HA-A/A-MCO工藝水解酸化單元運行性能
現(xiàn)有開發(fā)的污泥減量技術(shù)都存在著各種各樣亟待解決的問題, 其中氮、磷去除效果差, 尤其是污泥減量與生物除磷效果不能兼優(yōu)的矛盾特別突出。為此, 本課題組輔以外排厭氧富磷污水除磷, 開發(fā)了具有同步除磷脫氮和污泥減量功能的HA-A/ A-MCO 新工藝( H ydrolysiAs Acidogenosis Anaerobic/ Anox ic Mult istep Continuous Ox ic tank) 。HA-A/ A-MCO 工藝的水解酸化單元是利用厭氧、兼性水解產(chǎn)酸細菌分解污水、污泥中的有機質(zhì), 提高污水可生化性, 為系統(tǒng)后續(xù)除磷脫氮補足碳源, 并且在一定程度上起到減少系統(tǒng)污泥產(chǎn)量的作用。本文通過將不同比例的來自二沉池的好氧污泥和來自厭氧池的厭氧釋磷污泥回流至水解酸化池, 以對比研究回流污泥種類和回流比例對水解池產(chǎn)酸、污泥減量以及系統(tǒng)厭氧釋磷效果的影響。
1 試驗工藝與方法
1. 1試驗裝置及工藝流程
HA-A/ A-MCO 工藝流程見圖1。該工藝由水解酸化池、厭氧釋磷池、缺氧池、多級串聯(lián)接觸曝氣池、二沉池、側(cè)流除磷池和學除磷池組成。反應(yīng)裝置用PVC 材料制作, 其中水解酸化池有效容積為60 L,HRT 為2. 5 h; 厭氧池和缺氧池有效容積均為30 L,HRT 均為1. 5 h; 多級串聯(lián)接觸曝氣池分成相對獨立的三格: 第一格細菌分散培養(yǎng)區(qū)有效容積為15 L, HRT 為0. 5 h~ 0. 75 h; 第二格原生動物生長區(qū)有效容積為30 L, HRT 為1. 5 h; 第三格后生動物生長區(qū)有效容積為40 L, HRT 為2 h; 多級串聯(lián)接觸曝氣
池池底安裝有微孔曝氣管通過空氣壓縮機充氧, 第二、三格填有填充比為40%的組合式生物填料。側(cè)流沉淀池用以提供化學除磷所需的厭氧釋磷上清液, HRT 為1 h; 二沉池采用輻流式, HRT為1 h。
1. 2 原水水質(zhì)及測定方法
試驗用水由重慶大學校園生活污水和自來水再加一定量淀粉, 葡萄糖, 奶粉, NH4Cl, KH2PO4 和無水Na2CO3 配制而成, 試驗原水水質(zhì)及分析方法如表1 所示。
2 試驗結(jié)果
2. 1 水解酸化單元VFA 變化情況
從圖2 看出, 在系統(tǒng)穩(wěn)定運行一個月的測試期間, 無論回流好氧污泥還是厭氧釋磷污泥進行水解酸化, 均能使水解池出水VFA 總量增加, 且均較無污泥回流時出水VFA 值要高, 這表明污泥回流, 水解池有機質(zhì)增加, 有利于VFA 的產(chǎn)生; 同時, 由于活性污泥中含有各類水解酶, 且水解酶的活性并不受電子受體的影響, 因此, 將污泥回流至水解池有利于難降解有機物的水解, 從而提高了VFA 的產(chǎn)量。
從圖2 還可以發(fā)現(xiàn), 厭氧釋磷污泥回流水解產(chǎn)生的VFA 量均高于同等回流比下的好氧污泥產(chǎn)生量。筆者分析原因主要有兩個: 1) 厭氧釋磷污泥與水解池中的優(yōu)勢菌相容性強, 有利于提高水解效率; 2) 厭氧釋磷污泥胞外聚合物( EPS) 量多, 利于水解。從圖2 還可以看出, 2%厭氧釋磷污泥回流水解產(chǎn)生的VFA量最大, 均值為275 mg/ L。理論上分析, 較高的回流比更能提高水解單元的傳質(zhì)效率, 從而強化水解酸化效果, 即污泥回流比5%應(yīng)比2%時產(chǎn)生更多的VFA, 但其產(chǎn)生量為220 mg/ L, 低于275 mg/ L。筆者分析原因可能為: 較高的回流比在強化水解酸化池內(nèi)的水力條件的同時也增加了其內(nèi)的有機負荷, 一方面使水解細菌與基質(zhì)的接觸機會和時間減少; 另一方面, 高有機負荷容易引起絲狀菌瘋長, 不利于污泥穩(wěn)定, 不利于水解池穩(wěn)定產(chǎn)酸。
