于益群，王 慶，盧仙林，陳 辰，劉國(guó)文

(1. 天津泰達(dá)水業(yè)有限公司 天津 300457；2. 天津泰達(dá)新水源科技開(kāi)發(fā)有限公司 天津 300457)

0 引 言

設(shè)置在生物處理后的沉淀池通稱為二沉池。二沉池的主要作用為實(shí)現(xiàn)泥水分離，通過(guò)排放剩余污泥實(shí)現(xiàn)總磷的脫除，回流污泥維持工藝的污泥濃度。但隨著污水中氮濃度增高，僅依靠傳統(tǒng)A2O工藝難以保證出水質(zhì)量，需要后置反硝化工藝以提高總氮去除效果；反硝化濾池成為普遍采用的選擇。反硝化濾池不僅具有水力停留時(shí)間短、反硝化速率高的優(yōu)點(diǎn)，還對(duì)水中懸浮固體物具有一定的去除效果。然而反硝化濾池要求進(jìn)水溶解氧不宜過(guò)高，因?yàn)槎脸爻鏊芙庋踹^(guò)高將會(huì)導(dǎo)致無(wú)法順利連接生化反應(yīng)池與反硝化濾池。

反硝化濾池正式投入運(yùn)行后，進(jìn)水溶解氧一直居高不下，達(dá)不到理想的工況條件。進(jìn)水高DO值，造成無(wú)效碳源消耗和難以維持缺氧工況環(huán)境等問(wèn)題。反硝化濾池進(jìn)水工藝流程為：生化二沉池出水→1#提升泵房→反硝化濾池進(jìn)水。通過(guò)調(diào)研，生化二沉池跌水復(fù)氧情況共發(fā)生2次，第1次發(fā)生在環(huán)形出水堰處，第2次發(fā)生在出水口處，2次都存在明顯的跌水現(xiàn)象。二沉池出水水面溶解氧較低，一般在0～3 mg/L以下，經(jīng)過(guò)溢流堰跌水進(jìn)入?yún)R水環(huán)形廊道后，DO有所增加，一般增加2～4 mg/L，嚴(yán)重時(shí)可達(dá)到3～5 mg/L；從匯水環(huán)形廊道再次跌入?yún)R水井，溶解氧再次增加2～3 mg/L。2次跌水復(fù)氧造成二沉池總出水溶解氧的累計(jì)值通常達(dá)到8 mg/L左右，冬季甚至達(dá)到10 mg/L。如何通過(guò)對(duì)二沉池進(jìn)行改進(jìn)以降低其出水的溶解氧濃度是本研究的重點(diǎn)。

1 原 理

反硝化濾池通過(guò)富集反硝化細(xì)菌群來(lái)構(gòu)建反硝化活性。在溶解氧極低的條件下，反硝化細(xì)菌通過(guò)以硝酸鹽氮(NO3-)為電子受體完成呼吸作用來(lái)獲取能量，同時(shí)將NO3-還原為N2進(jìn)而脫除出水體。但在溶解氧較高情況下，則以氧氣(O2)為電子受體，有機(jī)碳源為電子供體進(jìn)行呼吸作用，并沒(méi)有起到應(yīng)有的脫氮效果，進(jìn)而造成碳源的浪費(fèi)。而二沉池出水的溶解氧升高主要是因?yàn)榘l(fā)生2次跌水復(fù)氧現(xiàn)象導(dǎo)致的。

研究發(fā)現(xiàn)，2次跌水復(fù)氧分別產(chǎn)生于二沉池出水跌落至環(huán)形出水堰池底以及出水堰中的水流至二沉池出水口的瞬間，跌水過(guò)程通常無(wú)明顯的DO增量。據(jù)此提出污水跌落過(guò)程帶動(dòng)周邊空氣運(yùn)動(dòng)，跌落瞬間帶動(dòng)空氣并通過(guò)能量轉(zhuǎn)換破壞水體表面張力而實(shí)現(xiàn)氣水融合的基本假設(shè)。為降低出水DO增量，可通過(guò)

避免跌水或跌水區(qū)域進(jìn)行表層覆蓋隔絕空氣，從而阻斷跌水區(qū)循環(huán)氣體與外界大氣交換的途徑。

2 改造方案

制作1個(gè)鐵質(zhì)、結(jié)構(gòu)特殊且相對(duì)密閉的收水裝置(復(fù)氧消解器)放置于二沉池出水口，利用復(fù)氧消解器內(nèi)部收水口高度，可以使環(huán)形出水堰內(nèi)的水位升高，污水從二沉池池面流入環(huán)形出水堰時(shí)，避免了第1次跌水；從復(fù)氧消解器底部進(jìn)入的水，通過(guò)密閉的收水管道直接排入出水口，避免了第2次跌水的產(chǎn)生。這將保證二沉池出水DO值不會(huì)增加太多，給反硝化濾池提供必要的運(yùn)行工況。

圖1 復(fù)氧消解器裝置示意圖Fig.1 Schematic diagram of reoxygenation digester

3 改造效果

設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 改造前后運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)對(duì)比Tab.1 Statistical comparison of operation data before and after transformation

3.1 DO消減量

改造前(2019年數(shù)據(jù))反硝化濾池進(jìn)水DO平均值為9.19 mg/L，加裝復(fù)氧消解器后(2020年數(shù)據(jù))，反硝化濾池進(jìn)水DO明顯降低，平均值為3.48 mg/L，平均降低了5.71 mg/L，平均降幅62.1%。

3.2 改造后運(yùn)行穩(wěn)定性

安裝復(fù)氧消解器后，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，運(yùn)行水量達(dá)到滿負(fù)荷情況，該裝置和二沉池的運(yùn)行狀況安全穩(wěn)定，沒(méi)有任何異常情況發(fā)生。二沉池池面和出水堰沒(méi)有溢流或大的升降波動(dòng)，后續(xù)的提升泵池和反硝化濾池進(jìn)水量穩(wěn)定正常。

4 經(jīng)濟(jì)效益

改造費(fèi)用：制作復(fù)氧消解裝置和反硝化濾池進(jìn)水格柵處加裝蓋板的費(fèi)用共計(jì)30 936元。

年產(chǎn)生效益：根據(jù)改造前后TN去除量分析，反硝化濾池進(jìn)水DO的降低，可以降低去除單位硝態(tài)氮所需碳源量。通過(guò)2019年和2020年數(shù)據(jù)對(duì)比，在水質(zhì)相同的情況下，碳源投加量可以節(jié)省30%～60%，同期對(duì)比碳源費(fèi)用節(jié)省32萬(wàn)元。反硝化濾池運(yùn)行周期為每年11月至次年4月，共計(jì)5個(gè)月。改造后，每年預(yù)估可節(jié)約運(yùn)行成本(碳源費(fèi)用)50～100萬(wàn)元。具體見(jiàn)表2。

表2 碳源使用量統(tǒng)計(jì)Tab.2 Statistics of carbon source consumption

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)技術(shù)改造優(yōu)化運(yùn)行工況，克服了現(xiàn)有設(shè)計(jì)和技術(shù)上的不足，研制的復(fù)氧消解裝置有效解決了濾池進(jìn)水溶解氧高和無(wú)效碳源消耗大的技術(shù)難題。由于盡量使反硝化濾池在最佳工況下運(yùn)行，提高了脫氮效率，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。本技術(shù)“一種降低生化二沉池出水復(fù)氧值的方法”已申請(qǐng)發(fā)明專利，研制的“復(fù)氧消解裝置”已申請(qǐng)實(shí)用新型專利?！?/p>