解決城鎮(zhèn)污水處理廠生物脫氮除磷所需碳源不足及措施

汪樂安

（廣州市新獅水務(wù)有限公司，廣東 廣州 510000）

隨著城市化發(fā)展進(jìn)程的穩(wěn)步推進(jìn)，城市周邊環(huán)境問題逐漸顯露出來，城市建設(shè)、工業(yè)生產(chǎn)都對城市周邊區(qū)域內(nèi)的水環(huán)境造成了較大的污染，這嚴(yán)重影響了周邊區(qū)域居民的生活和身體健康，為此我們必須加強(qiáng)對生活污水、工業(yè)廢水的污水處理。城鎮(zhèn)污水處理廠是處理污水的主要單位，因此需要加強(qiáng)對城鎮(zhèn)污水處理廠的提標(biāo)改造，需要應(yīng)用更加先進(jìn)的污水處理技術(shù)，以便有利于提升我國城鎮(zhèn)污水處理工藝技術(shù)水平，進(jìn)而提高對污水的脫氮除磷效果，以達(dá)到有效解決水環(huán)境污染問題以及改善周邊環(huán)境。

1 城鎮(zhèn)污水處理廠脫氮除磷運(yùn)行現(xiàn)狀

我國在對城鎮(zhèn)污水處理廠脫氮除磷的相關(guān)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，有60%以上的城鎮(zhèn)污水廠不能在低溫條件下完成對污水的脫氮除磷處理，在冬季低溫條件下，污水的脫氮除磷效果較低，難以達(dá)到污水處理的總氮標(biāo)準(zhǔn)。為了更好的解決污水處理脫氮除磷所需碳源不足的問題，在對城鎮(zhèn)污水處理廠的污水處理工藝技術(shù)改造工作中，應(yīng)用了多種污水處理技術(shù)，具體的改造情況如下：

目前，為了解決生物脫氮除磷過程中碳源不足的問題，很多鎮(zhèn)污水處理廠引入了內(nèi)碳源和外碳源增加技術(shù)，通過改變原來的預(yù)處理單元以及工況來提升脫氮除磷效果，在處理工藝上也做出了一定程度的調(diào)整。另外，在傳統(tǒng)的污水處理工藝流程中，均設(shè)有初沉池以完成對水體中懸浮物的沉淀過濾，但這種處理方式會損失水體中的部分碳源，對技術(shù)做出改進(jìn)調(diào)整后，去除了初沉池這一工藝環(huán)節(jié)，以有效減少進(jìn)水碳源的流失。目前，污水處理廠所采用的生物脫氮除磷技術(shù)主要是將無機(jī)物中有吸附能力的微生物投入到生反池中，以此提升生反池的有機(jī)物含量，從而達(dá)到生物脫氮除磷的效果。初沉池的設(shè)置要根據(jù)當(dāng)?shù)匚鬯袘腋∥铮⊿S）濃度的實(shí)際情況來決定，當(dāng)懸浮物（SS）濃度沒有達(dá)到400 mg/L，并且碳氮比較低時，可以取消初沉池設(shè)施，而當(dāng)懸浮物（SS）濃度高出400 mg/L而導(dǎo)致碳源不足時，應(yīng)保留初沉池，并且在初沉池內(nèi)投放發(fā)酵上清液，以此減少碳源流失。根據(jù)城鎮(zhèn)污水處理廠當(dāng)?shù)匚鬯膶?shí)際情況，靈活運(yùn)用初沉池，就能顯著提升污水處理的脫氮除磷效率[1]。

多點(diǎn)進(jìn)水倒置A2/O工藝也是一種對污水處理工藝的改進(jìn)技術(shù)，通過該技術(shù)的運(yùn)用也能達(dá)到解決進(jìn)水中碳源不足的問題。污水中碳源濃度與溫度的變化有一定關(guān)系，在夏季進(jìn)水濃度較低時，可采用多點(diǎn)進(jìn)水倒置A2/O工藝來改善脫氮除磷的反應(yīng)環(huán)境，而在冬季進(jìn)水濃度較高時，可以采用帶回流污泥反硝化段A2/O工藝來提高對污水的處理效果。