2. 2水解酸化單元TP 變化情況
從圖3 可以看出, 回流污泥經(jīng)水解酸化后, 使微生物細胞內(nèi)外的聚磷酸鹽解體并不斷釋放出來, 導(dǎo)致水解池出水TP 增加, 且隨回流比的增大而增大。厭氧釋磷污泥回流使水解池中出水TP由13. 6 mg/ L( 回流比1%) 增大至16. 3 mg/ L( 回流比5%) ; 好氧污泥回流TP 則由13. 2 mg / L( 回流比1%) 增大至15. 4 mg / L( 回流比5%) 。并且, 同回流比下, 厭氧釋磷污泥回流比好氧污泥回流時水解池出水TP 大, 且隨著回流比的增大, 其差值增大。這是由于污水處理系統(tǒng)中活性污泥量僅占混合液比例的1% 左右, 因此, 回流污泥( 約含99%的水) 中的含磷量近似等于污水中的含磷量。故回流厭氧釋磷污泥比回流好氧吸磷污泥含磷量要高。
2. 3 系統(tǒng)厭氧釋磷
由圖4 結(jié)合圖2 可知, 無論是回流水解厭氧釋磷污泥還是好氧污泥, 相較無污泥回流, 其VFA 增多, 厭氧池PO3-4 P 濃度也在增加, 尤其是當厭氧釋磷污泥回流比為2%時, 厭氧池PO3-4 P濃度最大, 均值達到57 mg/ L。為保持系統(tǒng)磷平衡, 排入化學除磷池的厭氧富磷污水的量隨著PO3-4 P 的增加而減少, 化學固磷污水量的減少也會導(dǎo)致系統(tǒng)運行費用降低, 因此, 本系統(tǒng)優(yōu)選回流水解2%厭氧釋磷污泥。結(jié)合圖2b) , 圖3b) 和圖4 的試驗結(jié)果還可以發(fā)現(xiàn), 2%厭氧釋磷污泥回流, 厭氧有效釋磷量均值為42 mg/ L, 275 mg / L 的VFA經(jīng)歷厭氧段后余44 mg/ L, 厭氧段消耗231 mg/ L, 即每釋放1 mg磷需吸收5. 5 mg VFA。其他工況如圖5 所示。
2. 4水解酸化單元污泥減量效果
污泥回流至水解酸化單元, 其中不溶性污泥有機質(zhì)通過水解酸化處理得到有效降解, 轉(zhuǎn)化成溶解性有機質(zhì), 從而達到污泥減量的目的。
由圖6 知, 不論是厭氧釋磷污泥還是好氧污泥回流到水解池均能得到一定程度的降解, 達到污泥減量效果, 且污泥減量率均隨由圖6 知, 不論是厭氧釋磷污泥還是好氧污泥回流到水解池均能得到一定程度的降解, 達到污泥減量效果, 且污泥減量率均隨污泥回流比例的增加而減少。以厭氧釋磷污泥為例, 污泥減量率由50%( 回流比1%) 降至40%( 回流比2%) 。分析原因為: 污泥水解酸化促使水解池中溶解性COD( SCOD) 增多, SCOD 的增加導(dǎo)致VFA 產(chǎn)量增加, 因此, VFA 產(chǎn)生量與污泥水解的量成正相關(guān)。當回流厭氧釋磷污泥時, 1%回流比條件下的污泥回流總量是2% 時的50%, 而1%( 158 mg/ L) 回流比條件下VFA 產(chǎn)量為2%( 275 mg/ L) 時的58% ( 可以理解為污泥水解量的比值) 。因此, 1%比2%時的水解酸化污泥減量率要高。
3 結(jié)語
1) 回流厭氧釋磷污泥、好氧污泥均使水解酸化出水VFA 總量增加, 回流2%厭氧釋磷污泥產(chǎn)生的VFA 量最大, 為275 mg/ L。
2)回流污泥使出水中磷負荷增加, 有利于聚磷菌優(yōu)勢生長, 提高VFA 的利用率。
3) 污泥水解酸化可以達到污泥減量的目的, 污泥減量率均隨著比例的增加而減少。將釋磷和污泥減量進行綜合考慮, 回流2%厭氧釋磷污泥最優(yōu)。(作者：吉芳英，黃力彥)
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