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精準調控溶解氧(DO)的方法

      溶解氧(Dissolved Oxygen,簡(jiǎn)稱(chēng)DO)是水體中氧氣以分子態(tài)存在的量,對于污水生物處理過(guò)程至關(guān)重要。它直接影響著(zhù)微生物的活性和有機物質(zhì)的降解效率,在污水處理過(guò)程中扮演著(zhù)核心角色。過(guò)高或過(guò)低的溶解氧水平都會(huì )對污水處理效果產(chǎn)生不利影響,因此,科學(xué)合理地控制溶解氧濃度顯得尤為重要。

      一、溶解氧在水質(zhì)凈化及生態(tài)系統中的關(guān)鍵作用

      目前,采用好氣微生物處理工業(yè)廢水的方法已較為廣泛普及。這些好氣微生物只有在有氧的環(huán)境下,才能有效地將有機物質(zhì)分解為二氧化碳、水以及硝酸鹽等無(wú)害物質(zhì)。在活性污泥法處理工業(yè)廢水中,通常通過(guò)監測和控制溶解氧(DO)含量來(lái)合理調整微生物所需的氧氣量。由于大多數工業(yè)廢水中并不天然含有溶解氧,因此常常需要借助各種曝氣設備向廢水中充氣以供給微生物所需氧氣。

      溶解氧的作用至關(guān)重要,它不僅支持活性污泥(即微生物群落)的形成與細胞合成過(guò)程,同時(shí)也提供了微生物自身氧化代謝(包括內源呼吸)所需的氧分,并促進(jìn)了微生物對有機物的有效氧化分解。在活性污泥法處理工業(yè)廢水的過(guò)程中,曝氣區內的溶解氧通常應控制在(2~4)mg/L的范圍內,且曝氣區上、中、下層的溶解氧濃度誤差一般不宜超過(guò)0.5mg/L。

      需要注意的是,過(guò)高的或過(guò)低的溶解氧水平都可能影響到微生物的正常代謝,從而降低廢水處理效果。因此,精確調控溶解氧的含量對于確?;钚晕勰喾ㄓ行幚砉I(yè)廢水至關(guān)重要。

      二、溶解氧濃度不精準的危害

      溶解氧(DO)濃度不精準控制,無(wú)論是過(guò)高或過(guò)低,都會(huì )對水處理系統和生物發(fā)酵等眾多領(lǐng)域帶來(lái)一系列不利影響:

      1.能耗增加:溶解氧濃度過(guò)高時(shí),在廢水處理或者水產(chǎn)養殖的曝氣過(guò)程中,為了維持這一水平會(huì )過(guò)度供氧,導致能源浪費。例如,過(guò)多的鼓風(fēng)機會(huì )增加電力消耗。

      2.系統不穩定:過(guò)量的溶解氧可能會(huì )促進(jìn)好氧微生物的快速增殖,進(jìn)而引起活性污泥膨脹等問(wèn)題,造成生化處理系統的絮凝和沉淀過(guò)程變差,降低水質(zhì)處理效率。

      而溶解氧濃度過(guò)低時(shí),好氧生物反應可能轉為厭氧狀態(tài),不僅影響有機物的氧化分解進(jìn)程,還會(huì )因缺乏氧氣而使微生物活動(dòng)受限,進(jìn)一步影響整個(gè)工藝流程的穩定性和處理效果。

      3.硝化/反硝化過(guò)程紊亂:在污水處理中,硝化菌是嚴格的好氧菌,需要充足的溶解氧進(jìn)行氨氮的氧化至亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮;若溶解氧不足,硝化作用將受到抑制甚至停滯。

      反硝化菌則在缺氧條件下將硝態(tài)氮還原為氮氣。如果溶解氧控制不當,過(guò)高時(shí)會(huì )阻止反硝化反應的進(jìn)行,進(jìn)而影響總氮去除率;而過(guò)低又無(wú)法保證硝化反應所需的基本條件,導致氮循環(huán)受阻。

