污水除磷之侧流磷回收对低溶解氧EBPR系统性能的影响

北极星环保网讯:实验采用交替厌氧/好氧（An/O）模式运行SBR反应器,考察控制DO=1mg˙L-1条件下提取侧流比为0、1/4、1/3、1/2的厌氧放磷上清液后EBPR系统的脱氮除磷效果及其对应的磷回收性能.整个实验阶段中NH^{+4-N去除率较为稳定,但系统后期COD出水的残余量达到81.3mg˙L-1.}

在未提取侧流比阶段中,平均除磷率为89.4%,提取1/4、1/3侧流比后除磷率不断上升,分别为98.5%、99.0%,但在1/2侧流比之后,除磷性能开始波动,除磷率最低为65.4%.提取侧流比各阶段中,1/3侧流比条件下仅实验初期第一天出水磷浓度未达到一级A标准,该阶段出水达标率93.3%远远大于1/2侧流比的45.5%,但侧流磷回收率随着侧流比的增大而不断升高.实验还发现,提取1/2侧流比后,TN去除率迅速下降至50.9%.因此,提取放磷上清液强化低好氧EBPR系统除磷性能的最优值为1/3侧流比,此时低好氧EBPR系统与侧流磷回收结合可以大大提高经济与环境效益.

关键词：厌氧;侧流比;磷回收;低溶解氧;曝气;

近年来我国水体富营养化问题频繁暴发，其中氮、磷为主要因素，对此我国针对氮、磷制定出了更为严格的排放标准.然而在实际工程中，污水生物除磷普遍面临碳源(COD)不足问题，导致EBPR(enhanced biologicalphos phorus removal)系统不能高效稳定运行，进而出水水质未能达标，另一方面，磷是人们日常生活中不可缺少的自然资源，但在自然界中磷是起始于陆地归于海洋的单向迁移.在此情况下，把磷从污水中去除转变成回收利用已经受到国际社会的广泛关注.侧流磷回收将SBR反应器厌氧末期上清液按一定比例提取，剥夺EBPR系统中的磷等污染物，污泥系统中相应的COD/P比有所上升，一定程度缓解了除磷与脱氮在碳源上的竞争，并且化学反应后可溶性磷酸盐易于结晶析出，以纯化学污泥形式(金属沉淀物)排出系统，利于回收，且回收量大，将预防水体富营养化和磷回收两者结合一体.

溶解氧(DO)浓度是活性污泥法运行中的重要因素，EBPR系统中，生物曝气是最大的耗能单元，调研结果表明曝气成本占实际污水厂总运营支出的50%~80%且大部分污水厂存在过量曝气现象，此情况下不仅增加曝气成本，过曝气也容易引发系统失效.若污水厂在低DO浓度条件下稳定达标运行，整个污水厂的能耗可降低10%左右.若能将侧流磷回收与低好氧条件下的EBPR系统联合起来，则在预防水体富营养化和磷回收的基础上又可大大节约污水生物除磷成本.

本研究在低DO浓度(DO=1mg˙L-1)下的EBPR系统内提取不同侧流比(0、1/4、1/3、1/2)厌氧上清液进行磷回收，通过分析实施侧流磷回收时主流系统的各项出水指标及其相应侧流比磷回收率，探究低DO条件下EBPR系统与侧流磷回收结合的可行性，并确定最佳侧流比.

1材料与方法

1.1实验装置及运行

实验所用SBR反应器由有机玻璃制成，总有效容积为5.4L.在反应器壁上的垂直方向设置一排间距10cm的取样口，用于取样和排水，底部设有排泥口;以黏砂块作为微孔曝气器，采用鼓风机曝气，气量由转子流量计调节;反应器好氧段的溶解氧浓度采用带有Labview软件编程的计算机系统加以控制.实验装置如图1所示.

图1SBR实验装置示意

反应器每天共运行3个周期，每周期8h，包括2h厌氧(厌氧最后15min静置沉淀，由此可将富磷上清液通过蠕动泵按比例精准抽出0、1/4、1/3、1/2侧流比)，5h好氧及1h沉淀、排水、闲置.反应器排水比1/3，污泥龄为10d，实验温度始终为16℃.厌氧末期聚磷菌充分释磷，磷浓度为原污水磷浓度的数倍，因此在厌氧末期提取上清液并引入旁路进行化学磷回收是一个有利的回收点，这与Kuba等[17]的观点一致.

引出上清液，配水中的钙、镁离子浓度较高，投加NaOH调节pH(>9.0)后沉淀反应40min可实现磷回收[18].反应器运行工况见表1，其中溶解氧为理论控制值，实际DO浓度因控制系统的滞后性略低于控制值.混合液悬浮固体浓度MLSS是系统的重要设计运行参数，MLSS太高说明生化池中的活性污泥过剩，超出生化处理的需求而影响出水水质，MLSS太低则说明生化池中的污泥负荷不够，出水各项指标将不达标，因此，MLSS只有在合理范围(2500~4000mg˙L-1)之内，系统才能正常运行.由表1可得，MLSS随侧流比的增大不断减小，保持在2700~3600mg˙L-1之间，系统MLSS波动范围正常.

表1反应器运行工况

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