強化生物脫氮工藝在污水處理廠升級改造中的應用

□文/石曉川

強化生物脫氮工藝在污水處理廠升級改造中的應用

□文/石曉川

某污水廠在結合自身特點與未來發展要求的基礎上，經過工藝比選及實際試驗應用，決定采用強化生物脫氮工藝作為未來的新工藝并通過技術論證與試驗，對強化生物脫氮工藝的實際處理效果與城鎮污水處理廠的升級改造關系進行了研究。

污水處理廠；強化生物脫氮；升級改造

某城鎮污水處理廠位于城郊結合部，隨著周邊城市人口的增加與工業的發展，生產、生活用水量日益增長，污水排放與日俱增，排放的污染物總量也越來越多，對城市水資源和環境造成了嚴峻考驗，污水廠運行工藝及出水水質已達不到未來的城市發展規劃及城市生態環境要求，為此需對其進行升級改造。

1 現狀工藝流程

污水處理系統采用傳統的活性污泥法，污泥處理采用厭氧中溫消化，沼氣攪拌，帶式脫水機脫水。BOD、SS等主要污染物在進行處理后達到國家規定的二級出水標準，具體的工藝流程見圖1。

2 進出水指標

1）原設計進出水指標見表1。

表1 原設計進出水指標 mg/L

2）改造后設計進出水指標見表2。

表2 改造后設計進出水指標 mg/L

3 污水廠改造工藝的選擇

3.1 工藝選擇的原則

1）根據周邊區域的實際情況，決定是否在現有廠區內進行升級改造；是否可以征地，如不征地，則應采用占地較小的處理工藝。

2）盡量減小對現有構筑物的改動，對現有活性污泥處理構筑物要充分利用，縮短斷水的頻率和周期，減少臨時處理的各項費用。

3）充分利用污水廠現有的運行管理經驗，不要對日常運行程序大范圍進行改變。

4）選擇的工藝運行費用應相對較低且易于實施，盡量縮短施工周期，使改造過程中少停水、不停水。

5）檢測進水水質是否具有良好的可生化性；對氨氮、有機物等主要污染物應采用生化法進行處理，降低運行費用。

3.2 確定工藝

鑒于水質的實測情況，處理工藝應具有較強的硝化和反硝化能力才能滿足要求。考慮到曝氣生物濾池工藝受進水SS的限制，導致其進水BOD較低，浪費碳源，投加大量甲醇后運行費用很高，不適用本水質的情況。因此綜合考慮下選擇了強化生物脫氮工藝作為最終工藝。

4 強化生物脫氮工藝

4.1 簡介

強化生物脫氮工藝具有高效的脫氮功能，其生物反應池由一個厭氧池、一個轉碟曝氣的缺氧曝氣區和2級微孔曝氣池組成。

該工藝將處理分為3個階段并讓每一段保持不同的DO濃度。

第1段為厭氧池，作用為生物除磷，以減少化學除磷的加藥量。下一段采取硝化、反硝化同步進行，通過控制轉碟曝氣池的DO濃度，來完成同步反應，將氮的去除率大大提高。最后一段使用鼓風曝氣，由二級微孔曝氣池組成，該曝氣池為好氧反應的精細反應區，溶解氧控制在1.5～2.6 mg/L。從此曝氣池出水后進入后邊的二沉池，從而達到了泥水分離的目的。

該工藝具有如下特點。

1）同時硝化與反硝化反應節約了碳源。該工藝的中心原理為缺氧曝氣，DO值是影響需氧量的關鍵因素，降低了需氧量，迅速加大了氧傳遞效率。

2）氧傳輸效率高。由于前半部分為機械式曝氣，后半部分為微孔式曝氣，前后不同的曝氣形式組合，大大提高了曝氣的速率。

4.2 試驗研究

近一年來，進行了以強化生物脫氮工藝為核心的同步硝化、反硝化工藝試驗。

1）試驗情況。以生物反應池為試驗目標，只對曝氣池進行了簡單而有效的改造和優化，從而達成硝化和反硝化同步反應的作用，達到生物脫氮，提高總氮、氨氮的去除效果，保障出水排放達標。

將生物反應池改造后維持原有的工藝流程，不對其他構筑物做改動，僅將曝氣池改造成一個缺氧曝氣式的立環氧化溝與二級微孔曝氣的工藝。

曝氣池改造后分成3個處理工段，在每一個工段中 DO的濃度不同，分別為 0、0.6、1.9 mg/L，在溶解氧濃度為0～0.6 mg/L的缺氧曝氣工段中采取了硝化反硝化的同步反應技術，也就是通過控制DO濃度、氧化還原電位來達到在缺氧曝氣的反應池內進行同步硝化與反硝化反應，將氮、磷的去除效率提高。

2）試驗結論。

（1）硝化、反硝化的同步反應工藝可實現缺氧硝化，從而節約了大量能耗。

（2）強化生物脫氮工藝具有很強的硝化功能。由于采用了硝化、反硝化同步反應工藝，就算在冬季低溫（10～12℃）和短泥齡（10 d）條件下也能達到較好的硝化效果，出水氨氮能夠穩定達到國家一級A標準。

（3）強化生物脫氮工藝TP須采用化學除磷方法才能達標。由于受進水碳源不足和污泥回流硝酸鹽的影響，系統出水TP不能達標，出水平均為3 mg/L。

（4）出水TN不達標。由于受到進水碳源不足的影響，TN去除率保持在41%左右；通過投加碳源可使出水TN達標，當投加碳源6 t/d時，TN平均去除率可提高到57.9%，出水TN平均為23 mg/L。當投加碳源量為9 t/d時，出水TN預計能達到國家一級A標準。

4.3 主要改造內容及新工藝流程

根據強化生物脫氮的特點結合實際情況，主要改造內容為新建轉碟曝氣池，在該池前設置厭氧區以利于除磷；新建好氧曝氣池；改造二沉池。改造后具體的工藝流程見圖2。

5 結語

通過試驗可以看出，對于城鎮污水廠改造項目來說，強化生物脫氮工藝所采用的同步硝化、反硝化技術，在投加一定的碳源基礎上，可以保證在短泥齡和冬季低溫條件下可以取得很好的硝化效果，出水總氮和氨氮能夠保持在一級A標準，符合城市發展和環境要求。從資金投入上來講，強化生物脫氮工藝對現有構筑物、建筑物的改動都不是很大，增設構筑物也不多，比較符合城鎮污水廠改造對資金、環境、土地利用等方面的要求，由此可以看出強化生物脫氮工藝無論從資金、技術、合理性上講都具有一定特點，應逐步在城鎮污水廠改造工程中推廣并應用。

X703.1

C

1008-3197（2011）06-48-02

2011-08-15

石曉川/男，1985年生，助理工程師，天津創業環保集團股份有限公司，從事工程項目管理工作。