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CAST工艺应对进水总氮冲击的调控措施
更新时间:2017-01-31 来源:《中国给水排水》 作者:阳春,敬杰,刘少武,袁克品,邹玲

摘要:总氮冲击可影响污水厂的稳定运行和达标排放。采用32 析因试验对规模为25 m3 /d 的CAST 中试装置进行了现场研究,调节因子为污泥回流比和充水比,装置进水TN 均值为该污水厂设计值的2. 5 倍,出水TN 浓度为响应因子。在冲击负荷条件下,无应急调控措施的出水TN浓度升高( p < 0.01) ,且达不到一级B 排放标准。提升污泥回流比和减小充水比的应急调控措施可降低TN 冲击负荷对出水TN 值的影响( p < 0.01) ,污泥回流比呈负效应而充水比呈正效应,且污泥回流比的效应值低于充水比。在6 h 运行模式下采用应急调控措施的出水效果优于4 h 运行模式的,若在微曝气阶段外加碳源可促进反硝化从而保证出水TN 浓度达标。降低充水比和提高污泥回流比需统筹考虑污水厂的实时进水流量和污泥回流设备的工况,并结合曝气系统的工作模式和外碳源投加,以获得最佳的综合调控效果。

CAST 工艺通过序批式运行可有效处理城市污水和工业废水。我国城市污水处理快速发展,但市政排水管网管理尚不完善,造成工业废水偷排进入市政管网,对城市污水厂的稳定运行带来了很大的挑战。以重庆市李家沱污水处理厂为研究基地,在前期调研中发现该厂进水水质波动较大,且水质的冲击负荷通常发生在夜晚和节假日,此时进厂污水量低于设计流量,因此充水比可以作为一个调节因子而不影响整个污水厂对污水的收纳。充水比、回流比、曝气强度以及一个周期内各阶段的时间组合是CAST 工艺可以快速调节的因素,且对于后两项已有了较为系统的研究[1,2]。本试验研究通过调整充水比和污泥回流比来应对水质冲击,最大限度地发挥污水厂既有设施和设备的缓冲和调节能力。

1 试验方法

1. 1 试验场地

试验在重庆市李家沱污水处理厂进行,该厂处理规模为4 × 104 m3 /d,处理流程为: 粗格栅—污水提升泵房—细格栅—旋流沉砂池—CAST 池—接触消毒池,加氯消毒后排入长江,出水水质执行一级B标准。CAST 池的设计运行周期为4 h: 进水/曝气( 2 h) —沉淀( 1 h) —滗水( 1 h) ,冬季低温期强化运行周期为6 h,采用限制性曝气等措施,在稳定去除污染物的同时,还获得了较佳的脱氮效果。

1. 2 CAST 中试装置

CAST 中试装置见图1。

中试模型参照李家沱污水处理厂基本设计参数设计,处理规模为25 m3 /d,MLSS 为3 500 mg /L,污泥龄为15 d。以污水厂的旋流沉砂池出水作为装置进水,活性污泥来自该厂的CAST 池。中试装置由钢板焊制而成,其长、宽和高分别为3. 50、2.00 和1. 80 m,其中主反应区、兼氧区和生物选择区长分别为2. 80、0. 35 和0. 35 m。各阶段运行时间、曝气强度、充水比、污泥回流比、排泥时间等参数通过PLC进行调控[3]。

1. 3 进水水质

根据对李家沱污水厂长期运行数据的分析,经历冲击时TN 以NH +4 - N 为主,95% 保证率下的冲击浓度约为设计值的2. 5 倍,冲击历时< 1. 0 h。李家沱污水处理厂进水TN 设计值为40 mg /L,因此冲击时的进水TN 约为100 mg /L,通过往CAST 池进水口投加高浓度NH4Cl 与CON2H4混合液实现。

1. 4 试验设计

① 无调控对照运行试验

无调控对照运行试验旨在获得无应急调控措施时中试装置在设计运行模式( 4 h) 和强化运行模式( 6 h) 下无TN 冲击和有TN 冲击的出水水质数据,分析冲击负荷对出水TN 浓度的影响及其程度。每种运行工况均进行6 个周期的重复试验。

② 析因试验

析因试验可评估各因素及其交互作用的效应大小,本研究采用2 因素3 水平析因试验旨在获得4h和6 h 运行模式下调控手段对于出水水质的影响,从而提出应急调控的基本策略。充水比分别为15%、25%和35%,污泥回流比分别为30%、50%和70%。因有机物和TN 同时冲击时,较高的有机物量会为反硝化提供额外的碳源,因此只考虑TN 冲击这一最不利情况。

③ 应急调控验证运行试验

在析因试验获得了应急调控措施的基础上进行多个周期的验证运行,分别获得TN 冲击时两种运行模式下采取应急调控措施后的运行数据,并与无调控对照的进行比较,分析调控效能。

版权、出处:《中国给水排水》

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