DO值对CASS工艺处理效果的影响研究

净水技术WATERPURIFICATIONTECHNOLOGYVol.29,No.2,2010April25th,2010污水生物处理工艺按工艺类型可分为两大类：活性污泥法和生物膜法。对现有的任何一种活性污泥法工艺来说，控制好曝气段的DO（dissolvedoxygen，溶解氧），是工艺成败的关键。基于SBR（sequencingbatchreactor，序批式活性污泥法）工艺的CASS（cyclicactiavatedsludgesystem，周期循环活性污泥工艺）工艺同样如此。CASS工艺是SBR工艺的一种改进型，是一种较为新颖的具有脱氮除磷功能的污水处理工艺，由于其占地面积小、无需初沉池和二沉池、基建及运行费用低、不易发生污泥膨胀、操作管理方便等诸多优点，近年来在国内外已得到越来越多的应用，具有广阔的应用前景[1-5]。曝气阶段DO是一项重要的控制参数。DO如果过低，从理论上会造成以下一些后果：泥水混合不充分，不利于生化反应的进行；有机物代谢不充分，直接影响到CASS工艺出水的COD、BOD5等指标；对脱氮除磷不利。DO如果太高，除了直接影响到处理成本以外，从理论上还会造成泥粒细碎，严重时微生物大量死亡，不利于脱氮除磷。控制好DO值，可以实现高效的同步硝化和反硝化，而且生物除磷也要求适当控制DO浓度。本试验的目的即在于定量地了解DO对CASS工艺去除各污染物质的影响，并在此基础上提出适合本工艺的最佳DO控制值。1试验控制参数和分析方法1.1试验条件试验是在重庆市大渡口污水处理厂完成的。污[收稿日期]2009-05-15[作者简介]杨义飞（1973-），男，副教授，博士，主要研究方向为环境污染的生物治理与资源化。手机:[phone]；E-mail：[e-mail]。[通讯作者]滕希红，手机:[phone]E-mail：[e-mail]。DO值对CASS工艺处理效果的影响研究杨义飞1，滕希红1，花勇刚2（1.山东建筑大学市政与环境工程学院，山东济南250101；2.深圳华森建筑与工程设计顾问有限公司杭州分公司，浙江杭州310012）摘要对重庆市大渡口污水处理厂，在DO值分别为3.0、2.5、2.0、1.5、1.0mg辕L的情况下，选取进水参数差别不是很大的10个周期进行生产性试验研究。结果表明：考察范围内，不同DO值条件下CASS工艺对COD均有良好的去除效果，无论采用何种DO值，均可保证出水CODCr浓度低于60mg辕L，达标排放；不同DO值对NH4+-N和TN的去除影响是巨大的，在DO=1.5mg辕L和1.0mg辕L时出水NH4+-N和TN都曾出现过不达标的现象，并且考虑节能方面因素，宜将DO控制在2.5mg辕L；各种DO值下，TP的去除率稳定且较高，始终保持在94.7%以上，出水也一直稳定在0.1~0.4mg辕L。关键词CASS工艺DO值处理效果中图分类号：X703.1文献标识码：B文章编号：1009-0177（2010）02-0045-04TreatmentEffectofDOValueontheCASSTechnologicalprocessYANGYi-fei1袁TENGXi-hong1袁HUAYong-gang2(1.SchoolofPublicWorksandEnvironmentalEngineering袁ShandongArchitecturalUniversity袁Jinan250101袁China曰2.HangzhouBranchofShenzhenWatsonArchitectureandEngineeringDesignConsultantsCo.袁Ltd袁Hangzhou310012袁China)AbstractInChongqingDadukousewagetreatmentplant，10cycleswithsimilarinfluentparameters，whichDOvalueswere3.0，2.5，2.0，1.5mg辕Land1.0mg辕L，werechoosedinoperativeexperiments.TheresultsshowedthatnomatterwhatDOvaluewas，theCASSprocesscouldalwayshadagoodCODremovalefficiencyontheeffluentwhichcouldbecontrolledunder60mg辕Landmettheemissionstandard.DifferentDOvaluehadagreateffectontheremovalefficiencyofNH4+-NandTN.WhentheDOvalueswere1.5mg辕Land1.0mg辕L，theeffluentconcentrationofNH4+-NandTNcannotmettheemissionstandard.Soconsideringtheaspectofenergy-saving，theDOvalueshouldbecontrolledat2.5mg辕L.TP，whoseremovalratewasalwaysabove94.7%andeffluentvaluewasbetween0.1mg辕Land0.4mg辕L，wasstablenomatterwhattheDOvaluewas.KeywordsCASSprocessDOtreatmenteffects净水技术2010，29（2）：45-48WaterPurificationTechnology45--Vol.29,No.2,2010表1设计进出水水质Tab.1Designqualityofinfluentandeffluent1.2试验控制参数试验期间，严格控制DO以外的参数，尽量使其维持在一个较小的范围内波动。取DO=3.0、2.5、2.0、1.5、1.0mg辕L五个浓度梯度，考察CASS工艺在不同DO浓度下对各种污染物的去除情况。