污水廠投加碳源的生產型實驗數據分析

江蘇省南通市經濟技術開發區通盛排水有限公司 劉海燕

一、前言

目前，污水處理廠的出水水質排放標準日趨嚴格，對出水的總氮要求也越來越嚴格。南通某污水處理廠位于開發區港口工業三區，進水的可生化性較差，進水BOD5偏低，而一級A出水的TN要求較高，碳源存在不足，為確保出水TN達標進行研究，選擇合適碳源，研究其合適投加量，使其最終出水達到GB18918-2002中的一級A標準。

二、碳源的選擇

外加的碳源種類繁多，現有的外加碳源大體上分為兩類：一是以葡萄糖、甲醇、乙酸等液態有機物及其混合物為主的傳統碳源。二是以一些低廉的固體有機物為主，包括含纖維素類物質的天然植物及一些可生物降解聚合物等在內的新型碳源。目前大多數污水脫碳工藝的研究中都是采用低分子有機物和糖類物質作為液體碳源。低分子有機物易于生物降解，極易被反硝化細菌利用且微生物細胞產率較低，本文對乙酸、乙酸鈉及生物碳源作為碳源時的投加進行綜合經濟比較。

三、AAO池中乙酸鈉、乙酸投加的對比實驗

（1）將乙酸鈉、乙酸兩種碳源進行性質化驗，如表1所示。

表1 乙酸、乙酸鈉藥劑對比

（2）實驗水來源為三期工程AAO池。AAO污水處理工藝是一種常用的污水處理工藝，利用微生物菌群實現除磷脫氮以及有機物的去除。

公司服務范圍內以工業污水企業為主，總氮在工業廢水中的含量根據不同工業廢水水質及水量具有很大差異，任何廢水中均含有一定數量的總氮，污水廢水中的總氮元素主要由氨氮、有機氮、硝態氮、亞硝態氮以及氮氧化合物組成，其中，氨氮主要來自氨水以及氯化銨等無機物。有機氮主要來自一些有機物中的含氮基團，比如有機胺類等。氮氧化合物諸如一氧化氮以及二氧化氮等是有毒氣體，由于狀態不穩定，一般很少存在。硝態氮在自然界中比較穩定，且含量較高，比如機械化學等工業使用大量與硝酸鹽相關的原材料作為氧化劑，同時很多污水通過前期生化以及硝化以后也含有大量的硝酸鹽，因為硝態氮十分穩定，且極易溶解于水。通過幾年的運行數據得知，工業園區污水處理廠進水水量、水質的變化較生活污水處理廠相比，具有變化不穩定的特點，實驗室的小試數據沒有代表性，本次實驗直接用于AAO池中，根據總氮的去除率進行比選。

（3）實驗結果與討論。

①乙酸鈉的實驗數據 （表2）

表2 乙酸鈉實驗數據表

選用乙酸鈉作為碳源藥劑，在活性污泥法AAO工藝中，在缺氧段投加。實際運行下來需要投入的乙酸鈉/去除的NO3--N比值大部分在7:1-8:1，遠遠小于小試的30:1-40:1。碳源乙酸鈉購買是固體粉劑，孔隙率比較大，干度比較高，單位質量的體積比較大，粉劑儲罐需要的容積比較大，而且實際投加的藥劑量偏大。從藥劑的品性上來看，乙酸鈉是粉劑，溶解在水中肯定有一定量的雜質。借鑒國外的成熟污水廠投加量，實際需要的乙酸鈉/去除的NO3--N比例可在：（5.0/0.68=7.35）～（5.5/0.68=8.10）:1 之間。本廠投加的有效乙酸鈉比例為7-10:1，合適并適量。

