jié)合的污泥培養(yǎng)方法［7-8］。試驗期間的進水水質(zhì)如表1所示。

表1試驗水質(zhì)Tab.1　test water qua1ity

1.2試驗裝置

試驗流程圖如圖1所示。

圖1　生物絮凝-A2O工藝流程Fig.1　Bio1ogica1 f1occu1ation-A2O process

試驗工藝設(shè)備中前段的絮凝作用是強化污水一級處理工藝。好氧池采用微孔曝氣頭曝氣、厭氧池和缺氧池采用機械攪拌。采用連續(xù)進水、出水的運行方式。

1.3試驗方法

試驗運行參數(shù)為：進水流量為50 L/h，活化污泥回流量為25 L/h，絮凝池、厭氧池、缺氧池和好氧池的水力停留時間分別是0.5、2.0、2.0和8.0 h，容積為37.5、200、400和1 600 L，絮凝池的污泥質(zhì)量濃度為1 500 mg/L，A2O工藝的污泥齡為15 d、污泥質(zhì)量濃度維持在3.0～3.5 g/L之間。好氧池溶解氧的質(zhì)量濃度約為2.5 mg/L。

通過調(diào)整污泥回流比和混合液回流比的方法對組合工藝進行試驗。在確定污泥回流比為100%的條件下，考察混合液回流比分別為200%、300% 和400%時，組合工藝對污染物的去除效果。在混合液回流比為300%的條件下，考察污泥回流比分別為60%、80%和100%時，組合工藝對污染物的去除效果。

1.4分析方法

CODCr采用快速密閉催化消解法［9］，TN采用過硫酸鉀氧化紫外分光光度法［9］，NH3-N采用納氏試劑光度法［9］，磷酸鹽采用鉬銻抗分光光度法［9］。

2　結(jié)果與討論

2.1混合液回流比對污染物去除效果的影響

在污泥回流比為100%，混合液回流比分別為200%、300%和 400%的條件下，組合工藝對CODCr、NH3-N、TN和磷酸鹽的去除效果分別如圖2～圖5所示。

圖2　混合液回流比對CODCr去除效果的影響Fig.2　Effect of ref1ux ratio of mixed 1iquor on CODCrremova1

圖3　混合液回流比對NH3-N去除效果的影響Fig.3　Effect of ref1ux ratio of mixed 1iquor on NH3-N remova1

圖4　混合液回流比對TN去除效果的影響Fig.4　Effect of ref1ux ratio of mixed 1iquor on TN remova1

圖5　混合液回流比對磷酸鹽去除效果的影響Fig.5　Effect of ref1ux ratio of mixed 1iquor on phosphate remova1

結(jié)果表明，混合液回流比對CODCr、NH3-N去除效果的影響較小，混合液回流比分別為200%、300%和400%時，組合工藝對CODCr平均去除率分別為85.36%、87.07%和87.63%，對NH3-N平均去除率分別為98.13%、98.44%和98.66%。CODCr的去除主要是靠厭氧段聚磷菌釋磷、反硝化菌脫氮對有機物的利用以及好氧段中異養(yǎng)菌在有氧條件下對有機物的降解，受污泥濃度及有機物可生化性的影響較大，而受內(nèi)回流比的影響較?。?0］。NH3-N的去除主要是依靠硝化反應(yīng)，硝化反應(yīng)主要發(fā)生在好氧池中，由于混合液回流比對工藝的硝化效果影響較?。?1］，因此NH3-N的去除效果受混合液回流比的影響較小。

混合液回流比對TN的去除影響較大，混合液回流比分別為200%、300%和400%時，組合工藝對TN的平均去除率分別為62.15%、71.36%和58.47%，混合液回流比過大不利于TN的去除?；旌弦褐腥芙庋鯘舛容^高，其回流比過大將破壞反硝化所需要的缺氧環(huán)境，同時使碳源供給不足［12］。

