IMC污水處理系統運行總結

段開放 萬銀霞 楊 樂

(河南心連心化肥有限公司河南新鄉453731)

IMC污水處理系統運行總結

段開放 萬銀霞 楊 樂

(河南心連心化肥有限公司河南新鄉453731)

1 IMC工藝特點

(1) 根據反應動力學理論，生物作用于有機基質的反應速率與基質濃度呈一級動力學反應，IMC是按時間作推流的，即隨著污水在池內反應時間的延長，基質濃度由高到低，是一種典型的時間推流型反應器。從選擇器理論可知，其擴散系數最小，不存在濃度返混作用。在每個運行周期的充水階段，IMC反應池內的污水濃度高，生物反應速率也大，故反應池單位容積處理效率高于完全混合型反應池以及不完全推流式反應池。

(2) 由于IMC反應池內的活性污泥交替處于厭氧、缺氧和好氧狀態，因此，具有脫氮、除磷的功效；而A/O法(厭氧好氧工藝法)要使脫氮率達75%以上，其污泥回流量須為數倍的進水量，動力消耗很大。由于IMC法運行是在同一反應池內進行的，池內污泥濃度最大，因此，IMC法的脫氮效率不但高而且穩定。

(3) IMC法的運行效果穩定，既無完全混合型反應池中的跨越流，也無接觸氧化法中的溝流。

(4) 在運行初期，IMC反應池內BOD5(5 d生化需氧量)濃度高，而DO(溶解氧)濃度較低，即存在著較大的氧傳遞推動力，故在相同的曝氣設備條件下，IMC法可以獲得更高的氧傳遞效率。

(5) IMC反應池中BOD5濃度梯度的存在有利于抑制絲狀菌的生長，能克服傳統活性污泥法常見的污泥膨脹問題。

(6) 池型采用了完全混合式，抗沖擊負荷能力較強。

(7) 按照水力學的觀點，活性污泥的沉降，以在完全靜止狀態下效果為佳。IMC法幾乎是在靜止狀態下沉降，故沉降的時間短，效率高。

(8) IMC法可根據來水的水溫、水量、水質情況調節運行工況，以適應不同情況的運行要求。

(9) 利用控制閥、溶氧儀、pH儀、自動記時器及可編程序控制器等設備，可使IMC污水處理系統的運行過程實現全自動化。

2 污水來源及流程

生活用水：污水處理裝置界區周圍設有地下生活給水管線以及供洗碗、洗手等用水，水壓約0.4 MPa。地面沖洗水、沖廁所水及洗滌水等生活污水通過重力經地下管網送往污水處理崗位，生活污水進水口標高為-4.0 m。

生產用水：設有地下生產給水管線，水質符合工業用水水質要求，水壓約0.4 MPa，水量可滿足污水處理裝置的用水要求。本裝置所接收的生產廢水分別為氣化灰水(約100 m3/h)、尿素解析廢液(30 m3/h左右)等崗位，廢水提壓后經管線送往污水處理崗位。

反應池排泥及沉淀調節池排泥均進入污泥濃縮池，經濃縮后由污泥泵送至污泥脫水機，形成一套完整的污泥處理系統。脫水后的泥餅含水質量分數約80%，上清液及濾液均自流入調節池循環處理。

3 工藝原理

IMC工藝，即序批式活性污泥法，利用微生物來分解有機物，從而達到凈化污水的目的。采用硝化-反硝化生化處理技術(適時補充碳源、NaOH)去除COD、氨氮(NH3- N)等污染物，確保處理后污水達標排放。

該崗位設5座IMC反應池進行間歇多循環反應(每天操作3個循環，每個循環8 h)。該工藝通過在單個池內多次重復進行的曝氣、攪拌，最后進行沉淀、排放(排水、排泥)，創造好氧、缺氧、厭氧環境，利用好氧、兼氧、厭氧微生物分解有機物和脫除氨氮。

3.1 曝氣階段(好氧)

