當前城市污水廠減少外碳源投加量的研究

中國葛洲壩集團水務運營有限公司 彭彩霞

就目前來看，城市周邊水體富營養化更加嚴重，污水排放處理標準日漸提升，脫氮除磷成為城市污水處理廠重要的運行目標。通過實際調查研究發現，采用A2/O的處理方式，雖然處理效果較好，但經常會出現碳源不足的問題，制約了脫氮效率。因此為切實保障污水處理廠生產經營建設水平，還需要采用合理對策，控制外碳源投加量，確保處理后的水質能夠達到國家標準，從根本上保障污水處理廠實際運行水平。

一、城市污水廠外碳源投加量控制的重要意義

隨著社會經濟發展速度的不斷加快，水體污染問題更加嚴重。為切實提高大眾生產生活質量，保護周邊生態環境，國家及有關部門針對城市污水排放工作頒布了更加詳盡的標準[1]。受經濟與技術等因素制約，污水處理廠經常會出現外碳源投加量過大、污水處理成本過高等問題，實際脫氮效率與預期目標存在較大差異。

為從根本上提高污水處理廠脫氮效率，確保出水總氮濃度與實際要求相符，應當通過小試比選研究的方式，將甲醛作為外加碳源，添加到厭氧段進水口，確保出水水質能夠穩定達標。

為積極響應國家綠色環保號召，有效控制污水處理廠處理工作的投入成本，需要著重管控外碳源投加量，在外碳源投加試驗期間投入充足的人力與物力。由于外加碳源需要保障缺氧段具有充足的有機物共反硝化細菌利用率，切實增強脫氮效率，本人選擇使用在甲醇投加點處，將A2/O厭氧池段進水口調整為缺氧段，對甲醇用量進行嚴格管控，配合使用先進生產技術，優化實際生產流程，使出水水質能夠滿足當前出水標準。

二、控制外碳源投加量的試驗方法

以某市一污水排離場為例，評估2號處理池外碳源投加量效果。除常規水質檢驗工作外，還需要另外設置4個采樣監測點，并將監測點的位置合理布置在厭氧段與缺氧段內回流出口、缺氧段末端等位置，以便從根本上提升監測結果的全面性。

要求全天共采樣兩次，重點分析采集樣品中的酸堿值、COD、TP、NH3[2]。在實際采樣及后期樣品分析時，需要做好工藝調控方案的優化工作，對甲醇投加量進行嚴格管控，并注重調整內回流方式以及內回流比例。

通過對試驗結果進行分析，對比去年同期的甲醇投加量，注重分析優化比點后的變化情況，是否能夠在控制外碳源用量中發揮重要作用，判斷在投加點改變后，相應工藝調控對系統運行效果及水質處理的影響。

（一）調整甲醛投加量

通過收集現有城市污水處理廠甲醛投加量的研究資料，發現由于水量、水質、工藝控制、設備及人為等因素的影響，經驗公式難以精準指導不同污水廠內生產運行技術參數，但可以將其作為參考標準。通過開展調整甲醛投加量的試驗工作，依照進水及出水水質參數、工藝狀況等適當調節甲醛用量，在進水濃度以及C/N值低、出水TN值上升的情況下，應當在原有基礎上提高甲醇投加量。如相關指標相反，則需要對甲醇投加量進行縮減[3]。通過細致分析試驗結果，發現優化甲醇實際投加量期間，需要對投加量的精準度進行嚴格控制，更科學地指導生產工作。

（二）注重更改內回流流向

依照除磷理論，為從根本上提高除磷率，還需要充分進行釋磷處理。如所處環境為厭氧條件，內部聚磷菌會處于饑餓狀態，使后磷吸收更加便捷。

在污水處理廠回流處進入到厭氧段與缺氧段的情況下，需要將消化液回流至厭氧段。發現在實際回流過程中，厭氧段內部的DO濃度升高，釋磷難度增大，由此可以判斷出消化液能夠有效抑制聚磷菌的釋磷性。

為確保反硝化反應能夠順利進行，需要確保反應環境嚴格處于厭氧狀態，硝化液部分回流到厭氧段將無法保障缺氧段的實際環境。因此，為從根本上提升污水除磷脫氮效率，可以事先關閉厭氧段內回流閥門，使硝化液能夠完全回流到缺氧段。

（三）調節內回流比

在城市污水處理過程中，內回流比可直接影響到脫氮效率，內回流比越大，系統內部脫氮效率將越高，實際出水中的污染物值就會下降[4]。但在內回流比超過預期標準的情況下，對系統脫氮水平會造成不利影響。

