新加坡經驗：溶解氧對主流厭氧氨氧化工藝的影響

時間：2019-04-16 18:54:34 來源：IWA國際水協會 作者：

主流短程硝化/厭氧氨氧化（PN/A）已經在世界多個國家的若干污水廠里開始了不同規模的實地測試，新加坡的樟宜再生水廠就是其中的代表。IWA微信公眾號曾經在之前的推送中介紹過新加坡團隊在研究主流PN/A的同時，意外發現了強化生物除磷（EBPR）的存在，并對其進行了量化的分析驗證。 除此以外，溶解氧（DO）也是他們的關注焦點之一。最近他們在國際水協會期刊《Water Science & Technology》上探討了在5年半的時間內，該污水廠DO值對主流厭氧氨氧化（PN/A）工藝表現的影響。

新加坡樟宜再生水廠完整工藝示意圖 | 圖源：PUB

項目概況

樟宜再生水廠是新加坡最大的再生水廠，采用分段進水活性污泥脫氮除磷工藝法，日處理量高達800,000 m³/d。該污水廠共有四條平行處理線，每條的日處理量為200,000 m³/d，其中三條包含COD去除和生物脫氮除磷工藝（BNR），剩下的一條只去除COD。

樟宜再生水廠的BNR分段進水活性污泥工藝圖：R-回流污泥; P-初沉池出水;*-采樣點

分析方法

從2011年1月至2016年7月，研究團隊對水廠的工藝表現和微生物群落開展了綜合性研究。上圖是其工藝布局細節及采樣點設置所示。為避免不理想的混合帶來的干擾，同時加快初始反應速率，缺氧區的進水濃度是根據流量、初沉池出水（primary effluent-PE）和回流污泥（僅限第一個缺氧區域）的測量濃度數據、前一個好氧區的采樣點和其余PE缺氧部分的取樣點等數據計算出來的�？紤]到時間序列作為水流的函數，所有樣品也進行了排序。PE和最終出水的流量及成分組成數據來自工廠的定期抽樣計劃。由于篇幅關系，對其微生物的豐富和群落分析的具體操作不再詳述，感興趣的讀者可參閱原文。

研究結果

1.DO控制/曝氣策略

團隊在研究期內實施了兩種不同的曝氣策略，即2014年3月前維持較高的好氧區DO濃度；2014年3月后減少曝氣，原因是此時施行了在線基于氨氮的曝氣控制。這次調整的主要目的是節能，而且使最終出水氨氮遠低于NEWater的進水標準（5mg NH4-N/L）。平均曝氣量也因此從第一階段的660,814 m³/d減少到第二階段的605,130 m³/d。

相應的曝氣量與初沉出水流量的體積比（air/PE）從第一階段的3.4±0.5 m³/m³減少到3.2±0.2 m³/m³（如下圖所示）。與之對應的是，好氧區的DO也明顯下降，平均值從1.7±0.5mg O2/L減少到1.0±0.4mg O2/L。雖然從第一階段到第二階段COD負荷率減少了6％，而總氮和氨氮負荷率增加了9％，總的需氧量沒有實質性變化。同時其他相關參數，如溫度、pH、堿度、SRT、回流比等在此期間也無明顯變動。因此他們認為DO值的減少改變工藝表現和微生物群落的主要參數。

Air/PE值（橙色）和2號處理線中好氧區DO值（綠色）的變化情況

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