(1) 有機物的分解反應：

(2) 硝化反應：

(1)

(2)

式(1)與式(2)合并：

(3)

3.2 攪拌階段(厭氧)

(1) 反硝化脫氮反應(需補加碳源——甲醇)：

(4)

(5)

式(4)與式(5)合并：

(6)

(2) 廢水因C/N低，需補充碳源。補加甲醇濃度公式如下：

甲醇濃度=2.47No+1.53Nj+0.87DO

在生化反應過程中，硝化反應降低水中堿度，脫氮反應可提高水中堿度，且根據計算可得知[H+]>[OH-]，故總反應過程pH會降低，故在5座IMC反應池加入NaOH用以調節pH。

3.3 硝化反應的影響因素及控制

(1)溶解氧。曝氣階段的溶解氧質量濃度一般控制在2～4 mg/L，因為硝化菌可忍受的溶解氧質量濃度極限在0.5～0.7 mg/L，當溶解氧質量濃度低于2 mg/L條件下時，氮可以完全被硝化，但需要較長的污泥停留時間，因此一般應維持混合液的溶解氧質量濃度在2～4 mg/L，但高于該指標會提高溶解氧對生物絮體的穿透力，進而降低反應的硝化速率。

(2)pH。硝化反應的最佳pH范圍是7.5～8.6，超出這個范圍硝化反應的速率會明顯降低，低于6.5或高于9.5時，硝化反應將停止進行。

(3)溫度。硝化反應溫度應控制在20～30 ℃，溫度低于15 ℃時，硝化反應速度迅速降低；溫度在12～14 ℃時，系統中會出現亞硝酸鹽的積累；溫度在15～35 ℃時，硝化反應速率隨溫度的升高而加快；溫度達到30 ℃后，蛋白質的變性會降低硝化菌的活性，硝化反應增速幅度變小。

3.4 反硝化反應的影響因素及控制

(2) 溫度。反應溫度在20～40 ℃為宜，當反應溫度低于15 ℃時，細菌的代謝速率明顯受抑制。

(3)pH。反應pH在7.0～8.0為宜，當pH小于7.0或大于8.0時，反硝化反應將受到強烈抑制。

(4)碳源。當污水中C/N較低時(一般要求BOD5/TN>3)，水中碳源無法滿足細胞合成的需要，需添加碳源。以甲醇為碳源時，反硝化反應速率較高，且分解產物為CO2和H2O，不留任何難以降解的中間產物。

4 處理效果

污水處理效果見表1。

經檢測，污水處理站對氨氮、懸浮物、氰化物、COD、硫化物、總氮和揮發酚平均去除率分別為99.9%，85.9%，80.6%，88.7%，66.7%，97.7%和56.0%，雖然部分污染物去除率較低，但整體去除效果比較理想。

5 運行成本

因為日常NaOH和甲醇的投加量需根據來水水質情況進行調整，在降總氮過程中為了促進反硝化反應，甲醇的投加量比較大，會造成處理成本較高(約為4.52元/m3)。

表1 污水處理效果

注：1)硫化物檢出限為0.02 mg/L。

6 運行控制心得

污泥其實就是微生物，微生物是以菌落的形式組合進行反應的，因此，為了保證出水水質合格，必須有足夠的條件及適當的營養源，才能滿足微生物的需求。在惡劣環境下，微生物雖然能進行優勝劣汰，但在出水方面就變得不易控制了。

IMC工藝技術流程簡單，PLC控制系統及相關儀表設置合理，抗沖擊能力強，僅設置生化處理單元，同時可完成反應、沉淀、排水和排泥功能，操作簡便，勞動定員大大減少。

此外，對總氮的去除率高，在進水氨氮質量濃度達300 mg/L(實際工程中有時達400 mg/L)時，氨氮去除率高達98%左右，可確保出水達標。氨氮廢水經IMC脫氮技術處理后，主要產物為N2和CO2，不會造成二次污染。

2016- 01- 26)