相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在污水處理過程中以甲醇、乙醇或糖類物質(zhì)作為脫氮除磷的碳源時，獲得的脫氮除磷效率明顯高于未加入這些碳源前的反硝化速度，污水處理中的優(yōu)選碳源，在冬季生物脫氮效率較低時，可在進(jìn)行脫氮除磷處理時加入額外的碳源，就能有效解決碳源不足的問題，進(jìn)而保證處理后的水體總氮含量達(dá)到污水處理標(biāo)準(zhǔn)。

2 解決生物脫氮除磷所需碳源不足問題的有效措施

2.1 冬季低溫生物脫氮技術(shù)的應(yīng)用

在低溫環(huán)境下對污水進(jìn)行脫氮除磷處理時，受到活性污泥硝化及反硝化反應(yīng)較低的影響，其反應(yīng)速率會明顯下降，有研究表明，當(dāng)水體溫度低于12 ℃時，活性污泥的硝化與反硝化反應(yīng)速率會比正常水溫環(huán)境下的反應(yīng)速率降低2倍左右，這不利于對污水的脫氮除磷處理。因此，在污水脫氮除磷處理中可應(yīng)用低溫生物脫氮技術(shù)來提高低溫環(huán)境下的硝化與反硝化速率，在對城鎮(zhèn)污水處理廠的脫氮除磷工藝改造工程中，要針對處理廠構(gòu)筑物有效體積恒定這一問題，通過添加填料的方式來提升污水中硝化菌與反硝化菌的含量，以此保證污水處理廠好氧池內(nèi)的填料能夠達(dá)到冬季總氮指標(biāo)，提升冬季污水處理的硝化物活性。

2.2 A2/O工藝的有效應(yīng)用

通過泥法、法聯(lián)用的填料模式，可增加污水中的微生物含量。如城鎮(zhèn)污水處理廠的脫氮除磷采用的是氧化溝處理工藝，即可采用多點(diǎn)進(jìn)水的A2/O工藝，以此實(shí)現(xiàn)對其運(yùn)轉(zhuǎn)模式的優(yōu)化，通過減荷增效方法對進(jìn)水的分流量以及生化池的擴(kuò)容進(jìn)行減荷，這樣就能在不影響污水處理現(xiàn)有工藝正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，保證改造方案的可行性，并達(dá)到控制改造成本，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)與改造同步進(jìn)行的目的。

2.3 深度處理工藝技術(shù)的應(yīng)用

深度處理工藝技術(shù)的應(yīng)用，能夠幫助污水處理廠解決二級處理中污染物難以有效穩(wěn)定去除的問題，在二沉池的二級處理中，懸浮物（SS）含量的波動較大，這就導(dǎo)致污染物的去除效率較低，通過提升水體中聚磷菌的含量，有助于更好的實(shí)現(xiàn)對污水的脫氮除磷，利用好氧菌對含磷物質(zhì)的吸附達(dá)到污水除磷目的[2]。而聚磷菌的生化反應(yīng)速率與水溫情況有直接關(guān)系，為了保證聚磷菌較高的生化反應(yīng)速率，在對城鎮(zhèn)污水處理廠的提標(biāo)改造工程中，可以通過反硝化深床濾池的建設(shè)，來對二級處理出水進(jìn)行深度處理，進(jìn)而保證處理后的水體達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

在城鎮(zhèn)污水處理廠的提標(biāo)改造工程中，做好反硝化深床濾池的建設(shè)工作，能夠有效過濾去除污水中的懸浮物（SS），同時也能提高反硝化效率。反硝化深床濾池采用的是下向流固定床式濾池，該濾池主要作用是對水體中懸浮物的濾除。而當(dāng)出水含氮化合物含量達(dá)不到指定標(biāo)準(zhǔn)時，將增加碳源的處理方式改變成反硝化濾池的處理模式，這樣不僅可以有效去除水體中的懸浮物，也能實(shí)現(xiàn)對水含氮化合物的有效濾除，讓處理后的水體能夠達(dá)到國家一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。反硝化深床濾池的工藝流程，如圖1所示。

