生活污水處理廠進水碳源不足與總氮去除的研究

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（汕頭市潮南區(qū)廣業(yè)練江生態(tài)環(huán)保有限公司，廣東 汕頭 515100）

隨著城市化的不斷發(fā)展，城市生活污水排放量不斷上升，使得生活污水處理廠必須要做好污水處理工作。而對生活污水處理廠進水碳源不足和總氮去除進行研究分析，能為污水處理廠補充碳源和總氮去除提供依據(jù)，繼而為污水處理提供便利，使其符合地表水五類水質標準，保障城市用水安全。

1 生活污水處理廠進水碳源現(xiàn)狀

現(xiàn)階段生活污水廠進水水質中總氮含量較高，使得進水碳源不足，導致污水中碳氮出現(xiàn)不均衡的情況，嚴重影響污水處理效果。同時由于進水碳源不足，造成污水可硝化性低，不利于對污水進行硝化反應，影響污水硝化效率，使得污水處理效果不佳。另外由于污水中的總氮含量過多，但污水中碳源又不足，導致工作人員在進行生活污水處理時，必須向污水當中加入外加碳源，只有這樣才能確保污水處理工作能夠有序進行。但是這種方式不僅會提升生活污水廠處理污水的成本，還會對污水處理效果造成影響，導致出水水質不符合相關標準。

不僅如此，因為進水碳源不足，使得工作人員需要加入外加碳源，但由于各種外加碳源的反硝化效率不同，甚至脫氮的效果也各不相同，很容易導致總氮排放不符合相關標準。

2 生活污水處理廠進水碳源不足的解決方法

2.1 傳統(tǒng)外加碳源

2.1.1 低分子醇

現(xiàn)階段，當生活污水廠進水碳源不足時，需要向污水中施加低分子有機物補充碳源[1]，以此確保生活污水中擁有充足的碳源，使其在經過處理后能夠符合地表水五類水質標準。其中應用最為廣泛的低分子有機物是甲醇，通過研究，實驗人員發(fā)現(xiàn)當使用甲醇作為外加碳源時，能夠提升生活污水中的反硝化效率，從而為后續(xù)的脫氮工作打下基礎。

不過如果以甲醇為外加碳源，會使生物脫氮出現(xiàn)滯后情況，導致脫氮的效率降低，不利于脫氮工作的進行[2]。在條件一致的前提下，相關人員對飲用水進行檢測，能夠明顯發(fā)現(xiàn)乙酸以及葡萄糖的反硝化效率沒有太大差別，而甲醇的反硝化速度則相對較慢。

另外，由于甲醇是一種致命的化學物質，不僅運輸難度大，而且造價成本高，因此目前生活污水廠在進水碳源不足時，通常會選擇用乙醇來替代甲醇，以此來補充污水中的碳源。這樣做不僅可以為污水補充足夠的碳源，方便后續(xù)的污水處理工作，確保處理后的污水符合相關標準，還可以降低污水處理的成本。

2.1.2 低分子酸

由于乙酸擁有良好的反硝化效率，使得乙酸經常被各大生活污水處理廠作為外加碳源來使用[3]。而且與其他外加碳源不同，將乙酸作為外加碳源，可以在最大程度上降低出水中的NO2-N，使其能夠符合污水排放標準。但需要注意的是，乙酸作為外加碳源，易導致處理好的污水中乙酸含量高，使得出水品質降低。

相較于其他外加碳源，低分子有機物因為碳源分子相對較小，所以其對污水的反硝化速度快，十分適合作為外加碳源加入污水當中。不過將低分子有機物作為外加碳源同樣存在很多問題，這嚴重影響了對低分子有機物的進一步研究。而且在使用低分子有機物作為外加碳源時，不僅污水處理的成本較高，還容易使處理后的污水出現(xiàn)有機物超標的情況，導致出水不符合相關標準。

