给水排水 2009年35期11期 35
A 上的溶解氧
/O工艺脱氮除磷的影响及解决方法
王家卫 周军 甘一平 王洪辰
（北京城市排水集团有限公司，北京）
摘要 溶解氧对微生物的生长有很大影响，作者通过溶解氧对硝化、反硝化和除磷影响的试验，详细讨论了溶解氧对硝化、反硝化和除磷的影响。
溶解氧对
试验结果表明，在保证足够好氧泥龄的前提下，增加好氧泥龄可提高脱氮除磷的效果
高位曝气池内溶解氧可提高硝化效果，在好氧段末端设置20~30分钟的不曝气区，可使内循环
曝气段DO降低2～3mg/L，内回流比为400%时可节省碳源28～41mg/L。
因此需要通过自动控制维持好氧段溶解氧在合理的水平，并建立不
曝气区和预缺氧区能消除内外回流中溶解氧过高引起的缺氧区和厌氧区氧化还原电位的升高，从而
确保进水中碳源有效利用进行脱氮除磷。
关键词：溶解氧，反硝化，除磷，A
/O工艺非曝气区预缺氧区
1 实验装置与方法
本实验所采用的反应堆由碳钢制成，如图1所示。
反应堆分为18个隔间，其中第一、二个隔间为预留隔间。
第3、4格为厌氧段，第5～8格为缺氧段。
第9至17格为需氧段，第18格为脱氧段。
该船的容积为99立方米
二沉池采用竖流式，容积为40m
。
实验的进水、回流污泥及硝化液回流均由离心泵控制。
水流量为144立方米
/d，温度为环境温度，变化范围
温度范围为19~26℃。试验过程中，预缺氧阶段、厌氧阶段、缺氧阶段
好氧段水力停留时间、脱氧段水力停留时间、好氧段氧气停留时间分别为1h、1h、
4h、8h、015h，好氧阶段SRT为8天，MLSS约为3600
mg/L，采用自动控制连续排泥。
图 1 中试工厂
试验水为北京某污水处理厂的曝气沉砂池。
出水经中试水解酸化装置处理后进入生物反应器
池水水质指标见表1，其中BOD5平均值为170mg/
L，平均TN为50mg/L，可以看出试验所用污水具有
C/N比可以满足同时脱氮除磷的需要(314)。
有一些，但还不够
[ 2]
该指标按国家有关规定执行。
由国家高技术研究发展专项基金（）资助。
表1 生物反应器进水水质
项目
生化需氧量
/ 毫克/升
化学需氧量
/ 毫克/升
TP
/ 毫克/升
邮局
3 -
—P
/ 毫克/升
田纳西州
/ 毫克/升
氨氮
/ 毫克/升
SS
/ 毫克/升
范围
124～
243
(170)
274～
490
(351)
415～
1213
(619)
310～
714
(511)
4016～
6215
(50)
2418～
5312
（4216）
98～
204
(143)
注：括号内的数值为平均值。
方法。
2 结果与讨论
211 溶解氧对硝化作用的影响
溶解氧（DO）对硝化作用的影响如图2所示。
图2 溶解氧对硝化作用的影响
可以看出,当水温>25℃、SRT>415d时,可以满足硝化要求。
DO由3mg/L降至2mg/L，出水氨氮不受影响。
36 给水排水 2009年35期11期
至9月13日，当水温降至22℃时，出水中氨氮逐渐
DO浓度不断升高并超过8mg/L，随后DO浓度增加3倍。
调整后出水氨氮有所降低，但不稳定，一天后逐渐升高。
然后，通过将污泥龄增加至 13 天，温度继续下降。
出水氨氮也迅速下降，随后DO浓度降低3倍。
当浓度降至215mg/L时，水温降至19℃左右，但
水中氨氮没有明显增加，说明当SRT遇到硝化作用
必要时，DO 浓度可以维持在较低水平（2 mg/L），以提供
DO浓度过高，能暂时改善硝化作用，但硝化效果主要
由于溶氧量低、温度低的影响
系统产生了亚硝酸盐积累，最高可达7mg/L。
212 溶解氧对反硝化作用的影响
从好氧区输送到缺氧区的DO是A
/O 进程
缺氧区反硝化效果下降的主要原因
[3]
普洛斯
等
[4]
实验结果证实了进水中可生物降解的碳源
在相对罕见的情况下，缺氧区中氧气的存在会影响反硝化速率
反硝化率会明显降低；另一方面
另一方面，氧气也会抑制硝酸盐还原酶的合成和活性，因为一些
反硝化细菌必须在厌氧和 NO
3 在生存条件下，
诱导硝酸还原酶的合成。
减少从好氧区到缺氧区的DO携带量，从而促进反硝化
它提供了良好的缺氧环境，降低了快速
在本研究中，有机碳源的消耗在好氧区末端被迅速降解。
为了解决上述问题，在尾部设置了不曝气区。
当曝气池末端设置30分钟不曝气区时，
图3显示了曝气区和非曝气区的DO分布。
图3 通气区和非通气区DO分布
当设置非曝气区域时，DO立即从313
mg/L 降至 117 mg/L，并在 20 分钟后达到稳定水平。
因此，当不设置终端非通气区时，内部
回流越大，带到缺氧区的DO越多，对反硝化影响越大。
噪音也较大；而末端非通气区的设置，能有效降低
