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環(huán)保知識

碳源不足,乙酸鈉又吃不起 脫氮除磷效果該如何提高

發(fā)布時間:2023年12月27日 16:41 作者:管理員 點擊數(shù):次


來源:環(huán)保技術(shù)項目對接


污水處理廠多采用活性污泥法進行處理,主要工藝形式有AAO、SBR等。這些工藝處理效果雖好,但由于市政污水的C/N低,常常存在進水碳源無法滿足脫氮除磷需求的問題,均需通過外加碳源等其他手段措施來保證出水TN、TP的穩(wěn)定達標。

但毫無疑問,這會使得污水處理廠的運行成本和運行管理費用大大提升。因此每隔一段時間,水圈都會收到很多水友的私信:

碳源吃不起,如何降低污水廠碳源成本?

如何解決城鎮(zhèn)污水處理廠脫氮除磷所需碳源不足的問題?

碳源不足的情況下,如何提高脫氮除磷的效果?

本文結(jié)合以上這些常見問題總結(jié)出如下8個低碳源污水處理優(yōu)化措施。

01.調(diào)整碳源投加方式

外加碳源主要保證缺氧段有充足的有機物供反硝化細菌利用,從而提高脫氮效率。

基于此,我們在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)有運行人員將甲醇投加點從A2/O池厭氧段進水口調(diào)整至缺氧段,并對甲醇用量進行合理調(diào)節(jié)(當進水濃度以及C/N值低、出水TN值出現(xiàn)上升趨勢時,加大投加量,反之則減少投加量),同時進行相應(yīng)的工藝調(diào)控以滿足生產(chǎn)運行需求,確保出水水質(zhì)達標。

碳源投加點調(diào)整前,甲醇首先在厭氧段消耗一部分,再進入缺氧段進行反硝化;而調(diào)整后,甲醇全部用于反硝化,避免了厭氧段對甲醇的消耗,從而使甲醇用量大幅下降。

從結(jié)果數(shù)據(jù)來看,該污水處理廠甲醇日均用量減少了約45.9%,大大降低了運行成本。同時,甲醇用量減少后,各項水質(zhì)參數(shù)均能達標。

02.改進傳統(tǒng)水處理工藝

1.AAO工藝改進

◎ 在沉降區(qū)旁邊依次設(shè)置厭氧除磷區(qū)和低氧曝氣區(qū),形成一體化設(shè)置。這樣有利于提高工作效率,縮短污水處理時間。

◎ 充分利用空氣壓力的原理,建立一個空氣推流區(qū)前端的低氧曝氣區(qū)域,提供自然力量并減少能源消耗和沖擊載荷。

◎ 獨特的溶解氧控制系統(tǒng),可以加強對COD、總氮TN和總磷TP的去除。它是低碳源城市污水處理的主要工藝。

2.SBR工藝改進

SBR工藝是對活性污泥法的一種改進其具有操作簡單、流程少、成本低、固液分離效果好、脫氮除磷效果好以及耐沖擊負荷性強的優(yōu)勢,適用于水量小的企業(yè)廢水處理。

值得一提的是,在改進SBR工藝的基礎(chǔ)上還可以加入一段預(yù)缺氧區(qū),將外回流帶來的亞硝酸在預(yù)缺氧區(qū)域進行反硝化,為后續(xù)的厭氧釋磷提供更好的厭氧環(huán)境。

當預(yù)缺氧區(qū)進水中的原水有機物發(fā)生一定程度的水解反應(yīng)后,更容易被聚磷菌所高效利用。同時增加預(yù)缺氧區(qū)為原水在碳源的分配上提供更多的選擇權(quán)。

這樣能夠優(yōu)化原水分配過程中碳源的選擇,還能將市政污水的碳源集中處理,從而提升整個污水的優(yōu)化效率,提高水資源的循環(huán)使用率。

03.分段進水活性污泥法

在實際工作中,我們更喜歡把這個方法叫做多點進水。

早期采用多點進水是為了減少生物池需氧量和供氧量的差異,起到節(jié)能降耗的作用。但目前采用該方式的目的主要有兩方面:

◎ 一是增加脫氮除磷段的碳源含量;