2.1.3 糖類物質

糖類物質也是很好的外加碳源，而且相較于其他外加碳源，糖類物質不僅有著良好的污水處理效果，而且都是日常生活中經常遇到的化工原料，能夠有效降低污水處理成本。尤其是葡萄糖，除了能夠提高反硝化效率，還可以方便脫氮工作的開展。因此糖類物質被作為外加碳源并廣泛應用于污水處理當中，以此來提高污水處理效果，確保出水排放符合相關標準，保障城市生產生活用水。但需要注意的是，由于糖類物質的分子量相對較大，很容易導致微生物快速生長，從而對反應器造成損壞，影響污水處理工作的開展。

不僅如此，研究還發(fā)現(xiàn)將糖類物質作為外加碳源進行污水處理，出水的水質僅符合二級排放標準，而將低分子有機物作為外加碳源進行污水處理，出水水質則滿足一級排放標準。因此將糖類物質作為外加碳源時，雖然能夠解決生活污水廠進水碳源不足的問題，卻無法使生活污水廠更好地進行污水處理工作，難以提高出水水質。

2.2 新型外加碳源

2.2.1 天然固體有機物

天然固體有機物是一種新型外加碳源，不僅材料眾多，而且價格較低，能夠有效降低生活污水處理成本。例如：我們日常生活中經常見到的蘆葦、麥稈等都可以作為新型外加碳源加入污水中，補充污水中的碳源。另外，因為固體有機物中含有大量的纖維素，并且擁有豐富的營養(yǎng)物質，因此能夠有效提高污水反硝化反應，提高污水處理效果，為后續(xù)的脫氮工作打下基礎，確保出水水質可以符合相關標準。

2.2.2 可生物降解聚合物

現(xiàn)階段，對于可生物降解聚合物的研究還不完善，能夠作為外加碳源的可生物降解聚合物較少。不過研究發(fā)現(xiàn)，將生物材料作為外加碳源，進行生活用水處理，能夠擁有不錯的脫氮效果，使出水水質符合生活飲用水標準。因此未來生活污水廠在外加碳源時，可以加強對生物材料的使用，以此提高反硝化效率，增強污水處理效果，提高污水水質。

2.2.3 初沉污泥的水解產物

初沉污泥的水解產物也是一種新型的外加碳源，這是因為水解產物內包含大量的有機成分，將其加入到污水中，能夠加快反硝化反應，并且將初沉污泥的水解產物作為外加碳源，能夠有效降低污水處理成本，所以水解產物被廣泛應用在污水處理當中，為提高污水處理效果，保障出水水質發(fā)揮了重要作用。而且不管是初沉污泥還是二沉池污泥都可以通過水解，將污泥中所包含的產物轉變?yōu)榉聪趸荚矗源藖頌槲鬯a充碳源，解決污水碳源不足的問題，確保污水中碳氮均衡，保障出水水質符合相關標準。

不僅如此，相較于傳統(tǒng)外加碳源，水解產物脫氮效果顯著，能夠有效降低碳源成本，使出水水質符合相關標準。這是因為相較于其他補充碳源的方法，初沉污泥的水解產物生產成本低廉，并且容易制作，所以污水處理廠在使用初沉污泥補充碳源時，只需要在污水處理廠周圍建立一個污泥池，不僅能夠節(jié)省運輸費用，也可以有效降低碳源成本。

2.2.4 工業(yè)廢水

生活污水廠的進水碳源不足時，工作人員還可以將工業(yè)廢水作為外加碳源，加入到生活污水當中，以此提高污水中的碳源含量，加強污水處理效果。通過這種方式，不僅能夠最大程度上增加外加碳源的經濟效益，而且可以有效降低工業(yè)廢水處理成本。例如：可以將啤酒廢液、造紙廢液等工業(yè)廢水作為外加碳源，加入生活污水當中，以此提高反硝化效率，確保出水水質能夠符合地表水標準，保障城市生產和生活用水。但工業(yè)污水的水質情況及投加量將影響生活污水的處理效果，相關人員需對工業(yè)污水進行嚴格的分析及控制[4]。

