生活污水处理厂进水碳源不足与总氮去除的研究

2022-11-15许海康

皮革制作与环保科技 2022年18期

许海康

（汕头市潮南区广业练江生态环保有限公司，广东汕头 515100）

随着城市化的不断发展，城市生活污水排放量不断上升，使得生活污水处理厂必须要做好污水处理工作。而对生活污水处理厂进水碳源不足和总氮去除进行研究分析，能为污水处理厂补充碳源和总氮去除提供依据，继而为污水处理提供便利，使其符合地表水五类水质标准，保障城市用水安全。

1 生活污水处理厂进水碳源现状

现阶段生活污水厂进水水质中总氮含量较高，使得进水碳源不足，导致污水中碳氮出现不均衡的情况，严重影响污水处理效果。同时由于进水碳源不足，造成污水可硝化性低，不利于对污水进行硝化反应，影响污水硝化效率，使得污水处理效果不佳。另外由于污水中的总氮含量过多，但污水中碳源又不足，导致工作人员在进行生活污水处理时，必须向污水当中加入外加碳源，只有这样才能确保污水处理工作能够有序进行。但是这种方式不仅会提升生活污水厂处理污水的成本，还会对污水处理效果造成影响，导致出水水质不符合相关标准。

不仅如此，因为进水碳源不足，使得工作人员需要加入外加碳源，但由于各种外加碳源的反硝化效率不同，甚至脱氮的效果也各不相同，很容易导致总氮排放不符合相关标准。

2 生活污水处理厂进水碳源不足的解决方法

2.1 传统外加碳源

2.1.1 低分子醇

现阶段，当生活污水厂进水碳源不足时，需要向污水中施加低分子有机物补充碳源[1]，以此确保生活污水中拥有充足的碳源，使其在经过处理后能够符合地表水五类水质标准。其中应用最为广泛的低分子有机物是甲醇，通过研究，实验人员发现当使用甲醇作为外加碳源时，能够提升生活污水中的反硝化效率，从而为后续的脱氮工作打下基础。

不过如果以甲醇为外加碳源，会使生物脱氮出现滞后情况，导致脱氮的效率降低，不利于脱氮工作的进行[2]。在条件一致的前提下，相关人员对饮用水进行检测，能够明显发现乙酸以及葡萄糖的反硝化效率没有太大差别，而甲醇的反硝化速度则相对较慢。

另外，由于甲醇是一种致命的化学物质，不仅运输难度大，而且造价成本高，因此目前生活污水厂在进水碳源不足时，通常会选择用乙醇来替代甲醇，以此来补充污水中的碳源。这样做不仅可以为污水补充足够的碳源，方便后续的污水处理工作，确保处理后的污水符合相关标准，还可以降低污水处理的成本。

2.1.2 低分子酸

由于乙酸拥有良好的反硝化效率，使得乙酸经常被各大生活污水处理厂作为外加碳源来使用[3]。而且与其他外加碳源不同，将乙酸作为外加碳源，可以在最大程度上降低出水中的NO2-N，使其能够符合污水排放标准。但需要注意的是，乙酸作为外加碳源，易导致处理好的污水中乙酸含量高，使得出水品质降低。

相较于其他外加碳源，低分子有机物因为碳源分子相对较小，所以其对污水的反硝化速度快，十分适合作为外加碳源加入污水当中。不过将低分子有机物作为外加碳源同样存在很多问题，这严重影响了对低分子有机物的进一步研究。而且在使用低分子有机物作为外加碳源时，不仅污水处理的成本较高，还容易使处理后的污水出现有机物超标的情况，导致出水不符合相关标准。

2.1.3 糖类物质

糖类物质也是很好的外加碳源，而且相较于其他外加碳源，糖类物质不仅有着良好的污水处理效果，而且都是日常生活中经常遇到的化工原料，能够有效降低污水处理成本。尤其是葡萄糖，除了能够提高反硝化效率，还可以方便脱氮工作的开展。因此糖类物质被作为外加碳源并广泛应用于污水处理当中，以此来提高污水处理效果，确保出水排放符合相关标准，保障城市生产生活用水。但需要注意的是，由于糖类物质的分子量相对较大，很容易导致微生物快速生长，从而对反应器造成损坏，影响污水处理工作的开展。

不仅如此，研究还发现将糖类物质作为外加碳源进行污水处理，出水的水质仅符合二级排放标准，而将低分子有机物作为外加碳源进行污水处理，出水水质则满足一级排放标准。因此将糖类物质作为外加碳源时，虽然能够解决生活污水厂进水碳源不足的问题，却无法使生活污水厂更好地进行污水处理工作，难以提高出水水质。

