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在扩建工程进行一个中试实验。为验证技术方案的可行性及科学性,以模拟改造后一期生化池为实验对象,中试工艺流程与李村河污水处理厂升级改造工程采用的工艺流程一致,保持原有AAO+MBBR工艺不变,为了强化对TN的去除,增加后置反硝化A/O,在缺氧池和好氧池分别投加悬浮填料,中试工艺流程如下图所示。
中试实验装置按照池容等比例原则,将拟改造后的李村河污水处理厂有效池容按照相同比例缩小到中试装置上,中试装置的处理水量与填料投加量也按照相同比例缩小。进水与现有生化池进水相同。中试分四个阶段进行,历程124天,实验阶段划分以及各阶段控制参数如下表所示。
中试系统的COD、氨氮、TN、TP处理效果分述如下。整个系统运行期间,COD均值为26.00mg/L,去除率平均为93.52%,稳定达到一级A。由于系统的悬浮填料取自水厂生化池填料,已挂膜成熟,系统开始运行后,氨氮处理效果稳定达到一级A标准,且出水平均值仅为1.26mg/L,平均去除率为96.67%。
由于进水碳源不足,TN在不投加碳源时难以达标,第24-55d投加碳源,投加量为1.35kg/d乙酸钠(相当于BOD为60mg/L),期间TN始终稳定达标,且均值仅为6.20mg/L,去除率平均为89.67%,水厂同期出水TN均值为16.95mg/L。第53-81d投加碳源量为0.67kg/d乙酸钠(相当于BOD为30mg/L),期间TN亦始终稳定达标,且均值仅为11.66mg/L,水厂同期均值为17.46mg/L。
中试系统的进水负荷是污水厂的1.2倍,但出水指标均优于原厂运行,在没有增加池容、仅改变了功能分区和增加填料的情况下,氨氮、COD、TN远优于一级A标准,说明了升级改造方案有效、可靠。自115d-124d,进水增至原来的1.3倍,但处理效果基本未受影响。同时可以看出,进水水质波动极大,且浓度较高,而出水则基本稳定,并未受水质冲击影响,可见五段式的泥膜复合工艺对水质冲击具有较强的抵抗力。中试中也发现了一些现象,比如DO,在实验过程中,系统主好氧区DO逐步降低,II、III、IV分别为1.5-2.5、1.5-2.0、1.2-1.5mg/L,甚至比一般活性污泥系统DO水平还要低,与文献报道MBBR的DO水平差距较大(一般>4mg/L),但处理效果并未受影响。分析原因,主要是随着DO的逐步控制、降低,有利于微生物的定向培养,筛选出嗜低氧环境的硝化菌群,实现低能耗下的高效处理。另外我们验证了后置缺氧MBBR区的脱氮效果缺氧区悬浮填料采用已挂摸的硝化填料启动,至72d生物膜基本成熟,反硝化速率可达0.1076gN/(m3˙min),在实验过程中仅靠内源反硝化即可消减约5mg/L的TN。
运用中试结果到我们扩建工程中,结合污水厂以前运用MBBR的经验,设计了新建4.5万吨的生物池。
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