跌水復氧在城鎮污水處理廠運行管理的研究及應用

趙二燕

（安徽國禎環保節能科技股份有限公司，合肥 230088）

現階段，我國經濟發展迅速，而水污染問題日益突出，部分敏感區域地方污水處理排放標準將會更加嚴格[1]。本文所涉及的城鎮污水處理廠所在區域為環巢湖流域，為了加強該區域的水環境治理，2016年，安徽省頒布了地方污染物排放標準（DB34/2710-2016），要求巢湖流域內新建、擴建、改建的污水處理廠在2017年1月1日起出水要達到地表水類Ⅳ類標準，對出水TN提出更高的要求（TN≤10 mg/L）。

城鎮污水處理廠的脫氮包括硝化和反硝化兩個反應過程，由于污水處理廠進水碳氮比失衡和出水總氮排放標準不斷提高，因此需要通過工藝優化和外加碳源促進生物反硝化，提高反硝化速率和效率，降低出水總氮數值，達到排放標準。胡香等人研究發現，后置反硝化深床濾池脫氮跌水產生的溶解氧會消耗26.2%外加碳源而沒有用于反硝化脫氮[2]。本文通過對跌水充氧的小試試驗研究再次證明跌水復氧會影響反硝化脫氮，消耗碳源。同時，選取4個典型工藝污水處理廠對全工段復氧點進行監測分析，針對問題提出優化對策并實施，減少跌水復氧量，為其他污水處理廠的運營管理提供經驗參考。

1 跌水充氧對反硝化效果影響小試試驗

1.1 試驗目的

模擬跌水曝氣充氧量，考察原水曝氣充氧對反硝化效果的影響。

1.2 試驗內容

不加碳源情況下，對比原水曝氣和不曝氣時反硝化效果；投加碳源，且將NO3-N配至8 mg/L時，對比原水曝氣和不曝氣時反硝化效果。

1.3 小試試驗數據分析

不加碳源和加碳源時原水曝氣對反硝化影響分別如表1和表2所示。

表1 不加碳源時原水曝氣對反硝化影響

表2 加碳源時原水曝氣對反硝化影響

通過小試結果對比，筆者發現，原水充氧后會降低反硝化速率，將充氧后原水加入混合液中，DO快速下降，可以判斷DO消耗了部分易降解CODCr，而這一部分CODCr也是易被反硝化菌利用的，由此可以推斷，跌水曝氣充氧通過消耗部分原水中的CODCr，降低了原水中的碳源，從而影響反硝化效果。反硝化60 min后，充氧5～6 mg/L的原水NO3-N濃度要比未充氧原水高很多。

2 城鎮污水處理廠存在跌水復氧的工段分析

筆者調研了4種不同工藝城鎮污水處理廠，對廠內存在跌水復氧工段進行詳細分析。

2.1 城鎮污水處理廠預處理工段復氧分析

圖1 跌水高度與進水流量、進水時間關系

2.1.1 曝氣沉砂池跌水水位變化曝氣沉砂池末端跌水高度主要受CASS池液位及進水流量的影響，最大跌水高度約2 m，一般出現在CASS池開始進水時，進水中段，跌水高度一般在1.2～1.4 m，進水后期，無跌水。大部分進水均在跌水約1.2 m的狀態下進入CASS池，因此此時的跌水充氧最具代表性。

圖2 跌水充氧DO監測

2.1.2 跌水曝氣充氧量通過曝氣沉砂池出水堰前后DO監測，進水DO約0.4 mg/L，1.2 m跌水后DO約5 mg/L。結合跌水處水位變化與流量關系，可以判斷跌水曝氣產生DO平均約5 mg/L。

2.2 城鎮污水處理廠二級處理工段及深度處理工段復氧分析

按照預處理工段的分析方法，城鎮污水處理廠二沉池進水端（生化池出水跌水）、二沉池三角堰、匯水區、斜板沉淀池出口、濾池進水均存在較高的跌水深度。同時，在筆者調研的2#城鎮污水廠存在好氧池出水端跌水高度最大可以達到2 m，而該位置也是內回流泵的位置，跌水充氧相當嚴重，最大時跌水前后溶解氧可以增加5～7 mg/L。

廠內通過生化池后的配水井閥門加強控制，調整閥門開啟度，目前可以控制跌水高度在30 cm以內，跌水前后的溶解氧增加2～3 mg/L；通過跌水高度的控制，內回流攜帶的溶解氧對缺氧池碳源的消耗減少，攜帶的溶解氧對缺氧池反硝化環境的影響降低[3]。

3 消除跌水復氧案例應用

通過對產生跌水工段的原因進行分析，并根據現場情況進行減少跌水程度改造，具體實施方案如表3所示。改造后4個城鎮污水處理廠出水總氮均能穩定達到標準，外加碳源均有一定幅度降低。

表3 消除跌水復氧的案例應用

4 結論

小試試驗表明，原水充氧5～6 mg/L后，加入混合液會快速消耗碳源，影響反硝化效果，反硝化60 min后，充氧5～6 mg/L的原水NO3-N濃度要比未充氧原水高。通過對4個污水處理廠全工段跌水復氧點進行分析，根據復氧產生的原因制定相應對策，筆者提出優化方案并實施，以期達到降低跌水復氧的目的。

通過對二級生物處理的工藝優化以及跌水復氧的改造，溶解氧對反硝化的影響減少，反硝化效率顯著提高，確保生產穩定運行，出水水質可穩定達到出水標準，環境效益明顯，為巢湖水質改善起到很好效果。通過對生產系統的詳細分析，工藝得到有效優化，人們可以充分利用原有資源，減少了碳源藥劑等的投入。同時，化學藥劑生產過程中產生的環境污染及治理污染需要使用的資源減少明顯，間接起到了良好的環境保護作用。