混合液回流比對磷酸鹽的去除效果影響較大，磷酸鹽的去除率隨著混合液回流比的增大而增大，但混合液回流比過大對提高磷酸鹽去除率的作用不大，混合液回流比為400%時僅比混合液回流比為300%時增長了1.03%。過大的混合液回流比不僅會加強組合工藝的內(nèi)循環(huán)，也會減少磷酸鹽在好氧區(qū)的停留時間，輕微地影響磷酸鹽的去除效果［13］。

2.2污泥回流比對污染物去除效果的影響

在混合液回流比為300%，污泥回流比分別為60%、80%和100%的條件下，組合工藝對CODCr、NH3-N、TN和磷酸鹽的去除效果分別如圖6～圖9所示。

試驗結(jié)果表明，污泥回流比對CODCr、NH3-N去除效果的影響較小。污泥回流比分別為為60%、80%和100%時，組合工藝對CODCr的平均去除率分別為87.30%、88.64%和87.87%，對NH3-N的平均去除率分別為97.75%、97.56%和97.59%。由前面的討論可知CODCr的去除主要受反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度和有機物的可生化性的影響，可生物降解的CODCr完全降解后，污泥回流比對CODCr的去除影響較小。NH3-N主要受好氧池中的硝化反應(yīng)的影響，污泥回流比對硝化反應(yīng)的影響較小。

圖6　污泥回流比對CODCr去除效果的影響Fig.6　Effect of ref1ux ratio of s1udge on CODCrremova1

圖7 污泥回流比對NH3-N去除效果的影響Fig.7　Effect of ref1ux ratio of s1udge on NH3-N remova1

圖8　污泥回流比對TN去除效果的影響Fig.8　Effect of ref1ux ratio of s1udge on TN remova1

圖9　污泥回流比對磷酸鹽去除效果的影響Fig.9　Effect of ref1ux ratio of s1udge on phosphate remova1

隨著污泥回流比的提高，組合工藝對TN的去除率提高。污泥回流比分別為60%、80%和100%時，對TN的平均去除率分別為59.69%、70.25% 和70.53%。理論上隨著污泥回流比的增大，帶入?yún)捬醭刂械南鯌B(tài)氮越多，厭氧池中的反硝化脫氮反應(yīng)的可能性就越大，整個系統(tǒng)脫氮效率越高［14］。在污泥回流比為100%時，組合工藝的TN去除率只比在80%時提高了0.28%，從節(jié)省動力費用的角度考慮，污泥回流比選擇在80%較適合。

污泥回流比分別為60%、80%和100%時，組合工藝對磷酸鹽的平均去除率分別為90.93%、84.97%和81.82%，隨著污泥回流比的增大，系統(tǒng)對磷酸鹽的去除率降低。污泥回流比增大，回流污泥帶入?yún)捬醭氐南鯌B(tài)氮增多，反硝化菌優(yōu)先以有機物為電子供體進行脫氮，有機物的消耗導(dǎo)致了聚磷菌厭氧合成PHB的量減少了，影響了厭氧釋磷量和后續(xù)的好氧吸磷的能力［15］。

3　結(jié)論

（1）混合液回流比對CODCr和NH3-N的去除率影響較小，TN去除率隨著混合液回流比的增加而先增加后減少，在混合液回流比為300%TN去除率最高為71.36%。磷酸鹽去除率隨混合液回流比的增加而增加，混合液回流比為400%時磷酸鹽的去除率僅比300%時提高1.03%。綜合考慮混合液回流比對組合工藝去除特性的影響，本研究中最佳混合液回流比為300%。

（2）污泥回流比對CODCr和NH3-N去除率影響較小。TN去除率隨污泥回流比的增加而增加，但當(dāng)污泥回流比為100%時TN去除率僅比80%時提高了0.28%。磷酸鹽去除率隨著污泥回流比的增加而減少。綜合考慮污泥回流比對組合工藝去除特性的影響，本研究中最佳污泥回流比為80%。

（3）在最佳回流比條件下，組合工藝對CODCr、NH3-N、TN和磷酸鹽的平均去除率分別為88.64%、97.56%、70.25%和84.97%。

［1］劉紹根，孫娟娟，成雄劍，等.生物絮凝吸附與曝氣生物濾池組合工藝處理生活污水［J］.水處理技術(shù)，2012，38（5）：59-62.