總而言之，當污水中碳氮不均衡，相關人員可以采取多種方式來補充進水碳源，以此確保污水中碳源充足，為后續(xù)的污水處理工作打下基礎。但需要注意的是，工作人員在補充進水碳源時，必須要根據(jù)污水處理廠的實際情況，科學、合理地選擇合適方法，在保障出水水質的前提下，盡可能降低補充碳源成本，提高污水處理廠的經濟效益。同時為了總氮去除工作能夠有序進行，工作人員在補充進水碳源時，還需要考慮總氮去除效果，方便總氮去除工作開展，確保出水水質符合相關標準，從而滿足城市生產和生活對水源的需求。

3 生活污水處理廠總氮去除工藝

3.1 A2/O工藝

工作人員在使用A2/O工藝進行總氮去除工作時，需要分三個環(huán)節(jié)完成，第一個環(huán)節(jié)為好氧環(huán)節(jié)，在這一環(huán)節(jié)中工作人員必須加強對硝化細菌的使用，最大程度上發(fā)揮其作用，從而使污水中的氨氮以及有機氨氮進行化學反應，使其最終變成硝酸鹽，為后續(xù)的反硝化工作打下基礎；第二個環(huán)節(jié)為缺氧環(huán)節(jié)，在這一環(huán)節(jié)中工作人員需要借助反硝化反應，將好氧環(huán)節(jié)中形成的硝酸鹽轉變成氮氣；最后一個環(huán)節(jié)為脫氮除磷環(huán)節(jié)，當污水中最后的硝酸鹽轉變成氮氣后，工作人員便可以進行脫氮去除工作，將氮氣排放出去，從而完成脫氮工作。

另外研究發(fā)現(xiàn)，通過A2/O工藝進行總氮去除工作，能夠有效確保污水處理工作符合相關要求，提高污水處理效果，使生活污水廠出水水質滿足排放標準。因此有必要加強對A2/O工藝的應用，以此加強對生活污水的處理，保障脫氮去除工作能夠順利進行。

3.2 氧化溝工藝

由于氧化溝工藝特征之間存在差異，因此可以將氧化溝工藝劃分為氧化渠以及循環(huán)曝氣池兩種工藝。這種總氮去除方法起源于荷蘭，是一種活性污泥法。但需要注意的是，在使用氧化溝工藝進行總氮去除時，工作人員必須要搭配連續(xù)式反應池，只有這樣才能確?？偟コ樌M行及符合相關標準。并且通過這個設備，氧化溝工藝可以讓污水產生化學反應，使污水始終保持循環(huán)流動。不僅如此，在使用氧化溝工藝進行總氮去除工作時，工作人員還需要搭配曝氣以及攪動裝置，從而對污水流動方向進行調控。而且通過這兩個裝置，工作人員能夠讓反應器中的混合液朝著設置方向流動的同時產生化學反應，讓污水一直處于循環(huán)狀態(tài)，從而完成總氮去除工作，確保出水水質符合相關標準。

3.3 CASS工藝

CASS工藝又被稱為循環(huán)活性污泥工藝，是由SBR技術演變形成的工藝，是一種綜合性較強的污水處理技術，能夠有效完成總氮去除工作，降低污水中的氮含量，保證出水水質。而且相較于其他總氮去除工藝，CASS工藝不僅操作簡單、運行靈活，還具有良好的可靠性，能保障總氮去除效果。同時CASS工藝因為運行成本低以及使用范圍廣，被廣泛應用于污水處理，并發(fā)揮著至關重要的作用。但需要注意的是，CASS工藝控制方式單一，通常以時序控制作為主要控制方式，因此在處理污水時存在明顯的缺點，所以工作人員在采用CASS工藝進行總氮去除工作時，需要結合污水的種類開展去除工作，才能在最大程度上發(fā)揮出CASS工藝的作用。

4 A2O氧化溝實驗分析

4.1 實驗概況

本次實驗對象為某市生活污水處理廠，在對生活污水進行總氮去除工作時，工作人員采用氧化溝工藝對氮氣進行處理，以此保證污水處理效果，保障出水水質。而且氧化溝工藝是二級處理工藝，可以使出水水質的標準達到一級B。