为了不影响污水厂正常的生产，试验时间不长，每个浓度梯度只做三天试验。试验控制参数如表2所示。最终选取每一DO浓度条件下的10组数据进行分析。表2试验控制参数Tab.1Controlsparametersintheexperiment1.3分析方法COD、NH4+-N、TN、TP指标均采用国家规定的标准方法测定[6]：COD测定采用重铬酸钾法，NH4+-N测定采用纳氏试剂分光光度法，TN测定采用过硫酸钾氧化—紫外分光光度法，TP测定采用钼锑抗分光光度法。2试验结果分析每一DO浓度条件下污染物的进出水浓度变化范围及其平均值列于表3中。表3污染物进出水值Tab.3Pollutantsininfluentandeffluent2.1DO对COD去除的影响从表3可以看出，进水COD尽管有一定的波动，但在五个DO浓度条件下均相差不大；将去除率求平均值，图2可以看出，随着DO值的下降，COD去除率也呈下降的趋势，DO=3.0、2.5、2.0、1.5、1.0mg辕L时COD的去除率分别为90.7%、88.9%、86.7%、86.2%、85.8%，出水COD平均值分别为25.9mg辕L、33.0mg辕L、38.9mg辕L、40.1mg辕L、41.7mg辕L。但总体来说，CASS工艺对有机物的去除效果项目BOD5CODCrSSNH4+-NTNTP进水设计值辕（mg·L-1）出水设计值辕（mg·L-1）180203606020020308352041.5参数SRT辕dMLSS辕（mg·L-1）SV充水比姿曝气时间辕h范围8~123000~450018~240.1~0.33水厂处理水量近期目标（2010年）为5万t辕d，远期目标（2020年）为10万t辕d，采用CASS工艺，工序按顺序依次为进水1h、曝气3h、静沉1h、滗水1h，其整个工艺流程如图1所示。污水厂出水水质达到《污水综合排放标准》（GB18918－2002）一级排放标准。设计进水水质及出水水质见表1。AB管线粗格栅圯墼细格栅沉砂池生物选择池圯圯圯CASS池圯接触消毒池圯圯排江储泥池浓缩脱水间圯圯污泥外运墼C管线提升泵房圯图1污水处理厂工艺流程图Fig.1TheflowdiagramofsewageplantDO值辕（mg·L-1）COD辕（mg·L-1）NH4+-N辕（mg·L-1）进水出水进水出水变化范围平均值变化范围平均值变化范围平均值变化范围平均值3.02.52.01.51.0206~405196~436180~470198~471176~4712882933023162990~2.10~6.70~4.81.3~8.23~110.91.72.34.77.719~3322~5325~5630~5126~5625.933.038.940.141.733~4334~4930~4625~4928~4640.238.337.435.836.6DO值辕（mg·L-1）TN辕（mg·L-1）TP辕（mg·L-1）进水出水进水出水变化范围平均值变化范围平均值变化范围平均值变化范围平均值3.02.52.01.51.053~7449~7653~7948~7647~7462.158.762.760.461.30.1~0.20.1~0.30.1~0.50.1~0.40.1~0.40.10.20.20.20.212~2013~2116~2214~2317~2816.216.619.420.922.53~103~143~83~63~75.14.35.74.34.6杨义飞，滕希红，花勇刚.DO值对CASS工艺处理效果的影响研究46--净水技术WATERPURIFICATIONTECHNOLOGYVol.29,No.2,2010April25th,2010良好，无论采用何种DO浓度，均可保证出水达标排放。就目前进水水质而言，最佳COD去除效果出现在DO=3.0mg辕L，最差出现在1.0mg辕L。张绍修等[7]说明CASS工艺不仅对污水中的污染物有相当高的去除率，而且生物相种类多，抗冲击负荷能力强，即使在进水浓度波动较大的情况下，处理效果也相对稳定。图2不同DO浓度条件下COD去除率Fig.2CODremovalefficienciesunderdifferentDOconcentrations2.2DO对NH4+-N去除的影响生物脱氮过程是由好氧生物硝化和厌氧或缺氧反硝化两个生物化学过程组成。硝化过程是在有氧条件下，由亚硝化菌先将氨氮转化为亚硝酸盐氮，再由硝化菌进一步氧化为硝酸盐。亚硝化菌和硝化菌是自养菌，硝化过程需要有较高质量浓度的溶解氧和较低质量浓度的有机物[8]。如果DO浓度过低，将不利于硝化反应的进行。将不同DO浓度条件下NH4+-N的去除情况作图可以更直观的看出DO对NH4+-N去除的影响作用。如图3所示，NH4+-N的去除率曲线呈总体下降的趋势，NH4+-N去除率最小的点出现在DO=1.0mg辕L处，最高出现在DO=3.0mg辕L处；DO=3.0、2.5、2.0、1.5、1.0mg辕L时，NH4+-N的去除率分别为97.7%、94.5%、94.2%、85.8%、82.5%；出水NH4+-N值在DO=3.0、2.5、2.0mg/L时一直稳定达标，平均值分别为0.9mg辕L、1.7mg辕L、2.3mg辕L，但在DO=1.5mg辕L和1.0mg辕L时就开始出现超标的现象，DO=1.5mg辕L时超标两次，平均值为4.7mg辕L，DO=1.0mg辕L时超标五次，出水平均值为7.7mg辕L。因此不宜将DO值控制在这两个范围。李莹等[9]研究发现DO对于硝化效果有着重要的影响。要取得较好的硝化效果，一是主反应区最低的DO要达到1.4mg辕L以上，二是曝气期末端DO控制在2.5~3.5mg辕L。2.3DO对TN去除的影响TN的去除主要是同步硝化反硝化的过程，两个主要阶段之一的硝化反应要求DO在2~3mg辕L以上，而在反硝化过程中，反硝化细菌是起主要作用的微生物，