低碳源污水处理优化运行的研究与工程应用

北极星环保网讯:对全国不同地区的市政污水处理厂进水水质统计发现，以碳氮比为主要评价指标，低碳源进水情况普遍存在。低碳源市政污水处理的优化运行技术措施可以从原水碳源深度挖掘和外部碳源优化利用两个方面进行。

溶解氧精确控制、好氧池末端设置脱气区等措施在节省碳源方面具有有益效果。在传统生化处理工艺的厌氧段前增加预缺氧进行改良，采用预缺氧-厌氧两段分配进水，或采用厌氧-缺氧沿程分段进水，可平衡生化脱氮除磷对碳源的利用，提高原水碳源利用效率。

应用反硝化速率进行外部碳源效率评价是经济有效的碳源筛选技术手段，配合碳源精确投加系统，可最大化实现外部碳源投加的降本增效。

随着国内大部分受纳水体的环境容量变小，以及愈加严格的环境政策，越来越多的市政污水处理厂出水水质要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）的一级A标准，并有进一步提高标准的趋势。

按照《室外排水设计规范》（GB 50014-2006）建议的生物脱氮的污水碳氮比BOD5/TKN>4，目前我国不同地区均存在原水碳源不足、碳氮比低的情况，氮磷达标排放存在难度大和达标成本高的问题。

国内大部分市政污水处理厂采用AAO、氧化沟、SBR等3大类工艺及其变形工艺，主要为生物脱氮除磷方式。反硝化脱氮和生物除磷涉及的微生物大部分是异养细菌，对碳源有竞争，当进水碳源不足时，该矛盾尤其突出。为保证出水达标，通常采用外加碳源的方式提高脱氮除磷效率，增加化学除磷措施保障出水TP达标，两类药剂的投加增加了污水处理成本。

因此开发适应低碳源进水的高效低耗脱氮除磷技术具有重要意义。低碳源污水处理可以通过优化工艺参数和控制方式，提升原水碳源的利用效率，从而强化生物脱氮除磷效果并节约运行成本。

当系统原水碳源不足以完成脱氮要求时，需要投加外部碳源。针对外加碳源的优化控制方式包含碳源种类的筛选、投加点位的选择和投加量精细化等。

本文对国内不同地区的污水处理厂进水碳源情况进行了统计和调研；针对原水碳源不足的水厂采用不同的技术手段进行了试验研究和工程应用，从工艺优化与碳源高效利用等方面分析提出了低碳源市政污水高效达标的技术措施。

1 市政污水低碳源情况分析

为研究不同地区市政污水的碳源情况，分别选定京津冀地区和云南地区的典型污水处理厂进水进行统计分析。京津冀地区的11座市政污水处理厂原水BOD5/TN不足4的有8座，占72.7%，见图1a。

南方市政污水的碳氮比较北方更低，对云南地区的13座污水处理厂的进水进行分析，见图1b，只有一座污水处理厂的进水BOD5/TN超过4，低碳氮比污水占比达到90%以上。郭泓利等选取国内分布在19个省市自治区的127 座污水处理厂的进水水质进行了统计分析，80%的污水处理厂BOD5/TN＜3.6，仅10%的污水处理厂大于4。

韦启信等基于住房和城乡建设部城镇污水处理数据管理系统的水质数据也表明，我国70%左右的城镇污水处理厂进水BOD5/TN低于4，且南方城市较北方城市碳氮比更低。因此碳源不足的问题在全国范围内普遍存在。

2 原水碳源高效利用优化措施

2.1传统工艺的改良

改良型的AAO、氧化沟和SBR工艺，是在传统工艺的前段增加一段预缺氧区（SBR工艺是在时间顺序上增加一段缺氧反应时间），主要目的是将外回流带来的NO-3-N在此区域进行反硝化，为后段的厌氧释磷创造更好的厌氧环境；同时预缺氧段进水中的原水有机物进行一定程度的水解后，更容易被聚磷菌利用。同时，增加预缺氧区，原水在碳源分配上将具有更多的选择性，有利于污水处理厂在运行时摸索出最佳的碳源分配方式，将原水碳源利用最优化。

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