      三、溶解氧的精細調控與優(yōu)化策略

      主要依據:原水水質(zhì)(有機物、氮、磷)、活性污泥的濃度、污泥沉降比、pH、溫度、食微比(F/M)等進(jìn)行控制。

      當然,書(shū)面上給的理論值:一般好氧條件下溶解氧濃度為≥2.0 mg/L,厭氧條件下溶解氧濃度為≤0.2 mg/L,缺氧條件下溶解氧濃度為0.2-0.5 mg/L。具體還是要根據實(shí)際情況來(lái)把握。

      1.原水水質(zhì)

      一般原水中有機物含量越多,微生物分解代謝的耗氧量越多,以及硝化反應等對溶解氧的需求,所以控制溶解氧時(shí)要注意進(jìn)水水量的變化和進(jìn)水中有機物的含量。

      2.活性污泥濃度

      在達到去除污染物、并到達排放濃度的情況下要盡量的降低活性污泥的濃度,這對于降低曝氣量、減少電力消耗非常有利。同時(shí),在低活性污泥濃度情況下,更要注意不要過(guò)度曝氣,否則會(huì )出現污泥膨脹,使得出水混濁;當然,高的活性污泥濃度需要較高的溶解氧,否則會(huì )出現缺氧現象,使得污水處理效果受到抑制。

      3.污泥沉降比

      過(guò)度的曝氣會(huì )使細小的起泡附著(zhù)在活性污泥的菌膠團上,導致活性污泥上浮到液面,使得污泥沉降性能變差。在實(shí)際操作中應該注意這個(gè)問(wèn)題,特別是發(fā)生污泥絲狀膨脹時(shí)候,更容易導致曝氣的細小氣泡附著(zhù)在菌膠團上,繼而導致液面出現大量浮渣。

      4.溫度

      不同溫度下,污水中的溶解氧濃度不同,會(huì )對活性污泥濃度及微生物等產(chǎn)生影響。低溫、高溫都會(huì )影響水中溶解氧和微生物活性,使得污水處理效率低下。對于北方的低溫,通常是建立地下或半地下室或室內處理;對于高溫天氣,則是通過(guò)調節池來(lái)調節池內溫度進(jìn)而提高處理效率。

      5.食微比(F/M)

      食微比越高,越低,需氧量相對就越高,這可以知道我們在水處理過(guò)程中通過(guò)食微比值來(lái)達到節能的目的,即在保證處理效果的前提下,盡量提高食微比,以避免不必要的曝氣消耗。

      6.厭氧與缺氧池的DO控制

      厭氧菌代謝不需要氧氣,可以說(shuō)氧氣對他們是有毒物質(zhì),因此要求系統內溶解氧等于零;缺氧反應是兼性菌參與的生化反應,兼性菌是可以在好氧也可以在缺氧的情況下反應,為了反硝化的進(jìn)行要求系統的溶解氧在0.5mg/L以下,一般小于0.2mg/L就稱(chēng)為厭氧段,大于0.2mg/L小于0.5mg/L稱(chēng)為缺氧段。

      為減少厭氧或者缺氧池DO含量可以從一下幾個(gè)方面做工作。

      1.進(jìn)水

      污水一般溶解氧很少,但是如果經(jīng)過(guò)曝氣沉砂池或進(jìn)水前有跌落充氧就要考慮控制減少氣量或減少落差,以減少充氧。

      2.回流污泥

      沉淀池進(jìn)水的溶解氧夠用就好,只要沉淀池不發(fā)生反硝化就好,太多的溶解氧會(huì )使回流污泥溶解氧過(guò)高。

      3.內回流

      AO/AAO都設計有內回流,可以通過(guò)控制內回流泵附近的曝氣使曝氣池這一段氣量少于其他段,則內回流帶回去的溶解氧也會(huì )較少。

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