◎ 二是通過消耗污泥回流和硝化液回流所攜帶的剩余溶解氧,來優(yōu)化脫氮除磷的反應(yīng)環(huán)境,從而提高處理效果。

值得一提的是,我們走訪的某家污水處理廠就是采用多點進水的改良型UCT工藝。

同時我們也發(fā)現(xiàn),這種運行方式也存在著明顯的缺陷。比如由于是增加了進水點,既增加了構(gòu)筑物池容和管線系統(tǒng),這無疑會帶來反應(yīng)池容積和建設(shè)投資增加,運行管理難度增大以及系統(tǒng)復(fù)雜化等問題。

不過話又說回來,正所謂瑕不掩瑜,相對于提高脫氮除磷處理效果來講,這些缺陷完全是可以忽略。

04.增設(shè)厭氧水解酸化池

一般來說,改進脫氮除磷工藝,比較常用的方式就是在脫氮除磷反應(yīng)器前增加厭氧水解酸化池(段)。

這是因為在厭氧水解酸化階段,大分子有機物質(zhì)會轉(zhuǎn)化為簡單的化合物并分泌到細胞外,如此一來便可以削減待處理污水的有機負荷,改善污水的可生化性,從而提高后續(xù)處理的效率。

以調(diào)研中的某家污水處理廠為例,其在在氧化溝前設(shè)置前置缺氧池(前置反硝化池)和厭氧池,10%的進水直接進入前置缺氧池段給回流污泥提供反硝化所需碳源,而在厭氧池內(nèi),大分子和難降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于生物降解的物質(zhì)為聚磷菌提供碳源。

除此之外,還有很多實際案例都表明,將水解酸化過程作為低濃度城市污水生物脫氮工藝的預(yù)處理工藝可以為反硝化段補充一定量的碳源,有效提高脫氮效率。

不過在這里,還是有必要提醒大家一句,考慮到水解池的建設(shè)運行費用,以及一些地區(qū)污水的實際情況,使用此方法還需綜合處理效果和經(jīng)濟費用等因素,做到因地制宜。

05.合理設(shè)置初沉池

關(guān)于初沉池的介紹此處就不多說了,大家都比較清楚。

其作用就是進一步去除沉砂池不能去除的更加細小的無機顆粒,可去除10%~20%的有機物,同時它還具有一定的水解酸化的作用,從而減少后續(xù)生物處理單元的負荷,對提高處理效果起到了重要的促進作用。

但是,關(guān)于初沉池的設(shè)置就有必要和大家好好嘮嘮了,畢竟其在一定程度上導(dǎo)致了后續(xù)脫氮除磷處理階段碳源量更低的問題的出現(xiàn)。

目前初沉池的設(shè)置與否主要有三種方式,它們各有利弊,需要設(shè)計和建設(shè)單位根據(jù)進水的實際情況以及具體的建設(shè)情況,進行合理的設(shè)計和建設(shè)。

1.直接取消初沉池

這種方式對于進水SS濃度較低且波動不大的污水廠無疑是個不錯的選擇。

比如,目前就有很多污水廠(如現(xiàn)階段較為流行的延時曝氣氧化溝工藝),是污水經(jīng)過沉砂池之后,直接進入生物池。

這種做法的優(yōu)勢很明顯,既減少了初沉池的建設(shè)投資,簡化了處理流程,對于緩解建設(shè)單位的資金和占地規(guī)劃緊張狀況起到了積極作用。

2.在初沉池環(huán)節(jié)處設(shè)置超越管

從實踐經(jīng)驗來看,這種方式更適合進水SS濃度波動較大的污水處理廠。

當進水SS濃度較高時,可以開啟初沉池進一步降低SS;而當進水SS濃度較低時,可以開啟超越管超越初沉池來減少有機物的損失,以此增加后續(xù)處理工藝中有機碳源的含量。

3.減少初沉池的水力停留時間

一般來說,初沉池的水力停留時間是1~2h。

但有些水友提出了不一樣的想法,即將初沉池的停留時間減少至0.5~1h,或者適當提高沉砂池池的水力停留時間。

因為這樣做,可以在一定程度上緩解取消初沉池所帶來的一系列弊端。

06.利用污泥開發(fā)碳源

顧名思義,采用這種方法不僅能在一定程度上解決污泥的處置問題,還能在一定程度上解決污水廠碳源不足的問題,真正意義上地實現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化和資源化。