設(shè)置反硝化深床濾池時，要保證其濾池水力負(fù)荷能夠達(dá)到6.11 m3/（m2·h），平均濾速應(yīng)達(dá)到6.15 m/h，強(qiáng)制濾速應(yīng)達(dá)到7.35 m/h，反沖洗周期一般要設(shè)定在24～36 h之間，而反沖洗水強(qiáng)度應(yīng)保持在3.0 L/（m2·s）左右。在搭建反硝化深床濾池時，所使用的濾磚為“T”型氣水分布塊濾磚，濾池外殼應(yīng)選擇密度較高的聚乙烯材料，以此保證濾池外殼擁有足夠承載內(nèi)部混凝土的強(qiáng)度，同時能夠支撐濾池內(nèi)濾料、卵石的重量以及水體的水壓[3]。當(dāng)濾池搭建完畢后，“T”型濾磚可在池底形成空氣反射內(nèi)腔，通過空氣與水的充分混合，實(shí)現(xiàn)對污水的反復(fù)沖洗，進(jìn)而達(dá)到對水體懸浮物、含氮化合物的濾除目的。反硝化深床濾池內(nèi)部所使用的濾料一般為天然品質(zhì)的石英砂，這種濾料不容易堵塞進(jìn)水口與出水口，作為濾料的石英砂粒徑必須保持在2～4 mm之間，均勻系數(shù)應(yīng)達(dá)到1.35的標(biāo)準(zhǔn)，球形度應(yīng)在0.9～1.0之間，比重應(yīng)在2.7～3.0之間，酸溶度應(yīng)保證在3%以下。承托濾料的材料應(yīng)選用天然的鵝卵石，鵝卵石粒徑應(yīng)控制在5～40 mm之間，承托層厚度應(yīng)控制在0.45 m左右。

對反硝化深床濾池還應(yīng)該搭建配套的設(shè)備間與加藥間，設(shè)備間用來安裝相應(yīng)的污水反沖洗設(shè)備，例如反沖洗鼓風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)，水泵等設(shè)備[4]。為了保證反硝化深床濾池的穩(wěn)定運(yùn)行，還應(yīng)保證在基礎(chǔ)設(shè)備數(shù)量上再增加備用設(shè)備。通過自動化控制系統(tǒng)完成對設(shè)備的統(tǒng)一管控，當(dāng)某個設(shè)備出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)就能自動運(yùn)行備用設(shè)備，以保證污水反硝化處理的正常運(yùn)行。在加藥間主要用于安裝碳源投放系統(tǒng)、PAM投放系統(tǒng)以及亞鐵鹽投放系統(tǒng)。當(dāng)處理后的水體中含氮化合物的含量達(dá)不到出水標(biāo)準(zhǔn)時，通過碳源投放系統(tǒng)向水體中投放碳源，進(jìn)而促進(jìn)生物反硝化反應(yīng)速率的提升，最終獲得更好的脫氮除磷效果，進(jìn)而讓處理后的水體能夠達(dá)到脫氮的標(biāo)準(zhǔn)。而通過PAM投放系統(tǒng)以及亞鐵鹽投放系統(tǒng)的應(yīng)用，也能為懸浮物的濾除以及反硝化反應(yīng)提供更好的運(yùn)行環(huán)境。

3 結(jié)論

綜上所述，為了更好地完成對城鎮(zhèn)污水處理廠的提標(biāo)改造工程，解決目前污水脫氮除磷處理中碳源不足的問題，必須在提標(biāo)改造工程中加強(qiáng)對相關(guān)污水處理技術(shù)的有效應(yīng)用。根據(jù)污水處理廠所在地污水實(shí)際情況與懸浮物、硝氮的濃度情況，合理選擇相應(yīng)的污水處理技術(shù)，對現(xiàn)行的脫氮除磷工藝進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，這樣就能讓處理后的水體達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)。在脫氮除磷工藝的提標(biāo)改造工程中，我們應(yīng)加強(qiáng)對相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用研究，借鑒國內(nèi)外優(yōu)秀的污水處理工作經(jīng)驗(yàn)，建立起一套更加高效的污水處理工藝流程，提高城鎮(zhèn)污水處理廠污水處理技術(shù)水平。