非稳态溶解氧环境下废水生物处理技术分析

激光雕刻机 | 2021-05-01

非正常DO环境:非正常DO环境是指在处理过程中反应器内的DO浓度出现不稳定状态。该环境可以制造良好的好氧硝化/氧气反硝化交错过程,在大大节约能源的同时,还可以提高去除有机物和干氮的效果。活性污泥法是废水处理过程中普遍使用的方法。

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在传统的好氧处理中,反算软曝气可以在反应器中保持稳定的溶解氧(DO)环境,满足硝化对氧市场的需求,但不能制造氧气反硝化,因此可以超过某些氨氮去除效果,但总氮去除效果较好。非正常DO环境是指在处理过程中反应器内的DO浓度出现不稳定状态。该环境可以制造良好的好氧硝化/氧气反硝化交错过程,在大大节约能源的同时,还可以提高去除有机物和干氮的效果。

SBR、水解沟、混合脉冲等工艺均具有不稳定的DO环境特征。SBR以圆形间歇性地暴露整个工作周期,在同一个反应器内建立交错好氧、氧气环境。传统水解沟工艺的曝气池是污水和活性污泥混合液流动的循环式沟渠,利用刷子暴露获得溶解氧,使混合液几乎混合。由于曝气装置只安装在水解区的一个地方或几个地方,反应器内DO浓度频繁变化。

脉冲曝气以好氧活性污泥法为基础,将反算曝气转化为脉冲曝气,建立低DO浓度交错的环境,提高干氮除磷效率。笔者在分析反应器内非正常DO浓度变化规律的基础上,综述了非正常DO环境下废水生物处置效果及研究现状,对研究发展趋势展开了未来发展。这是为了确保废水处理节约能源,并确保超过高标准废弃效果的途径。

1.非正常DO变化规律是SBR工艺中系统流入、溶解时间为氧气阶段,DO低,曝气反应开始时DO下降,但由于污水负荷高,DO上升幅度不大。随着污水中有机物的水解,微生物对氧气的需求增加,DO涨幅减少。

接着,在溶解和入水的非曝气阶段,DO开始上升,减少到早期氧气阶段的DO浓度,继续到下一个曝气阶段。长时间曝光阶段DO低于1.5mg/L,如果曝光暂停,DO将上升到1.5mg/L以下。

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传统水解沟使用桌子曝光器提供氧气和排斥流动,因此很容易构成DO梯度。附近的曝气点地区DO浓度低,暴露点越大,DO浓度越低,在同一条沟中形成交错和氧气交错的地区,多骨条件下更加明显。其中,靠近曝气点的DO可能会超过2.25mg/L,靠近暴露点的DO可能会下降到0.5mg/L以下,甚至是0。

在脉冲曝气方式下,在一个工作周期内,曝气瞬间DO急剧增加,然后在一定范围内保持平稳,此时系统处于有氧状态。停车暴露瞬间DO不会急剧下降,之后保持在某个较低的值,系统处于氧气或厌氧状态。(阿尔伯特爱因斯坦,Northern Exposure(美国电视连续剧))曝气/停车暴露频繁交错,加剧了系统好氧氧气厌氧环境的交错变化。

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停车暴露结束后,DO低或为零,暴露开始后,DO第二高于速度,因此必须超过较高的溶解氧水平。S.Lochmatter等发现,以脉冲曝气方式暴露时,DO会迅速下降,超过饱和状态下溶解氧的50%,在曝气阶段保持相对平稳。停车暴露后,DO迅速上升到0,持续到下一个周期曝气开始。

2.在非正常DO环境下废水的生物处置效果2.1非正常DO环境下,废水有机物去除及干氮效果分析废水处理中,由于不稳定的曝气,硝化菌不容易长期累积,导致硝化作用复发。不是稳定的DO环境,而是周期性的好氧、氧气、厌氧环境,可以使活性污泥棉絮内部具有适当的DO梯度。 在DO浓度较高的时期或地区,硝化细菌将氨氮水解为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮,在DO浓度较低的时期或地区,反应罐处于缺氧状态。微生物以有机物为供氢体,使硝态氮得到激发,还原N2或NxOy后排出大气,超过干氮目的。

同时,氧气阶段NO3-N和NO2-N需要用电子受体代替分子O2,然后水解污水中的有机污染物,减少好氧阶段的有机负荷。在SBR处置屠宰废水的过程中,曝气50min、停车爆炸50min、废水中COD、TN去除率可分别超过97%和94%。改变CASS工艺的运行方式,通过好氧脉冲暴露,曝气、停车暴露时间分别为5min时,有机物及氮去除率可超过80%。另外,通过控制水解沟的DO浓度和生产,可以在水解沟外围闸门内制造同步硝化反硝化生物干氮,TN去除率最低平均为86%。

G.Yilmaz等人表示,通过好氧活性污泥实验研究,停车爆炸阶段DO迅速减少,使泥粒凝聚的紧贴泥浆床结构形成接近氧气的环境,导致爆炸停止阶段的反硝化氮再次发生,进一步提高了系统的干氮效率。使用非正常曝气方式,DO从3.5~5.0mg/L减少到0.5~1.2mg/L时,系统的干氮率可以超过94.9%,需要额外的碳源。这是因为,根据反硝化程度不同的氧气阶段有机碳的供应程度,不稳定的DO环境对节约碳源消耗没有帮助,将更多的碳源用作反硝化干氮,从而提高了整个系统的干氮效率。

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