關于城市建設中污水處理廠脫氮除磷改造的探討

摘 要：污水生物脫氮除磷是一項重要的水污染控制技術，我國新頒布的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》規定了嚴格的氮磷排放標準，傳統的二級污水處理廠由于脫氮除磷效果不理想，需進行改造，升級成為一級A處理標準。該文對污水廠脫氮除磷存在的問題及升級改造對策進行了探討。

關鍵詞：脫氮除磷 改造 影響因素 對策

中圖分類號：X7文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0131-01

近年來，國家和地方對污水處理廠脫氮除磷的要求越來越嚴格，“十二五”期間，國家首次將氨氮納入水污染物總量控制指標體系，明確提出氨氮減排10%的目標，脫氮除磷成為污水處理廠升級改造不可忽視的重要問題之一。目前，我國大部分已建成的污水處理廠脫氮除磷效果不理想，如何對現有工藝進行改造，使其氮磷排放穩定達到一級標準，是污水處理廠升級改造所面臨的關鍵問題。

1 生物脫氮除磷基礎理論

1.1 生物脫氮

生物脫氮是利用自然界氮的循環原理，采用人工方法予以控制。首先，將污水中的含氮有機物轉化成氨氮，而后在好氧條件下，由硝化菌左右變成硝酸鹽氮，這階段稱為好氧硝化。隨后在缺氧條件下，由反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量，使硝酸鹽氮變成氮氣溢出，這階段稱為缺氧反硝化。整個生物脫氮過程就是氮的分解還原反應，反應能量從有機物中獲取。在硝化和反硝化過程中，影響其脫氮效率的因素是溫度、溶解氧、pH值以及碳源，生物脫氮系統中，硝化菌增長速度較緩慢，所以，要有足夠的污泥泥齡。反硝化菌的生長主要是在缺氧條件下進行，并且要用充裕的碳源提供能量，才可促使反硝化作用順利進行。

1.2 生物除磷

污水中磷的存在形態取決于廢水的類型，最常見的是磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機磷。在常規污水處理中，有機物的生物降解伴隨著微生物菌體的合成，磷作為生物的生長元素也成為生物污泥的組分，從水中去除。目前污水生物除磷的機理比較一致的看法是：聚磷菌獨特的代謝活動完成了磷從液態（污水）到固態（污泥）的轉化。普通活性污泥中磷含量為1.5%～2.0%（P/VSS），而聚磷菌能將污泥中的磷含量提高到5%～7%，因而生物除磷要求創造適合聚磷菌生長的環境，從而使聚磷菌群體增殖。在工藝上通過在好氧段前設置厭氧段使聚磷菌獲得選擇性增長。聚磷菌獲得選擇性優勢的原因是在厭氧段大量吸收進水中揮發性脂肪酸，并在體內轉化為聚β羥基丁酸，使得它在好氧段無需同其他異養菌爭奪水中殘留的有機物。

1.3 同步脫氮除磷

根據上述脫氮除磷的基本原理，城市污水處理廠要實現同步脫氮除磷必須提供三個條件：第一，要提供脫氮除磷反應過程所必需的足夠的碳源；第二，要提供脫氮除磷反應過程所必需的反應容積；第三，要提供脫氮除磷過程所必需的缺氧、厭氧、好氧環境。

2 影響脫氮除磷效果的因素

從國內各地的實踐來看，污水處理廠影響脫氮除磷效果的主要因素有溶解氧、溫度、有機碳、pH值、泥齡及有毒有害物質等因素，而影響以上指標的主要原因是受管網建設、運行管理、設備設施、進水水質及氣候條件等多種因素影響。

2.1 管網建設不配套，先天碳源不足

影響實際處理效率的重要原因是連接污水處理廠的配套管網建設嚴重滯后。眾多城市污水處理規劃設計普遍存在“重廠輕網”現象。處理廠設計規模偏大，管網卻不配套，直接導致實際來水量嚴重不足。且大部分城市的配套管網建設都為雨污合流，致使污水處理廠進水濃度偏低，遠達不到歐美國家的碳源濃度，降低了運行負荷率，進水碳源不足導致氮磷去除效果不理想，未能達到良好的減排效果。

2.2 設備設施達不到要求

我國部分污水處理廠硝化功能低，自動控制水平較差，加之運行技術人員缺乏經驗，硝化效果的有無很大程度上依賴于自然界春夏秋冬的自然更替，部分污水處理廠提高硝化的效果僅僅是簡單地減少排泥或者增加曝氣量，遠遠沒有達到優化運行的效果。這樣的運行現狀不僅使硝化效果無法得到穩定的保證，而且會造成極大的能源浪費。

2.3 進水水質及氣候條件影響

大部分城市由于進水水質不穩定，平均進水濃度處于中等濃度水平，但日平均值變動大，化學需氧量和生化需氧量比值（B/C）偏低，進水懸浮物濃度的波動最為明顯，嚴重影響了污水處理廠脫氮除磷的處理效果，達到一級標準A標準有一定的難度。然而，溫度對除磷效果的影響雖不如對生物脫氮過程的影響那么明顯，因為在高溫、中溫、低溫條件下，有不同的菌群都具有生物脫磷的能力，但低溫情況下硝化菌增殖速率會大大降低，導致出水氨氮升高。

3 升級改造對策

3.1 加快管網建設力度

為解決污水廠進水碳源不足的先天難題，首先應完善污水收集管網，加快污水收集系統的建設進度，解決污水處理廠進水量少、進口濃度低的現象，以提升進水負荷率，達到減排要求；其次，應加大對現有雨污合流系統的改造力度，盡量實現雨污分流，經過分流后，可直接排入城市內河，經過自然沉淀，即可作為天然的景觀用水。同時，讓污水排入污水管網，并通過污水處理廠處理，實現污水再生回用。這樣，既提高了污水處理率，又避免污水對河道、地下水造成污染，明顯改善城市水環境。

3.2 優化現有運行工藝

工藝升級改造堅持盡量不新增建設用地，而是在現有處理設施的基礎上，合理使用運行費用，運用多方法多渠道的運行方式，出水連續穩定達標的原則執行。優先考慮采用A2/O的各種變型工藝，降低改造幅度和難度。根據要求，進一步可采用MBBR或IFAS等填料活性污泥工藝。當要求超深度脫氮除磷時，再考慮采用硝化濾池和反硝化濾池工藝。

4 結語

根據傳統污水處理廠的實際情況，投資節省的污水處理廠脫氮除磷功能改造新工藝是項有重大現實意義的課題，將為我國污水處理廠升級改造提供技術支持和寶貴的經驗。

參考文獻

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