［2］劉紹根，韋林，倪丙杰.好氧生物絮凝吸附工藝的中試研究［J］.工業(yè)用水與廢水，2005，36（6）：31-34.

［3］吳昌永.A2/O工藝脫氮除磷及其優(yōu)化控制的研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2010.

［4］楊洋.城市污水廠A2/O工藝效能優(yōu)化與應(yīng)用研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013.

［5］王曉蓮，彭永臻.A2/O法污水生物脫氮除磷處理技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社，2009.

［6］范奎.城市污水A2/O處理工藝的啟動及運行［D］.西安：西安建筑科技大學(xué)，2010.

［7］楊建宇.A2/O工藝處理生活污水控制參數(shù)優(yōu)化的研究［D］.哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2012.

［8］Wei D，Shi L，Yan T，et al.Aerobic granu1es formation and simu1taneous nitrogen and phosphorus remova1 treating high strength ammonia wastewater in sequencing batch reactor［J］.Bioresource Techno1ogy，2014，171（1）：211-216.

［9］國家環(huán)?？偩?水和廢水監(jiān)測分析方法（第四版）［M］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

［10］唐致文.A2/O工藝處理系統(tǒng)脫氮除磷優(yōu)化研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2010.

［11］李銀波，周少奇，邱育真，等.回流比對投料A2/O工藝脫氮除磷影響的中試研究［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2010，33（2）：142-145.

［12］許方園，李勇，黃勇.內(nèi)回流比對連續(xù)流改進A2/O反應(yīng)器性能的影響［J］.水處理技術(shù)，2009，35（8）：59-62.

［13］杜國帥.改良型A2/O處理低碳源城市污水脫氮除磷試驗研究［D］.邯鄲：河北工程大學(xué)，2013.

［14］鄧康.反硝化脫氮及其微生物特性研究［D］.廣州：華南理工大學(xué)，2010.

［15］高尚，戴興春，陳曦，等.PHB監(jiān)測A2/O工藝除磷及負(fù)荷率耦合關(guān)系的研究［J］.環(huán)境科學(xué)，2008，29（11）：3093-3097.

Effect of reflux ratio on pollutants removal characteristics of biological flocculation-A2O combined process

HUO Kun-kun1，XU Rui1，WU Chang-sheng1，LIU Shao-gen1，2
（1.School of Environment and Energy Engineering，Anhui Jianzhu University，Hefei 230022，China；2.Key Laboratory of Water Pollution Control and Wastewater Resources in Anhui Province，Hefei 230022，China）

By adjusting the ref1ux ratios of mixed 1iquor and s1udge，the effect of the bio1ogica1 f1occu1ation-A2O combined process on po11utants remova1 were studied.The resu1ts showed that，the remova1 performance of the combined process on CODCrand NH3-N were s1ight1y inf1uenced by the ref1ux ratios of mixed 1iquor and s1udge.The remova1 rate of TN increased at first and then decreased with the increasing ref1ux ratio of the mixed 1iquor，and it a1so increased with the increasing ref1ux ratio of the s1udge.The remova1 rate of phosphate increased with the increasing ref1ux ratio of the mixed 1iquor and decreased with the increasing ref1ux ratio of the s1udge.Through a comprehensive consideration，the proper ref1ux ratios of mixed 1iquor and s1udge were determined to be 300%and 80%respective1y.Under the optima1 condition，the remova1 rates of CODCr，NH3-N，TN and phosphate by the combined process reached 88.64%，97.56%，70.25%and 84.97%respective1y.

nitrogen and phosphorus remova1；ref1ux ratio of mixed 1iquor；ref1ux ratio of s1udge；combined process；remova1 characteristics

X703.1

A

1009-2455（2016）02-0014-04

國家自然科學(xué)基金資助項目（51278002）

霍坤坤（1989-），男，安徽懷遠(yuǎn)人，碩士研究生，主要從事水處理理論與技術(shù)研究工作，（電子信箱）kunmrzhx@163.com。

2016-01-11（修回稿）