通過內回流帶至缺氧段的DO較多，DO濃度高時也會干擾到反硝化反映實施效果。同時，加大回流量會使污水在缺氧段的實際停留時間縮短，導致脫氮效率下降，系統運行期間的能耗量進一步加劇。

因此，為確保城市污水處理期間的內回流比能夠被控制在最佳狀態，從根本上提高脫氮效率，控制系統運行期間的各類能耗，還需要對投加點后的內回流比對系統運行效果造成的影響進行細致評估，將內回流比數值調整到最佳狀態。

三、外碳源投加量控制試驗結果分析

（一）甲醇投加量控制試驗

通過對現階段污水處理廠的甲醇投加量進行試驗研究，可以對甲醇投加量進行精準調控，需要借助有效調整甲醇投加量，減少外碳源用量，以便有效控制污水處理成本。在具體試驗開展過程中，甲醇的投加量為240～550kg。相較于去年而言，1月份的投加量減少了42.1%，2月份的投加量減少了43.6%，3月份的投加量減少了52.9%。

通過分析試驗結果，調整前及調整后的甲醇投加量與甲醇實際用量分別為632kg與342kg[5]。在甲醇投加量前期調整時，甲醇會在厭氧罐內被消耗，隨后進入到缺氧段產生反消化反應。通過對甲醇投加量進行精準調整，投入的甲醇可以完全進行反消化處理。在甲醇投加量調整后，甲醇全部用于反硝化，有效控制了厭氧段對甲醇的消耗量，使甲醇用量從根本上得到控制，實際生產期間的經濟效益進一步增長。

分析調整甲醛投加量后對處理水質的影響。污水廠生產經營期間，嚴格控制出水標準也是污水處理廠運行區間的重要原則。在具體試驗過程中，需要在適當調整甲醛投加量時，注重檢測出水水質的pH值、COD、TP、NH3，使現階段污水排放后的各項指標能夠與線性污染物排放指標相同。在污水處理期間應用甲醛主要是為補充脫氮時所需的碳源，在通過合理控制投加點、減少投加量后發現，污水總氮的去除率為27.6%～71.9%，平均值為50.3%，污水排放100%符合相應標準。

（二）調整內回流比值試驗

首先，對內回流比值試驗中的DO進行分析。在污水處理過程中，DO對污水處理效果的影響極為重要，要求將好氧段末端的DO控制在2～4mg。對各段DO濃度的檢測結果主要有以下幾點：

在實際調整工作中，厭氧段內的DO主要為0.13～0.23。通過合理調整內回流比值，厭氧段內的DO被控制在0.02～0.18。由此可見，在后期污水處理廠實際運行過程中，需要著重關注內回流比值的控制工作，通過對內回流比值進行合理調整，使厭氧段的DO與缺氧段的DO濃度始終處于安全范圍。

其次，分析內回流比值對污水脫氮效果的影響。在合理調整內回流比之后，硝化液全部回流到缺氧段，切實保障了缺氧效果，提供了大量的硝酸鹽氮，使反硝化反應能夠順利進行。

在內回流方向改變后，脫氮率由原有的4.2%提高到33.3%。因污水處理期間的內回流液量增加，實際反硝化周期更長。在控制點處于缺氧段末端時，好氧段的進出水流量也會受到直接影響[6]。當排出水體后的TN值發生變化，表明內回流方向變化后，反硝化時間也會隨之發生改變，在時間延長的情況下，污水除氮效果將會進一步提升。同時，通過控制內回流比，也可以有效抑制厭氧釋磷，從根本上提高好氧段的吸磷能力，進一步增強生物除磷效果。

（三）內回流比對出水TN的影響試驗

城市污水處理廠實際運行過程中，需要通過控制內回流比例，對生物反消化系統進行不斷優化。在實際試驗中，通過調整水質參數，以便獲得最佳內回流比值。在內回流比處于200%～300%左右時，TN值會達到一級處理效果，實際反硝化時間充足。結合城市污水處理廠運行需求，在將內回流比控制在300%時效果最好，可以將內回流比始終控制在300%范圍內。

四、總結

總而言之，為確保污水處理廠能夠更好地實現節能環保目標，從根本上提高實際生產建設運營期間的綜合效益，需要采用合理方式控制外碳源添加量，注重改變外碳源投加點，從根本上提高碳源利用率。依照生物脫氮除磷理論，對污水處理期間的回流去向進行及時調整。注重評估不同回流時脫氮效果，不斷優化外碳源投加比配置方案，確保技術方案的可行性，確保污水處理廠能夠在推動地區可持續發展過程中發揮出重要作用。