當(dāng)前城市污水廠減少外碳源投加量的研究

中國葛洲壩集團(tuán)水務(wù)運(yùn)營有限公司 彭彩霞

就目前來看，城市周邊水體富營養(yǎng)化更加嚴(yán)重，污水排放處理標(biāo)準(zhǔn)日漸提升，脫氮除磷成為城市污水處理廠重要的運(yùn)行目標(biāo)。通過實(shí)際調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，采用A2/O的處理方式，雖然處理效果較好，但經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)碳源不足的問題，制約了脫氮效率。因此為切實(shí)保障污水處理廠生產(chǎn)經(jīng)營建設(shè)水平，還需要采用合理對(duì)策，控制外碳源投加量，確保處理后的水質(zhì)能夠達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，從根本上保障污水處理廠實(shí)際運(yùn)行水平。

一、城市污水廠外碳源投加量控制的重要意義

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快，水體污染問題更加嚴(yán)重。為切實(shí)提高大眾生產(chǎn)生活質(zhì)量，保護(hù)周邊生態(tài)環(huán)境，國家及有關(guān)部門針對(duì)城市污水排放工作頒布了更加詳盡的標(biāo)準(zhǔn)[1]。受經(jīng)濟(jì)與技術(shù)等因素制約，污水處理廠經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)外碳源投加量過大、污水處理成本過高等問題，實(shí)際脫氮效率與預(yù)期目標(biāo)存在較大差異。

為從根本上提高污水處理廠脫氮效率，確保出水總氮濃度與實(shí)際要求相符，應(yīng)當(dāng)通過小試比選研究的方式，將甲醛作為外加碳源，添加到厭氧段進(jìn)水口，確保出水水質(zhì)能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

為積極響應(yīng)國家綠色環(huán)保號(hào)召，有效控制污水處理廠處理工作的投入成本，需要著重管控外碳源投加量，在外碳源投加試驗(yàn)期間投入充足的人力與物力。由于外加碳源需要保障缺氧段具有充足的有機(jī)物共反硝化細(xì)菌利用率，切實(shí)增強(qiáng)脫氮效率，本人選擇使用在甲醇投加點(diǎn)處，將A2/O厭氧池段進(jìn)水口調(diào)整為缺氧段，對(duì)甲醇用量進(jìn)行嚴(yán)格管控，配合使用先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，優(yōu)化實(shí)際生產(chǎn)流程，使出水水質(zhì)能夠滿足當(dāng)前出水標(biāo)準(zhǔn)。

二、控制外碳源投加量的試驗(yàn)方法

以某市一污水排離場為例，評(píng)估2號(hào)處理池外碳源投加量效果。除常規(guī)水質(zhì)檢驗(yàn)工作外，還需要另外設(shè)置4個(gè)采樣監(jiān)測點(diǎn)，并將監(jiān)測點(diǎn)的位置合理布置在厭氧段與缺氧段內(nèi)回流出口、缺氧段末端等位置，以便從根本上提升監(jiān)測結(jié)果的全面性。

要求全天共采樣兩次，重點(diǎn)分析采集樣品中的酸堿值、COD、TP、NH3[2]。在實(shí)際采樣及后期樣品分析時(shí)，需要做好工藝調(diào)控方案的優(yōu)化工作，對(duì)甲醇投加量進(jìn)行嚴(yán)格管控，并注重調(diào)整內(nèi)回流方式以及內(nèi)回流比例。

通過對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)比去年同期的甲醇投加量，注重分析優(yōu)化比點(diǎn)后的變化情況，是否能夠在控制外碳源用量中發(fā)揮重要作用，判斷在投加點(diǎn)改變后，相應(yīng)工藝調(diào)控對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行效果及水質(zhì)處理的影響。

（一）調(diào)整甲醛投加量

通過收集現(xiàn)有城市污水處理廠甲醛投加量的研究資料，發(fā)現(xiàn)由于水量、水質(zhì)、工藝控制、設(shè)備及人為等因素的影響，經(jīng)驗(yàn)公式難以精準(zhǔn)指導(dǎo)不同污水廠內(nèi)生產(chǎn)運(yùn)行技術(shù)參數(shù)，但可以將其作為參考標(biāo)準(zhǔn)。通過開展調(diào)整甲醛投加量的試驗(yàn)工作，依照進(jìn)水及出水水質(zhì)參數(shù)、工藝狀況等適當(dāng)調(diào)節(jié)甲醛用量，在進(jìn)水濃度以及C/N值低、出水TN值上升的情況下，應(yīng)當(dāng)在原有基礎(chǔ)上提高甲醇投加量。如相關(guān)指標(biāo)相反，則需要對(duì)甲醇投加量進(jìn)行縮減[3]。通過細(xì)致分析試驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化甲醇實(shí)際投加量期間，需要對(duì)投加量的精準(zhǔn)度進(jìn)行嚴(yán)格控制，更科學(xué)地指導(dǎo)生產(chǎn)工作。

