工業污水脫氮除磷工藝技術的優化研究

閆衛軍

（山西晉環科源環境資源科技有限公司，山西 太原 030027）

0 引言

隨著經濟社會和工業化水平的不斷提升，我國工業污水的排放量逐年增加，據統計2022 年工業污水排放量達到了800 億t，為了保證對工業污水的處理效率和質量，各污水處理廠不斷改善工業污水處理方案，提高對污水中總氮、總磷的去除效果。但隨著我國政府對環保情況重視度的不斷提升，對工業污水的排放要求已經逐步從一級B 類標準向著一級A 類標準提升。但由于污水處理廠脫氮除磷工藝技術水平的限制，導致其難以滿足新情況下的污水凈化處理需求。

在對污水處理廠工業污水處理流程進行分析的基礎上，針對性地提出了一種新的“缺氧+UCT”脫氮脫磷工藝技術，對該工藝技術原理、工藝流程、改造方案等進行了細致的分析，確定了當污泥回流比為100%的情況下具有最佳的脫氮除磷效果。對提升工業污水處理效率和可靠性具有十分重要的意義。

1 原有工藝流程分析

污水廠最初采用了“水解酸化+A2/O+轉盤濾池+紫外消毒”的二級生化處理技術[1]，凈化過程中采用了濃縮脫水一體化系統，整個污水處理流程如圖1 所示。

圖1 污水廠凈化處理工藝流程

由圖1 可知，在進行污水處理的過程中首先利用格柵去除懸浮或者漂浮狀態的固體雜質，然后流入到旋流沉砂池，進一步去除污水中直徑較小的固體雜質，過濾處理后進入到水解酸化池。在酸化池中一方面把大分子物質降解為小分子物質，另一方面則是把碳水化合物降解成脂肪酸，提高污水的可生化性。然后再進入到厭氧、缺氧和好氧區間內進行污染物處理，污水再經過二沉池流入到高效混凝沉淀池中，然后在此階段加入消毒藥劑除去水中的磷、硫污染物，最后污水流入到消毒間內，經過污水紫外線消毒后排出。

在實際運行中發現，污水在處理后的出水COD值在22.4～52.1 mg/L，雖然能夠達到一級B 排放標準，但和一級A 排放標準存在較大的差異性。在凈化過程中對水中硫的去除率在71.9%，對水中磷的祛除了在76.4%，勉強能夠達到一級B 的排放標準，但和一級A 的排放標準有巨大的差異性。難以滿足污水凈化質量和經濟性的需求。

2 工藝優化方案分析

2.1 總體工藝優化方案

結合污水處理廠在污水凈化過程中所存在的問題，對污水凈化流程進行了優化，在原有的“水解酸化+A2/O”生活處理工藝方法上，把水解酸化池變為了缺氧池，同時在生化系統內增加回流，把凈化工藝流程更改為缺氧/厭氧/缺氧/好氧的布置結構，滿足“缺氧+UCT”脫氮脫磷工藝方案[2]，經過優化后的污水廠凈化處理流程如圖2 所示。

圖2 優化后的污水脫氮處理工藝流程

2.2 水解酸化池改造方案

通過對污水廠進水水質和出水水質的分析，原有系統的反硝化脫硫、脫氮能力偏小，其主要原因是缺氧池的容積偏小，難以滿足反硝化過程的實際需求，因此需要對水解酸化池進行改造。

由于水解酸化池的主要作用是處理難以降解的有機物，提升反應時的生化性能，提高溶液中BOD/COD并可以把一部分的有機物除去，減少總污染負荷，能夠降低污水的處理成本，提高污水的處理效率。由于污水廠在設計時候和實際進水水質存在一定的偏差，在進水位置的COD 值較低，而BOD/COD 的值偏高[3]，因此總氮濃度實際是偏高的，導致反硝化池的容量不夠。另一方面，污水處理廠的空間有限，很難再通過建立缺氧池的方式來提高反硝化過程，因此可以考慮對水解池進行改造，使其成為前端缺氧池，增加反硝化時間，進而提升利用率，增加脫氮、脫硫的能力。

2.3 生化系統內回流改造方案

污水處理廠進水段的總氮含量超標，因此需要改善混合液回流以及污泥回流的模式，再結合前端缺氧池，增加反硝化的停留時間，提高污水凈化時的脫氮除磷效果。

為了提高對污水中碳源的利用效率，降低投加的碳源的量，因此需要對生化系統內回流方案進行改造，加入一個從缺氧池回流到厭氧池中的內回流系統[4]，不僅能夠提升對污水中現有碳源的利用率，而且也能夠彌補厭氧池中的污泥流失，減少在厭氧段反硝化細菌和聚磷菌對碳源的爭奪，降低溶液中硝酸鹽對厭氧池中釋磷效果的影響。

同時把污泥回流至厭氧池更改為回流到前端缺氧池[5]，這樣可以充分利用反硝化作用減少溶液中的硝酸鹽，提升對總氮的去除能力，降低對厭氧釋磷的干擾，提升除磷的效果。

2.4 二沉池進水管網改造

在污水處理廠的二沉池位置，增加一套連通和放空管道設備[6]，提高二沉池的運行效率，增加對應急事故的處理效果。

3 污泥回流比對系統脫氮、脫磷的影響

3.1 污泥回流比對系統脫氮的影響

不同污泥回流比情況下系統對污水中總氮的祛除效果如圖3 所示。由實際對比結果可知，污水在進水時的總氮的質量濃度都是在43.1～67.4 mg/L 之間變動。污泥的的回流比為70%時的平均總氮去除率為74.5%，污泥的的回流比為100%時的平均總氮去除率為79.4%，污泥的的回流比為120%時的平均總氮去除率為77.2%，由此可知，污泥回流比對系統脫氮的影響極大。當污泥回流比為70%時對總氮去除效率低主要是油液污泥濃度低、提供的微生物量不足，進而影響對污水中總氮的去除效果[7]。當污泥回流比為100%、120%時的脫氮效果差異不斷，而污泥回流比越高在運行時的成本最低，因此最終選擇污泥回流比為100%，此時的總氮去除率為79.4%，比優化前的62.5%提升了27.1%。

圖3 不同回流比對總氮（TN）去除率影響

3.2 污泥回流比對系統脫磷的影響

不同污泥回流比情況下系統脫磷效果如圖4 所示。實際對比結果可知，污水在進水時的總磷的質量濃度都是在1.63～7.62 mg/L 之間變動，在出水口處的總磷濃度保持在0.29 mg/L 以內。污泥的的回流比為70%時的平均總氮去除率為91.6%，污泥的的回流比為100%時的平均總磷去除率為96.5%，污泥的的回流比為120%時的平均總磷去除率為92.9%，比優化前的78.4%提升了18.5%。由此可知當污泥的回流比為100%的情況下能夠保證最好的脫磷效果。

圖4 不同回流比對總磷（TP）去除率影響

4 結論

針對現有“水解酸化+A2/O+轉盤濾池+紫外消毒”技術處理工業污水所存在的脫氮除磷效率低的問題，提出了“缺氧+UCT”脫氮脫磷工藝方案，根據實際應用表明：

1）現有工業污水反硝化脫硫、脫氮能力偏小，其主要原因是缺氧池的容積偏小，難以滿足反硝化過程的實際需求；

2）污泥回流至前端缺氧池，可以充分利用反硝化作用減少溶液中的硝酸鹽，提升對總氮的去除能力，提升除磷的效果

3）污泥回流比為100%時，系統對總氮去除率為79.4%，比優化前提升了27.1%。對總氮的去除率為92.9%，比優化前提升了18.5%。