2.2 新型外加碳源

2.2.1 天然固体有机物

天然固体有机物是一种新型外加碳源，不仅材料众多，而且价格较低，能够有效降低生活污水处理成本。例如：我们日常生活中经常见到的芦苇、麦秆等都可以作为新型外加碳源加入污水中，补充污水中的碳源。另外，因为固体有机物中含有大量的纤维素，并且拥有丰富的营养物质，因此能够有效提高污水反硝化反应，提高污水处理效果，为后续的脱氮工作打下基础，确保出水水质可以符合相关标准。

2.2.2 可生物降解聚合物

现阶段，对于可生物降解聚合物的研究还不完善，能够作为外加碳源的可生物降解聚合物较少。不过研究发现，将生物材料作为外加碳源，进行生活用水处理，能够拥有不错的脱氮效果，使出水水质符合生活饮用水标准。因此未来生活污水厂在外加碳源时，可以加强对生物材料的使用，以此提高反硝化效率，增强污水处理效果，提高污水水质。

2.2.3 初沉污泥的水解产物

初沉污泥的水解产物也是一种新型的外加碳源，这是因为水解产物内包含大量的有机成分，将其加入到污水中，能够加快反硝化反应，并且将初沉污泥的水解产物作为外加碳源，能够有效降低污水处理成本，所以水解产物被广泛应用在污水处理当中，为提高污水处理效果，保障出水水质发挥了重要作用。而且不管是初沉污泥还是二沉池污泥都可以通过水解，将污泥中所包含的产物转变为反硝化碳源，以此来为污水补充碳源，解决污水碳源不足的问题，确保污水中碳氮均衡，保障出水水质符合相关标准。

不仅如此，相较于传统外加碳源，水解产物脱氮效果显著，能够有效降低碳源成本，使出水水质符合相关标准。这是因为相较于其他补充碳源的方法，初沉污泥的水解产物生产成本低廉，并且容易制作，所以污水处理厂在使用初沉污泥补充碳源时，只需要在污水处理厂周围建立一个污泥池，不仅能够节省运输费用，也可以有效降低碳源成本。

2.2.4 工业废水

生活污水厂的进水碳源不足时，工作人员还可以将工业废水作为外加碳源，加入到生活污水当中，以此提高污水中的碳源含量，加强污水处理效果。通过这种方式，不仅能够最大程度上增加外加碳源的经济效益，而且可以有效降低工业废水处理成本。例如：可以将啤酒废液、造纸废液等工业废水作为外加碳源，加入生活污水当中，以此提高反硝化效率，确保出水水质能够符合地表水标准，保障城市生产和生活用水。但工业污水的水质情况及投加量将影响生活污水的处理效果，相关人员需对工业污水进行严格的分析及控制[4]。

总而言之，当污水中碳氮不均衡，相关人员可以采取多种方式来补充进水碳源，以此确保污水中碳源充足，为后续的污水处理工作打下基础。但需要注意的是，工作人员在补充进水碳源时，必须要根据污水处理厂的实际情况，科学、合理地选择合适方法，在保障出水水质的前提下，尽可能降低补充碳源成本，提高污水处理厂的经济效益。同时为了总氮去除工作能够有序进行，工作人员在补充进水碳源时，还需要考虑总氮去除效果，方便总氮去除工作开展，确保出水水质符合相关标准，从而满足城市生产和生活对水源的需求。

3 生活污水处理厂总氮去除工艺

3.1 A2/O工艺

工作人员在使用A2/O工艺进行总氮去除工作时，需要分三个环节完成，第一个环节为好氧环节，在这一环节中工作人员必须加强对硝化细菌的使用，最大程度上发挥其作用，从而使污水中的氨氮以及有机氨氮进行化学反应，使其最终变成硝酸盐，为后续的反硝化工作打下基础；第二个环节为缺氧环节，在这一环节中工作人员需要借助反硝化反应，将好氧环节中形成的硝酸盐转变成氮气；最后一个环节为脱氮除磷环节，当污水中最后的硝酸盐转变成氮气后，工作人员便可以进行脱氮去除工作，将氮气排放出去，从而完成脱氮工作。

另外研究发现，通过A2/O工艺进行总氮去除工作，能够有效确保污水处理工作符合相关要求，提高污水处理效果，使生活污水厂出水水质满足排放标准。因此有必要加强对A2/O工艺的应用，以此加强对生活污水的处理，保障脱氮去除工作能够顺利进行。

3.2 氧化沟工艺

由于氧化沟工艺特征之间存在差异，因此可以将氧化沟工艺划分为氧化渠以及循环曝气池两种工艺。这种总氮去除方法起源于荷兰，是一种活性污泥法。但需要注意的是，在使用氧化沟工艺进行总氮去除时，工作人员必须要搭配连续式反应池，只有这样才能确保总氮去除顺利进行及符合相关标准。并且通过这个设备，氧化沟工艺可以让污水产生化学反应，使污水始终保持循环流动。不仅如此，在使用氧化沟工艺进行总氮去除工作时，工作人员还需要搭配曝气以及搅动装置，从而对污水流动方向进行调控。而且通过这两个装置，工作人员能够让反应器中的混合液朝着设置方向流动的同时产生化学反应，让污水一直处于循环状态，从而完成总氮去除工作，确保出水水质符合相关标准。

