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解决城镇污水处理厂生物脱氮除磷所需碳源不足的方法综述

北极星环保网来源:广东化工 李桂荣2018/6/4 11:19:16我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:污水处理 脱氮除磷 外加碳源

北极星环保网讯:中国污水处理厂多采用生物脱氮除磷工艺,碳源一直是传统生物脱氮除磷工艺的控制因素,碳源是微生物生长必须的营养元素,主要消耗于释磷、反硝化和异养菌代谢。中国有相当一部分污水处理厂的进水都存在碳源含量低,造成出水脱氮除磷效果较差。因此有效解决城市污水处理厂碳源不足问题,是提高污水脱氮除磷效率从而实现达标排放的有效途径。

文章拟从内碳源和外加碳源两个方面,对城镇污水处理厂碳源的开发利用进行分析。

1内碳源

内碳源是指存在于污水处理系统本身的碳源。包括原污水中的可生物降解溶解性有机碳,从原污水中分离出来的颗粒态慢速降解有机物(初沉污泥)和活性污泥微生物死亡或破裂后自溶释放出来的可被利用的基质。在中国节能减排的环保政策指引下,内碳源的有效开发利用便显得尤为迫切。不但可以减少废物排放量,还可以有效提高生物脱氮除磷效果,可谓一举两得。

1.1多点进水

也称为分段进水活性污泥法,污水经过简单的物理处理后,直接进入生物池。早期采用多点进水方式的目的是减少生物池需氧量和供氧量的差异,起到节能降耗的作用。目前采用该方式的目的一方面是增加脱氮除磷段的碳源含量,同时也是消耗污泥回流和硝化液回流所携带的剩余的溶解氧,优化脱氮除磷的反应环境,从而提高处理效果。这种运行方式目前逐渐受到了一些新建和改扩建的污水厂的青睐,如郑州市新建的某污水处理厂就是采用多点进水的改良型UCT工艺,排放标准执行一级A的排放标准。

这种运行方式由于是增加了进水点,从而增加构筑物池容和管线系统,无疑会带来系统相对复杂,反应池容积和建设投资的增加,运行管理难度增大等问题,相对于提高处理效果来讲,这些弊端也是可以忽视的。

1.2初沉池的合理设置

常规来讲,初沉池是设置在沉砂池之后的另一个非常重要的物理法处理单元,其作用是进一步去除沉砂池不能去除的更加细小的无机颗粒,可去除10%~20%的有机物,还具有一定的水解酸化的作用,从而减少后续生物处理单元的负荷,对提高处理效果起到了重要的促进作用。然而初沉池的设置同时也带来了后续脱氮除磷处理阶段碳源量更低的问题,尤其是对于某些进水低C/N的污水厂来讲,其碳源不足的矛盾将更加突出。这无疑使得关于初沉池的设置与否陷入了两难的尴尬境地。业内关于是否取消初沉池的讨论也是不绝于耳。据笔者的调查了解,目前初沉池的设置与否归纳为以下三种主要方式:

(1)直接取消初沉池。目前相当一部分污水厂(如现阶段较为流行的延时曝气氧化沟工艺),是污水经过沉砂池之后,直接进入生物池。这种做法的优势是减少了初沉池的建设投资,简化了处理流程,对于缓解建设单位的资金和占地规划紧张状况起到积极作用。笔者认为这种方式对于进水SS浓度较低且波动不大的污水厂无疑是个不错的选择。

(2)可在初沉池环节处设置超越管,根据实际进水情况决定是否取消初沉池,以解决脱氮除磷系统中有机碳源不足的状况。笔者认为,这种方式更适合进水SS浓度波动较大的污水厂。即当进水SS浓度较高时,开启初沉池进一步降低SS;当进水SS浓度较低时,开启超越管超越初沉池来减少有机物的损失。以期增加后续处理工艺中有机碳源的含量。

(3)减少初沉池的水力停留时间。常规来讲,初沉池的水力停留时间为1~2h,有些业内人士提出将初沉池的停留时间减少至0.5~1h[1],或者适当提高沉砂池池的水力停留时间,这样可以在一定程度上缓解取消初沉池所带来的一系列弊端。

这三种方式各有利弊,需要设计和建设单位根据进水的实际情况以及具体的建设情况,进行合理的设计和建设。

1.3增设厌氧水解酸化池

改进脱氮除磷工艺,目前常用的主要方式是在脱氮除磷反应器前增加厌氧水解酸化池(段)。在厌氧水解酸化阶段,大分子有机物质转化为简单的化合物并分泌到细胞外,主要产物有挥发性脂肪酸(VolatileFattyAcids,VFAs),醇类,乳酸等,削减待处理污水的有机负荷,改善了污水的可生化性,提高后续处理的效率。梁存珍等[2]采用水解酸化-反硝化-硝化的组合工艺对土霉素废水进行了实验室规模的连续处理。

废水经过厌氧水解,反硝化速率从0.31kg/m3˙d增加到0.45kg/m3˙d,提高了45.2%。这类研究成果为实际工程的推广和应用提供了有力的技术支持,如郑州市某污水处理厂在氧化沟前设置前置缺氧池(前置反硝化池)和厌氧池,10%的进水直接进入前置缺氧池段给回流污泥提供反硝化所需碳源,在厌氧池内,大分子和难降解的物质转化为易于生物降解的物质为聚磷菌提供碳源。改良型氧化沟和改良型A2/O等均是在此基础上演化而来,有一些新建和改扩建的污水处理厂也积极采纳了这种方式,并取得了较好的处理效果。

结果表明,将水解酸化过程作为低浓度城市污水生物脱氮工艺的预处理工艺可以为反硝化段补充一定量的碳源,有效提高脱氮效率。考虑到水解池的建设运行费用,以及一些地区废水的实际情况,还需要综合处理效果和经济费用等因素因地制宜地确定运行工艺及工艺条件。

延伸阅读:

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