4.2 進出水水質分析

通過調查，實驗人員發(fā)現(xiàn)在污水處理廠一期工程建設完成后，污水處理廠連續(xù)6年的進水水質符合相關要求，是不易產生生化反應的污水。但需要注意的是，進水的總氮含量過高，導致污水中的碳氮比出現(xiàn)失衡。同時污水處理廠的出水水質符合相關標準，能夠用于生產及生活用水，但是總氮的排放量過低，無法滿足相關標準。采用氧化溝工藝對總氮進行處理時存在弊端，難以科學、有效地進行污水處理，使得總氮去除效果不佳，難以符合相關標準，嚴重影響了污水處理廠的處理效率。

4.3 促進總氮達標的有效措施

由于該污水處理廠的進水總氮含量過高，導致污水中的碳氮不均衡，并且傳統(tǒng)的氧化溝工藝無法有效解決這一情況，因此工作人員必須根據(jù)污水處理廠的實際情況，科學、合理地把控進水水質，避免出現(xiàn)碳氮失調的問題。同時還需要對氧化溝工藝進行優(yōu)化升級，提升氧化溝工藝的總氮去除效果，確?？偟欧帕糠舷嚓P標準。

為此工作人員需要對污水處理廠的污水收集系統(tǒng)進行優(yōu)化，并禁止生化性較差的污水進入污水處理廠，讓各工廠在處理好廢水后直接進行排放工作，同時還要優(yōu)化升級城市污水管網(wǎng)，讓城市污水能夠分流，使污水處理廠內的污水擁有良好的生化性，通過這種方式能夠有效降低進水水質的總氮含量，確保污水碳氮均衡，從而使總氮去除能夠符合相關標準。

同時，工作人員還要對氧化溝工藝進行改良，更換反應器中的單速轉刷，用潛水推進器取代雙速轉刷，同時在反應器中安裝溶解氧裝置，以此對流動的污水進行檢測，通過這種方式可以最大程度上發(fā)揮出氧化溝工藝的作用，使其能夠更好地進行總氮去除工作，滿足總氮排放量相關標準。另外在對氧化溝工藝進行改良后，能夠讓原污水、回流污水以及內回流混合液共同流進厭氧區(qū)中，有效提高反硝化效率，促進聚類菌完成釋磷，從而提升總氮去除效果，使出水水質能夠符合相關標準。如圖1所示。

圖1 A2O氧化溝工藝

4.4 污水收集系統(tǒng)改造后的進水水質分析

當污水收集系統(tǒng)優(yōu)化完成后，實驗人員對當?shù)厣钗鬯M行研究，發(fā)現(xiàn)污水處理廠的進水水質總氮含量降低，并且污水中可生化性的占比得到顯著提高，污水中碳氮均衡，能夠滿足總氮去除標準，保障出水水質符合相關標準。

4.5 深度處理工藝分析

所謂深度處理工藝是指把城市污水以及工業(yè)廢水通過一級和二級處理后，為了讓污水符合地表五類水標準，對處理過的水資源進行深度處理，確保其能夠符合出水水質標準。深度處理工藝主要包括磁混凝、纖維轉盤濾池、高效沉淀池、MBR膜池等工藝，能夠有效去除水資源中殘留的懸浮物，改善水質，降低水資源中BOD和COD的含量，消除水源中的有毒物質，保障出水水質。在對水資源進行深度處理時，工作人員可以根據(jù)水資源的實際情況，采取不同的工藝對污水進行處理，從而確保其水質符合相關標準。

深度處理工藝能夠得到廣泛應用，其根本原因是當前水資源緊張及相關部門對環(huán)保的要求更加嚴格，所以各大污水處理廠紛紛采用深度處理工藝，不僅能夠減少污水排放，保護生態(tài)環(huán)境，還能緩解水資源短缺的情況，保障城市生產及生活用水。

5 結論

綜上所述，要提升生活污水處理廠補充進水碳源以及總氮去除技術水平，工作人員需要綜合考慮各種外加碳源方法和總氮去除工藝，從而選擇有利方案，并在此基礎上，有效整合各種外加碳源方法和總氮去除工藝，才能提升生活污水處理廠進水碳源以及總氮去除技術的水平，使出水符合排放標準。