（二）注重更改內(nèi)回流流向

依照除磷理論，為從根本上提高除磷率，還需要充分進(jìn)行釋磷處理。如所處環(huán)境為厭氧條件，內(nèi)部聚磷菌會(huì)處于饑餓狀態(tài)，使后磷吸收更加便捷。

在污水處理廠回流處進(jìn)入到厭氧段與缺氧段的情況下，需要將消化液回流至厭氧段。發(fā)現(xiàn)在實(shí)際回流過程中，厭氧段內(nèi)部的DO濃度升高，釋磷難度增大，由此可以判斷出消化液能夠有效抑制聚磷菌的釋磷性。

為確保反硝化反應(yīng)能夠順利進(jìn)行，需要確保反應(yīng)環(huán)境嚴(yán)格處于厭氧狀態(tài)，硝化液部分回流到厭氧段將無法保障缺氧段的實(shí)際環(huán)境。因此，為從根本上提升污水除磷脫氮效率，可以事先關(guān)閉厭氧段內(nèi)回流閥門，使硝化液能夠完全回流到缺氧段。

（三）調(diào)節(jié)內(nèi)回流比

在城市污水處理過程中，內(nèi)回流比可直接影響到脫氮效率，內(nèi)回流比越大，系統(tǒng)內(nèi)部脫氮效率將越高，實(shí)際出水中的污染物值就會(huì)下降[4]。但在內(nèi)回流比超過預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)的情況下，對(duì)系統(tǒng)脫氮水平會(huì)造成不利影響。

通過內(nèi)回流帶至缺氧段的DO較多，DO濃度高時(shí)也會(huì)干擾到反硝化反映實(shí)施效果。同時(shí)，加大回流量會(huì)使污水在缺氧段的實(shí)際停留時(shí)間縮短，導(dǎo)致脫氮效率下降，系統(tǒng)運(yùn)行期間的能耗量進(jìn)一步加劇。

因此，為確保城市污水處理期間的內(nèi)回流比能夠被控制在最佳狀態(tài)，從根本上提高脫氮效率，控制系統(tǒng)運(yùn)行期間的各類能耗，還需要對(duì)投加點(diǎn)后的內(nèi)回流比對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行效果造成的影響進(jìn)行細(xì)致評(píng)估，將內(nèi)回流比數(shù)值調(diào)整到最佳狀態(tài)。

三、外碳源投加量控制試驗(yàn)結(jié)果分析

（一）甲醇投加量控制試驗(yàn)

通過對(duì)現(xiàn)階段污水處理廠的甲醇投加量進(jìn)行試驗(yàn)研究，可以對(duì)甲醇投加量進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，需要借助有效調(diào)整甲醇投加量，減少外碳源用量，以便有效控制污水處理成本。在具體試驗(yàn)開展過程中，甲醇的投加量為240～550kg。相較于去年而言，1月份的投加量減少了42.1%，2月份的投加量減少了43.6%，3月份的投加量減少了52.9%。

通過分析試驗(yàn)結(jié)果，調(diào)整前及調(diào)整后的甲醇投加量與甲醇實(shí)際用量分別為632kg與342kg[5]。在甲醇投加量前期調(diào)整時(shí)，甲醇會(huì)在厭氧罐內(nèi)被消耗，隨后進(jìn)入到缺氧段產(chǎn)生反消化反應(yīng)。通過對(duì)甲醇投加量進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)整，投入的甲醇可以完全進(jìn)行反消化處理。在甲醇投加量調(diào)整后，甲醇全部用于反硝化，有效控制了厭氧段對(duì)甲醇的消耗量，使甲醇用量從根本上得到控制，實(shí)際生產(chǎn)期間的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)一步增長。

