关于改良型氧化沟内氮的质量平衡及转化途径分析

由于氧化沟工艺具有耐冲击负荷、不设初沉池、有机物去除率高等特性，自1954年以来，世界各地先后建立起了多种多样的氧化沟污水处理厂.但是国内外学者、工程师对氧化沟工艺的设计、运行及管理中通常采用污泥浓度、污泥龄、污泥负荷等作为设计和调控参数，而没有将循环比(氧化沟廊道断面通过的循环流量与进水流量的比值)作为工艺参数考虑在内.对于氧化沟廊道内设置好氧区和缺氧区的工艺，调节循环比会改变好氧区向缺氧区回流混合液的量，最终会影响到氧化沟内碳、氮、磷污染物的去除效果.已建的各种类型氧化沟工艺循环比大小不等，可相差十几至数百倍.因此，试验过程中，改良型循环比可调式氧化沟将循环比作为主要调节参数，并对比了设置缓流板前后氧化沟内碳、氮、磷污染物的去除效果，对氮污染物进行了质量平衡，分析了系统内氮污染物的转化途径，研究了循环比对改良型循环比可调式氮化沟脱氮除磷能力的影响.

1材料与方法

1.1试验装置

改良型循环比可调式氧化沟体积为0.1,m3，含厌氧1 3区及主反应区，主反应区内4个无曝气的廊道为缺氧1 4区，另外两个曝气廊道为好氧1、2区.沉淀池体积为0.024m3.在厌氧1 3区及主反应区内转弯处分别设置搅拌器以推动廊道内混合液流动.进水量及污泥回流量由蠕动泵控制，由气体转子流量计控制好氧区的供气量.

1.2试验水质

试验用水为人工配水.

1.3试验运行条件

系统连续运行，试验用泥取自天津市某污水处理厂.不设缓流板作为第Ⅰ运行工况，设置缓流板作为第Ⅱ运行工况(缺氧1区和好氧1区前端分别设置一板).

由试验结果可知，第Ⅰ工况不设缓流板，好氧1区、2区廊道起始端设置点状曝气器供氧;第Ⅱ工况设置缓流板，好氧1区、2区廊道采用条状曝气器均匀供氧.两种工况下，缺氧区溶解氧浓度都在0 0.5,mg/L，好氧区溶解氧浓度均在1 2,mg/L范围内.综上所述，第Ⅰ工况、第Ⅱ工况溶解氧浓度梯度基本一致，操作参数混合液悬浮固体浓度、污泥龄、水力停留时间、容积负荷、污泥回流比不变的条件下，循环比的变化成为了影响氧化沟系统污染物去除效果及氮转化途径的主要因素.

1.4分析项目与测定方法

循环比可调式氧化沟进、出水水质的检测按照国家标准方法进行.

2两工况下氮磷去除效果对比

每一工况下污泥稳定培养25,d左右，稳定培养期末观察系统内活性污泥菌群，当污泥驯化成熟的指示生物(如钟虫)出现时，表明氧化沟运行稳定.之后取样检测氧化沟各水质指标变化情况.

可知，第Ⅱ工况的沉淀池出水NH4+、TN和TP浓度与第Ⅰ工况相比均有所下降，平均去除率均有提高，两种工况下碳污染物的去除率较接近.说明循环比对碳污染物的去除效果没有较大影响，然而设置缓流板，调控氧化沟的循环比，可以提高工艺系统内氮、磷污染物的去除效果。

2.1第Ⅰ工况下氮的质量平衡及转化途径

循环比可调式氧化沟进水流量Qin为10,L/h，第Ⅰ工况下由实验测得的挥发性悬浮固体浓度(Xv)值为3.323,g/L，剩余污泥排放量(Qp)为8,L/d.

2.2第Ⅱ工况下氮的质量平衡及转化途径

第Ⅱ工况下氮的质量平衡及转化途径的分析方法同第Ⅰ工况.本工况下测得的Xv值为3.071,g/L，Qp为8,L/d.

N=101.92%,可以看出，本研究的试验数据是可靠的.经计算可知，在循环比可调式氧化沟工艺中设置缓流板，调节循环比，氮污染物含量中有26.33%,通过剩余污泥排放，20.63%,是通过沉淀池出水排出的，有41.05%,通过反硝化除磷消耗的，有11.99%,通过传统硝化反硝化去除.

2.3第Ⅰ、第Ⅱ工况下氮转化途径对比

第Ⅰ工况厌氧区发生传统反硝化消耗的氮大于第Ⅱ工况.原因是由于该工况下回流污泥携带回厌氧区的硝态氮和亚硝态氮浓度较高，同时由于厌氧区有较充足的碳源，因此导致第Ⅰ工况厌氧区通过传统反硝化去除的氮量比第Ⅱ工况的大.

试验证明，两工况都存在反硝化除磷，但第Ⅰ工况中反硝化除磷菌占总聚磷菌的比例仅为17.54%,，低于第Ⅱ工况下的46.1%,.因此，第Ⅱ工况反硝化除磷消耗的氮量高于第Ⅰ工况.

综上所述，两工况下的改良型氧化沟内污染物氮的转化途径存在差异，即由于第Ⅱ工况氧化沟内设置了缓流板，降低了氧化沟廊道内混合液的循环比，减小了好氧廊道混合液回流向缺氧廊道的量，进而延长了混合液在好氧区和缺氧区循环流动时单次停留时间.同时，保证了硝化和反硝化反应的有效进行，最终强化了反硝化除磷菌的富集，从而使得第Ⅱ工况由反硝化除磷过程去除的氮量显著高于未加缓流板情况下的第Ⅰ工况.

3结论

本文通过比较两种不同工况下(有无缓流板)氧化沟内污染物去除效果的差异，研究了不同循环比下氮污染物去除途径的变化情况，将结论归结如下.

(1)在氧化沟廊道内设置缓流板调控循环比，有利于氧化沟内氮磷污染物的去除.

(2)氧化沟工艺中，调节循环比可以影响系统内氮的转化.增设缓流板前后，反硝化除磷过程去除的氮量由12.30%,提高到41.05%，传统反硝化作用去除的氮量由23.56%,下降到11.99%.