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)
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)。
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。
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
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
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%。
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。
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
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>