分析調(diào)整甲醛投加量后對(duì)處理水質(zhì)的影響。污水廠生產(chǎn)經(jīng)營期間，嚴(yán)格控制出水標(biāo)準(zhǔn)也是污水處理廠運(yùn)行區(qū)間的重要原則。在具體試驗(yàn)過程中，需要在適當(dāng)調(diào)整甲醛投加量時(shí)，注重檢測出水水質(zhì)的pH值、COD、TP、NH3，使現(xiàn)階段污水排放后的各項(xiàng)指標(biāo)能夠與線性污染物排放指標(biāo)相同。在污水處理期間應(yīng)用甲醛主要是為補(bǔ)充脫氮時(shí)所需的碳源，在通過合理控制投加點(diǎn)、減少投加量后發(fā)現(xiàn)，污水總氮的去除率為27.6%～71.9%，平均值為50.3%，污水排放100%符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

（二）調(diào)整內(nèi)回流比值試驗(yàn)

首先，對(duì)內(nèi)回流比值試驗(yàn)中的DO進(jìn)行分析。在污水處理過程中，DO對(duì)污水處理效果的影響極為重要，要求將好氧段末端的DO控制在2～4mg。對(duì)各段DO濃度的檢測結(jié)果主要有以下幾點(diǎn)：

在實(shí)際調(diào)整工作中，厭氧段內(nèi)的DO主要為0.13～0.23。通過合理調(diào)整內(nèi)回流比值，厭氧段內(nèi)的DO被控制在0.02～0.18。由此可見，在后期污水處理廠實(shí)際運(yùn)行過程中，需要著重關(guān)注內(nèi)回流比值的控制工作，通過對(duì)內(nèi)回流比值進(jìn)行合理調(diào)整，使厭氧段的DO與缺氧段的DO濃度始終處于安全范圍。

其次，分析內(nèi)回流比值對(duì)污水脫氮效果的影響。在合理調(diào)整內(nèi)回流比之后，硝化液全部回流到缺氧段，切實(shí)保障了缺氧效果，提供了大量的硝酸鹽氮，使反硝化反應(yīng)能夠順利進(jìn)行。

在內(nèi)回流方向改變后，脫氮率由原有的4.2%提高到33.3%。因污水處理期間的內(nèi)回流液量增加，實(shí)際反硝化周期更長。在控制點(diǎn)處于缺氧段末端時(shí)，好氧段的進(jìn)出水流量也會(huì)受到直接影響[6]。當(dāng)排出水體后的TN值發(fā)生變化，表明內(nèi)回流方向變化后，反硝化時(shí)間也會(huì)隨之發(fā)生改變，在時(shí)間延長的情況下，污水除氮效果將會(huì)進(jìn)一步提升。同時(shí)，通過控制內(nèi)回流比，也可以有效抑制厭氧釋磷，從根本上提高好氧段的吸磷能力，進(jìn)一步增強(qiáng)生物除磷效果。

（三）內(nèi)回流比對(duì)出水TN的影響試驗(yàn)

城市污水處理廠實(shí)際運(yùn)行過程中，需要通過控制內(nèi)回流比例，對(duì)生物反消化系統(tǒng)進(jìn)行不斷優(yōu)化。在實(shí)際試驗(yàn)中，通過調(diào)整水質(zhì)參數(shù)，以便獲得最佳內(nèi)回流比值。在內(nèi)回流比處于200%～300%左右時(shí)，TN值會(huì)達(dá)到一級(jí)處理效果，實(shí)際反硝化時(shí)間充足。結(jié)合城市污水處理廠運(yùn)行需求，在將內(nèi)回流比控制在300%時(shí)效果最好，可以將內(nèi)回流比始終控制在300%范圍內(nèi)。

四、總結(jié)

總而言之，為確保污水處理廠能夠更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標(biāo)，從根本上提高實(shí)際生產(chǎn)建設(shè)運(yùn)營期間的綜合效益，需要采用合理方式控制外碳源添加量，注重改變外碳源投加點(diǎn)，從根本上提高碳源利用率。依照生物脫氮除磷理論，對(duì)污水處理期間的回流去向進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。注重評(píng)估不同回流時(shí)脫氮效果，不斷優(yōu)化外碳源投加比配置方案，確保技術(shù)方案的可行性，確保污水處理廠能夠在推動(dòng)地區(qū)可持續(xù)發(fā)展過程中發(fā)揮出重要作用。