②乙酸的實驗數據（表3）

表3 乙酸實驗數據表

選用乙酸作為碳源藥劑，乙酸溶液是完全溶解的成品酸，所以加入比較干凈，麻煩的是需要運輸槽車、卸料泵等配套設備，純乙酸為危險化學品，具有較強的腐蝕性。借鑒國外的成熟污水廠投加量，實際需要的外碳源COD/去除的NO3--N比例一般在5.0:1-5.5:1之間，采用乙酸的話，實際需要的乙酸/去除的NO3--N比例可在：（5.0/1.07=4.67）-（5.5/1.07=5.14）:1之間。本廠投加的乙酸比例在5:1-6.5:1，適量合適。

以上兩組數據中，日均去除的NO3-總量扣除水解酸化池沉淀污泥帶走有機氮、生化池剩余污泥帶走有機氮量，上述兩者有機氮帶走量按進水的20%計，為前后十天的生產數據，因實驗是連續做的，乙酸作為碳源的第一天是接在乙酸鈉實驗之后，數據偏高。從后四天的數據看，基本趨于穩定。

③實驗的結果與討論

生產實驗的數據可以看到，投加乙酸作為碳源時，二沉池的出水可以穩定達到GB18918-2002一級A的標準。下面就兩種藥劑的運行成本進行分析：

乙酸鈉的運行成本如表4所示，乙酸的運行成本如表5所示，從運行成本分析，乙酸的投加成本要低于乙酸鈉，并且投加效果優于乙酸鈉。

表4 乙酸鈉成本分析表

表5 乙酸成本分析表

四、AAO池中乙酸、生物碳源投加的對比實驗

生物碳源是以多種礦物質為原料，經過發酵和特種酶水解技術生產的一種新型碳源。生物碳源的COD當量可以根據要求進行調整，與乙酸鈉、乙酸相比較，較為靈活。與乙酸鈉、乙酸相比較，生物碳源是利用生物技術的綜合性碳源，更為安全，在污水處理中促進反硝化脫氮、異養菌群繁殖、提高污水總氮去除效果，可作為傳統碳源的替代品。

實驗在AAO池中進行碳源投加，實驗數據為本公司化驗室檢測。生物碳源的COD當量值為1256500mg/L，稀釋1000倍后PH為7.08，其余生產數據結果見表6。

表6 生產數據表

通過分析數據得到以下結論：AAO池中的碳源從2021年6月23日下午4點開始從乙酸改為生物碳源，6月23日數據為上午取樣分析，即池內投加的是乙酸，從6月24日開始，硝態氮及出水總氮的數據均遠高于乙酸投加期間，由于數據持續走高，6月30日下午將碳源改為乙酸，7月1日的各項指標均有下降。通過上述分析，此次生物碳源從脫氮效果看，沒有達到預期效果。

五、結論

通過生產運行的實驗數據可以看到，在該污水處理廠的碳源投加中，從經濟、操作等方面進行綜合比較，最終選擇乙酸作為碳源比較穩定，可用于工業污水處理廠參考。

相關鏈接

當前，城市污水處理廠工藝調試的重要性還沒被普遍認識和接受，不少污水廠建成后沒有進行工藝調試，這就產生了要么運行不起來，要么運行起來水質達不到設計要求，運行成本偏高等現象。

事實上，工藝調試是污水廠投產前的一項重要工作，其重要性表現在以下幾個方面：一是發現并解決設備、設施、控制、工藝等方面出現的問題，使污水廠投入正常運行;二是實現工藝設計目標，即出水各項指標達到設計要求;三是確定符合實際進水水量和水質的各項控制參數，在出水水質達到設計要求的前提下，盡可能的降低運行成本。

第一，帶負荷試車，解決影響連續運行的各種問題，為下一步工作打好基礎;

第二，活性污泥培養，主要是積累處理所需微生物的量;

第三，活性污泥馴化，其目的是選擇適應實際水質情況的微生物，淘汰無用的微生物;

第四，確定符合實際進水水質水量的工藝控制參數，在確保出水水質達標的前提下，盡可能降低能耗;

第五，編制工藝控制規程，以指導今后的運行。