DO进入反硝化段。
213 溶解氧对除磷的影响
图4显示了DO对厌氧末端ORP及出水TP的影响。
（试验时间为2006年）。如图4所示，当有氧暴露
当气体过多时会导致厌氧端ORP升高，影响出水。
TP、ORP峰值滞后好氧峰值约3小时，出水
TP的峰值比ORP的峰值晚20小时左右，比生物库的TP的峰值要大。
可以看出，生物系统的停留时间会受到外部条件突然变化的影响。
有一定的缓冲作用，当DO在2~4mg/L之间时，
当ORP在范围内波动时，没有明显的变化。
曝气阶段的过度曝气主要是由于细胞内聚合物的消耗。
羟基脂肪酸（PHA）会增加污水中的溶解氧，导致
除磷能力下降
[5]
。
图4 DO对厌氧末端ORP及出水TP的影响
3 解决方案
311 实施 DO 自我控制
由于水质、水量的变化，在保持供气量恒定的情况下
当污水
处理厂仅以去除有机物或使出水氨氮达标为目的
当供气量大于污水处理厂最大有机物负荷时，
当达到负荷或最大TKN负荷时，有机物和
氨氮的需要量也会造成很大的电能浪费，因此非常
许多研究和实践已经开始对DO进行自动控制。
研究表明，过高的溶解氧不仅会造成能源浪费，而且
并且会对脱氮、除磷产生不利影响，因此为了达到
/O
为保证工艺的稳定运行，必须实行DO自动控制。
这些方法可以在相关研究中找到。
[6]
。
图5显示了实施自我控制前后有氧阶段结束时的DO。
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可以看出，即使水量保持不变，
由于进水水质的变化，供气量保持恒定。
在此条件下，好氧端DO仍然会发生较大的波动。
DO过高对反硝化除磷有不利影响，DO过低
这将对硝化作用产生不利影响。
经过自动控制，好氧段末端DO可稳定在设定值218
mg/L，从而确保A
/O工艺稳定脱氮除磷效果。
图5 自动控制实施前后好氧段末端DO变化
312 设置非充气区域
通过在有氧区末端设置非曝气区，
DO监测沿途的平均值、最大、最小偏差如图所示
6. 可以看出DO浓度沿途逐渐增大，前半段控制在
1～115毫克/升，后半段控制在2～3毫克/升，当
当HRT为615h和7h时,曝气头膜发生破损。
DO浓度约为115毫克/升。HRT为915小时和10小时
这是非曝气区域。可以看出，DO浓度从曝气区域的218mg/L增加到
分别降至119mg/L和0.14mg/L,除氧效果明显。
图6 好氧段DO变化
因此在有氧阶段结束时设置20～30分钟的不曝气阶段。
内回流中的DO可降低2-3mg/L。
有机质产量系数为0.15（微生物）/
（有机物）计算
[7]
、回流液中每单位DO消耗的CODCr
计算如公式（1）所示。
k(/ 氧气浓度) =
去除的 CODCr - 生物合成的 CODCr
(1 gO2 / ) - (1142 gO2 / ) ×Yobs
（1）
当内回流比为200%时，可节省CODCr 14～21。
mg/L，内回流比为400%时可节约CODCr 28～41
毫克/升。
4。结论
（1）增加曝气池中的溶解氧，可以增加硝化细菌的数量。
酶活的提高和硝化效果的提高，前提是保证足够的好氧污泥龄。
（2）溶解氧过低，硝化作用受到抑制，易导致
硝酸盐积累。
（3）通气阶段过度曝气，使细胞内的PHA氧化。
容易造成生物除磷能力下降。
（4）溶解氧自动控制在工艺设定的参数范围内
保证硝化作用的顺利进行，并防止反硝化作用的发生和
除磷有不利影响。
（5）在需氧区末端设置20～30分钟的非曝气区。
内回流中的DO可降低2-3mg/L。
当流量比为200%时，可节省碳源14～21mg/L。
当流量比为400%时，可节省碳源28～41mg/L。
参考
1.中国城镇给水排水协会排水专业委员会.中国城镇污水处理厂
汇编。2006年
2 Grady CP, GT, Lim HC. 废水的生物处理. 张希慧, 刘
永迪译.北京:化学工业出版社,2003
3 哦，继续
批次为，的
，，1998
4 Plósz BG, Jobbágy A, 格雷迪 CP L1
由
水文地质科学，2003，37：853～863
5 H, Satoh H, Mino T, et al1 PHA ( Ο
的 )
科学技术，2002，45（12）：119～126
6 G, MK. 污水系统的仪器仪表、控制和自动化。
彭永真，译。北京：中国建筑工业出版社，2007
7 Henze M, P.废水的生物和化学处理技术。
市政给水排水工程技术研究中心译.北京：中国建筑工业出版社
社会，1999
&通讯地址：北京市朝阳区高碑店1号
电话: (010)
邮箱：@
收到日期：2008-03-27
修订日期：2008-08-01