本研究中试装置主要由两部分组成:A段生物絮凝和A²/O系统。A段生物絮凝利用底部曝气使泥水混合,并借助活性污泥的絮凝吸附作用快速吸附污水中的污染物质,然后通过沉淀区的沉淀与排泥去除,A段出水进入A²/O系统。A-A²/O组合工艺相比较传统A²/O工艺更加稳定,具有抗冲击能力强、污染物去除率高、能耗低等优点,适用于工业园区污染物浓度高、水质波动大的污水前期预处理。本研究通过中试对A段生物絮凝强化一级处理工艺的运行模式以及后续A²/O生化系统的影响进行了进一步探究。

　　 A段+A²/O中试钢结构箱体、进水潜污泵(1台)、内回流潜污泵(2台)、A段污泥回流自吸泵(1台)、外回流自吸泵(1台)、厌氧搅拌器(1台)、缺氧搅拌器(1台)。

　　 自制钢结构中试试验装置,由A段+A²/O两部分组成(如图1所示),设计水量为2m³/h,进水与厂区进水同步。A段分絮凝区与沉淀区(如图2所示),总容积3.6m³,进水由A段絮凝区中下部进水口进入絮凝区,A段絮凝区底部曝气盘曝气使泥水混合并发生絮凝吸附,混合液经絮凝区中间的出水管进入A段沉淀区泥水分离,上清液经过溢流槽收集进入A²/O生化系统,一部分沉降下来的污泥外排,达到去除污染物指标的目的,另一部分污泥通过回流管线重新回流至絮凝区,向絮凝区补充污泥。

　　 先后向A段絮凝区投加初沉池污泥、厌氧池污泥、好氧池末端污泥3种污泥,并控制A段絮凝区在污泥浓度3.0g/L,DO 0.2mg/L条件下运行,验证此3种污泥的絮凝吸附作用,见图3~图6。

　　 由图3~图6可以得出,3种污泥对COD、SS、TP、TN的去除率依次下降,好氧泥的絮凝吸附能力明显高于厌氧泥、初沉泥。分析原因:好氧池末端活性污泥吸附的污染物量低,且微生物处于内源呼吸期,相对于厌氧泥与初沉泥对进水中污染物指标的吸附能力最强,同等运行条件下,对各项污染物指标去除率最大。

　　 向A段絮凝区投加好氧泥,控制DO浓度在0.2mg/L条件下,并设定A段絮凝区污泥浓度分别为1.0g/L、1.5g/L、2.0g/L、2.5g/L、3.0g/L、3.5g/L、4.0g/L进行试验,验证污泥浓度对污染物指标去除率的影响,如图7所示。

　　 由图7可以得出,A段絮凝区调整污泥浓度为3.0g/L,COD去除率最高为36%;调整污泥浓度为2.5g/L,SS、TP、TN指标去除率最高,分别为62%、28%、16%。故当控制污泥浓度为2.5~3.0g/L时,A段生物絮凝沉淀池对各项污染物质去除效果较好。

　　 向A段絮凝区投加好氧泥,在控制生物絮凝区污泥浓度为2.5~3.0g/L时,设定A段絮凝区DO浓度分别为0.1 mg/L、0.2 mg/L、0.4 mg/L、0.6mg/L、1.0 mg/L、1.5 mg/L、2.0 mg/L,验证DO浓度对各项污染物指标去除率的影响,试验结果如图8所示。

　　 由图8可以得出,调整A段絮凝区DO浓度,各项污染物指标去除率有不同程度的变化。调整DO浓度为0.2 mg/L时,SS去除率达到最高;调整DO浓度为0.1~0.6mg/L时,COD、NH₃-N、BOD₅去除率变化不大,调整DO浓度为0.6~2.0mg/L时,随着DO浓度升高,COD、NH₃-N、BOD₅去除率略有升高;DO对TP、TN去除率的影响效果不明显。综合考虑能耗、BOD₅/COD比值、BOD₅/TN比值等因素,控制生物絮凝区溶解氧浓度0.2mg/L。

　　 向A段絮凝区投加好氧泥,在控制A段絮凝区溶解氧为0.2mg/L,污泥浓度为2.5~3.0g/L条件下,通过调节中试进水水量控制A段絮凝区水力停留时间,设定停留时间分别为0.2 h、0.3 h、0.4h、0.5h、0.6h,验证停留时间对污染物去除率的影响,如图9所示。

　　 从图9来看,当停留时间为0.4h时,COD、TN、TP指标去除率达到最大,但SS指标去除率仍有上升趋势,SS指标去除率在停留时间0.5h以后开始趋于平缓。

　　 向A段絮凝区投加好氧池末端污泥,并设定絮凝区污泥浓度2.5~3.0g/L、DO浓度0.2 mg/L、停留时间为0.4h,验证A段生物絮凝沉淀工艺出水水质对后续生化系统的影响,如图10、图11所示。

　　 从图10、图11数据来看,絮凝沉淀工艺对BOD指标的去除率大于COD与TN指标的去除率,此工艺降低废水的B/C(BOD₅/COD)与B/N(BOD₅/TN),降低废水可生化性;通过对絮凝沉淀出水指标检测,B/C比值仍大于0.3,废水可生化性在可接受范围。

　　 (1)好氧泥、厌氧泥、初沉泥3种污泥对COD、SS、TP、TN 4项指标的去除率依次下降,好氧泥的絮凝吸附能力明显高于厌氧泥、初沉泥。

　　 (2)适当的提高A段絮凝区污泥浓度有利于污染物指标的去除,调整A段絮凝区污泥浓度在2.5~3.0g/L时,各项污染物指标去除率基本达到最大,污泥浓度过高过低都不利于污染物的去除。

　　 (3)A段絮凝对污染物指标的去除首先是吸附絮凝作用,然后是微生物氧化分解,提高溶解氧有利于提高污染物去除率,综合考虑能耗、BOD/COD比值、BOD₅/TN比值等因素,控制生物絮凝区溶解氧浓度0.2mg/L。

　　 (4)水力停留时间延长对提高污染物去除率有积极作用,生物絮凝区停留时间控制在0.4~0.5h时,各项污染物指标去除率基本达到最大。

　　 (5)A段生物絮凝工艺降低废水B/C与C/N,对于碳源缺少或不足的废水慎用此工艺,或选用吸附能力较弱的初沉泥作为补充污泥。