不過,在此需要特別說明的是,由于污泥微生物的細胞壁是一種穩(wěn)定的半剛性結(jié)構(gòu),很難通過直接厭氧水解產(chǎn)酸,因此只有對污泥進行預(yù)處理,才能破壞污泥的絮體結(jié)構(gòu)、細胞壁,使其胞內(nèi)物質(zhì)能夠有效地釋放出來,獲得可溶解性有機物,進而水解產(chǎn)生VFAs。

近幾年發(fā)展起來的污泥預(yù)處理方法有:物理法(高壓噴射法、珠磨法、超聲波法、加熱法),化學(xué)法(臭氧氧化法、氯氣氧化法、濕式氧化法)、生物法及一些組合方法。

07.合理篩選外部碳源

在篩選外碳源的過程時,要保證外碳源的質(zhì)量。外部碳源根據(jù)其來源主要分為兩類,一是傳統(tǒng)的碳源包括甲醇、糖等有機物;二是有機污水碳源,如啤酒廢水等工業(yè)廢水、垃圾滲濾液。

不同類型的有機物在生物系統(tǒng)中有著各自的循環(huán)代謝方式,利用效率也自然不同。因此,碳源的來源和利用效率都是篩選中重點考察的因素。

通過實踐分析得知,活性污泥對于不同的碳源會表現(xiàn)出不同的反硝化效率,并且降解時間、降解程度都有所不同,在反硝化過程中加入乙酸鈉效果會更好。


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同時,大量研究表明,乙酸反硝化反應(yīng)速率要高于葡萄糖以及乙醇,因此,在篩選外部碳源時,需要根據(jù)具體的污水處理項目采取多種方法進行試驗,根據(jù)最終的處理效果和經(jīng)濟效益選擇最合適的外部碳源。

08.其他技術(shù)的應(yīng)用

1.短程硝化反硝化

在傳統(tǒng)理論中主要依靠的是亞硝化細菌和硝化細菌兩種微生物轉(zhuǎn)化氨氮。

若需要對兩種方式進行生態(tài)選擇,需要在污泥中使亞硝化細菌轉(zhuǎn)變成為優(yōu)勢菌群,并淘汰或減少硝化細菌數(shù)量,在亞硝化階段充分發(fā)揮硝化作用,然后直接對其進行反硝化處理,該種方式能夠顯著縮短脫氮的反應(yīng)進程。

該工藝在實際應(yīng)用中能夠有效節(jié)省能源,與傳統(tǒng)工藝相比,減少大約40%左右的碳源。

2.CANON工藝

CANON工藝也被稱為生物膜內(nèi)自養(yǎng)脫氮工藝,其原理為:

生物膜內(nèi)亞硝酸細菌在好氧下把氨氧化成亞硝酸鹽;厭氧氨氧化菌在厭氧條件下把氨和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化成氮氣;利用亞硝酸細菌和厭氧氨氧化菌的協(xié)同作用,最終把氨氧化成氮氣。

CANON工藝反應(yīng)無需有機碳源,能夠在完全無機的環(huán)境中進行,這樣可以有效節(jié)省100%的外碳源,以及66%的供氣量。

3.厭氧氨氧化技術(shù)

厭氧氨氧化主要指的是細菌在溶氧濃度較低的前提下,通過細胞內(nèi)的新陳代謝,促進亞硝酸鹽與氨之間發(fā)生生物氧化的還原反應(yīng),從而使氮氣脫除水。

該種方式在實際應(yīng)用過程中具有節(jié)省碳源、節(jié)約能耗以及細菌合成量少等特點,因而受到污水處理廠的關(guān)注。

厭氧氨氧化細菌主要是利用氨與亞硝酸根的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生能源,并且空氣中的二氧化碳作為碳素的細菌,不需要額外添加有機碳源,具有較為明顯的應(yīng)用價值。

但其缺陷在于培養(yǎng)以及馴化厭氧氨氧化菌的過程較為困難,對環(huán)境要求非常嚴格。

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