3.3 CASS工艺

CASS工艺又被称为循环活性污泥工艺，是由SBR技术演变形成的工艺，是一种综合性较强的污水处理技术，能够有效完成总氮去除工作，降低污水中的氮含量，保证出水水质。而且相较于其他总氮去除工艺，CASS工艺不仅操作简单、运行灵活，还具有良好的可靠性，能保障总氮去除效果。同时CASS工艺因为运行成本低以及使用范围广，被广泛应用于污水处理，并发挥着至关重要的作用。但需要注意的是，CASS工艺控制方式单一，通常以时序控制作为主要控制方式，因此在处理污水时存在明显的缺点，所以工作人员在采用CASS工艺进行总氮去除工作时，需要结合污水的种类开展去除工作，才能在最大程度上发挥出CASS工艺的作用。

4 A2O氧化沟实验分析

4.1 实验概况

本次实验对象为某市生活污水处理厂，在对生活污水进行总氮去除工作时，工作人员采用氧化沟工艺对氮气进行处理，以此保证污水处理效果，保障出水水质。而且氧化沟工艺是二级处理工艺，可以使出水水质的标准达到一级B。

4.2 进出水水质分析

通过调查，实验人员发现在污水处理厂一期工程建设完成后，污水处理厂连续6年的进水水质符合相关要求，是不易产生生化反应的污水。但需要注意的是，进水的总氮含量过高，导致污水中的碳氮比出现失衡。同时污水处理厂的出水水质符合相关标准，能够用于生产及生活用水，但是总氮的排放量过低，无法满足相关标准。采用氧化沟工艺对总氮进行处理时存在弊端，难以科学、有效地进行污水处理，使得总氮去除效果不佳，难以符合相关标准，严重影响了污水处理厂的处理效率。

4.3 促进总氮达标的有效措施

由于该污水处理厂的进水总氮含量过高，导致污水中的碳氮不均衡，并且传统的氧化沟工艺无法有效解决这一情况，因此工作人员必须根据污水处理厂的实际情况，科学、合理地把控进水水质，避免出现碳氮失调的问题。同时还需要对氧化沟工艺进行优化升级，提升氧化沟工艺的总氮去除效果，确保总氮排放量符合相关标准。

为此工作人员需要对污水处理厂的污水收集系统进行优化，并禁止生化性较差的污水进入污水处理厂，让各工厂在处理好废水后直接进行排放工作，同时还要优化升级城市污水管网，让城市污水能够分流，使污水处理厂内的污水拥有良好的生化性，通过这种方式能够有效降低进水水质的总氮含量，确保污水碳氮均衡，从而使总氮去除能够符合相关标准。

同时，工作人员还要对氧化沟工艺进行改良，更换反应器中的单速转刷，用潜水推进器取代双速转刷，同时在反应器中安装溶解氧装置，以此对流动的污水进行检测，通过这种方式可以最大程度上发挥出氧化沟工艺的作用，使其能够更好地进行总氮去除工作，满足总氮排放量相关标准。另外在对氧化沟工艺进行改良后，能够让原污水、回流污水以及内回流混合液共同流进厌氧区中，有效提高反硝化效率，促进聚类菌完成释磷，从而提升总氮去除效果，使出水水质能够符合相关标准。如图1所示。

图1 A2O氧化沟工艺

4.4 污水收集系统改造后的进水水质分析

当污水收集系统优化完成后，实验人员对当地生活污水进行研究，发现污水处理厂的进水水质总氮含量降低，并且污水中可生化性的占比得到显著提高，污水中碳氮均衡，能够满足总氮去除标准，保障出水水质符合相关标准。

4.5 深度处理工艺分析

所谓深度处理工艺是指把城市污水以及工业废水通过一级和二级处理后，为了让污水符合地表五类水标准，对处理过的水资源进行深度处理，确保其能够符合出水水质标准。深度处理工艺主要包括磁混凝、纤维转盘滤池、高效沉淀池、MBR膜池等工艺，能够有效去除水资源中残留的悬浮物，改善水质，降低水资源中BOD和COD的含量，消除水源中的有毒物质，保障出水水质。在对水资源进行深度处理时，工作人员可以根据水资源的实际情况，采取不同的工艺对污水进行处理，从而确保其水质符合相关标准。

深度处理工艺能够得到广泛应用，其根本原因是当前水资源紧张及相关部门对环保的要求更加严格，所以各大污水处理厂纷纷采用深度处理工艺，不仅能够减少污水排放，保护生态环境，还能缓解水资源短缺的情况，保障城市生产及生活用水。