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1—进水;2—搅拌桨;3—蠕动回流泵;4—硝化液回流;5—厌氧段;6—缺氧段;7—好氧1段;8—好氧2段;9—间歇曝气段;10—挡泥板;11—微孔曝气盘;12—集泥管;13—沉淀池;14—人工湿地模块;15—空压机;16—气体流量计;17—微电脑控制器;18—电磁阀;19—排泥口1;20—排泥口2;21—污泥回流;22—出水。
图1PIA-A2/O+人工湿地系统装置
2试验水质与污泥
试验废水取自该园区综合污水处理厂,其水质见表1。通过投加CH3COONa、NH4Cl和KH2PO4改变污染物浓度。接种污泥取自北京某污水厂硝化回流渠,污泥硝化和沉淀特性良好。
表1试验废水水质
3分析方法
总凯氏氮(TKN)采用德国贝尔DigiPREP500凯氏定氮仪测定;DO和温度采用WTWmulti340i型多参数测定仪在线检测;COD、TP、NH4+-N、NO2--N、NO3--N、MLSS、SV30、SVI等指标的测定依据国家环保总局编制的《水和废水监测分析方法》;污泥的反硝化除磷率(DPAO/PAO)采用A.Wachtmeister等推荐的方法测定。
4操作过程及方法
系统各阶段运行工况如表2所示。共分为8个阶段,每个阶段均连续运行1个SRT天数以上。阶段Ⅶ时重新接种污泥启动运行。PIA-A2/O反应器中好氧1段和2段DO分别为1.5、1.0mg/L。
表2PIA-A2/O+人工湿地系统各阶段运行工况
2结果与讨论
1污染物去除及优化调控
系统冲击负荷分别考虑进水污染物浓度和流量的增加。阶段Ⅰ~Ⅵ主要考察浓度冲击负荷情况,阶段Ⅶ~Ⅷ考察流量冲击负荷情况。
(1)COD去除及优化
首先考察了不同运行阶段出水COD的变化。结果表明,随着系统的运行,COD逐级降解,其浓度沿程降低,其中约85%以上的COD在PIA-A2/O段被去除,其次为一、二级湿地段,分别削减COD5%和2.5%左右,三、四级湿地段对COD的去除很少。各阶段中,各湿地模块处理效能基本固定。可以看出,该系统中PIA-A2/O段是污染物去除的控制段,具有调控潜力,是保证系统稳定达标运行的关键。
在阶段Ⅰ~Ⅵ,由于受浓度冲击,PIA-A2/O段出水COD升高。其中,阶段Ⅲ中,当Fr增至1.0kg/(m3˙d)时,出水COD超过GB18918—2002一级A的50mg/L限值,后通过阶段Ⅳ延长SRT为26d,又使COD恢复至50mg/L以下。阶段Ⅴ中,继续增加Fr至1.2kg/(m3˙d),并进一步延长SRT至28.5d,出水COD仍在50mg/L以下。分析认为SRT延长,反应器内MLSS增加,Ns降低(见表2),系统去除污染物总量增加,出水水质得到保障。值得注意的是,PIA-A2/O工艺可在长SRT条件下维持污泥良好性能,这要得益于间歇曝气段的污泥筛选功能。此阶段湿地各级出水COD也保持在较低水平,平均COD分别为31、24、19、17mg/L。然而,当进入阶段Ⅵ后,继续增加Fr,并延长SRT至30d,出水COD陡增到65mg/L,后续各级湿地出水COD也相应升高。这主要因为SRT过长,间歇曝气池内积累MLSS过高,污泥淘洗功能丧失,丝状膨胀所致。
在阶段Ⅶ~Ⅷ,保持进水COD不变,增大流量冲击负荷。在阶段Ⅶa,流量由13.4L/h增加到16.8L/h,HRT降低,各级出水COD上升。但阶段Ⅶb通过增大内、外回流比,PIA-A2/O段出水COD回落到50mg/L以下。同样情况出现在阶段Ⅷ。分析原因,内、外回流比的增加有利于保证污水与污泥足够的接触时间,同时为缺氧段提供碳源,使COD充分降解,从而保证系统出水稳定。
(2)TP去除及反硝化除磷特性
系统不同阶段沿程出水TP的变化如图2所示。
图2PIA-A2/O+人工湿地系统不同阶段沿程出水TP变化
随着Fr的增加,在阶段Ⅲ时,PIA-A2/O段出水TP明显升高,达0.9mg/L,这使后续各级湿地出水TP随之增加,至少需要3级湿地(HLR=0.53m/d)净化才可达标。该段TP去除率虽低,但反硝化除磷率(见表3)则变化不大,这可能是因为反硝化除磷适合的低碳源、低DO、长SRT环境未明显改变。
表 3 PIA-A2/O反应器各阶段TP去除率及反硝化除磷率
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