市政污水廠總氮低溫處理中試達標技術研究

文_辛志杰 山西京玉發電有限責任公司

1 污水廠概況

右玉污水處理廠設計處理水量10000m3/d，實際運行總水量10000m3/d 左右，并列兩組A2O 工藝，每組處理5000m3/d，每組的厭氧池380m3，缺氧618m3，好氧池1900m3。主體處理工藝流程為粗格柵—集水池—細格柵—厭氧池—缺氧池—好氧池—二沉池—消毒池—排放，出水排放標準為《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）的一級A 的排放標準。

2 問題分析與調試方法

2.1 水質問題

2019 年6 月13 日開始調試運行，調試期間通過現場采樣檢測，該廠生化段進水含氮化合物主要為氨氮，總氮含量為28.80mg/L。經過氧化溝處理后，出水以硝態氮為主，硝態氮有14.85mg/L，氨氮和亞硝態氮都很低，總氮濃度為16.67mg/L，出水總氮不達標。夏季出水總氮不穩定，冬季總氮不達標，出水要求穩定降低TN＜15mg/L。

2.2 生化池溫度問題

目前生化池的溫度比較低，為15℃左右，冬天更低，能達到5℃左右，但當生化池溫度低于20℃，反硝化菌就會受到抑制，因此會影響到反硝化菌的降解效果。

2.3 工藝設計問題

右玉污水處理廠A2O 生化池的總體積5796m3，設計的MLSS 為4000mg/L，按照≤室外排水設計規范≥推算，如果日變化系數為1.1，則厭氧、缺氧、好氧池的停留時間分別為1.82h，2.96h，9.13h。外回流（污泥回流）比是100%，內回流（硝化液回流，好氧出水回到缺氧進水）300%。則缺氧池實際的處理時間為0.74h，時間較短。

2.4 實驗方法

通過在進水投加復合碳源（市售碳源產品，COD 含量800g/L），調節進水的碳氮營養比，碳源投加點設置在一期和二期的A 池的進水端。增加內回流管路（硝化液回流），控制內回流比，調整好回流混合液中的溶解氧；通過投加低溫菌強化生化系統，提升總氮的去除效果。COD 以重鉻酸鹽法檢測，TN以堿性過硫酸鉀消解-紫外分光光度計法檢測。中試期間，上述指標每天取樣兩次進行檢測。

2.5 中試調試步驟

重新購置回流泵，使得好氧回流回到缺氧池進水的回流系統改造成好氧回流到厭氧進水的回流系統，改造后的內回流比150%，使得改造前的缺氧區的反硝化時間0.74h 增加到1.9h，A2O 內回流改造情況如圖1 所示。

圖1 A2O 內回流改造情況

復合碳源投加：增加現場碳源加藥設備，三個出藥口并聯通過計量泵加藥，加藥管道用PPR 材質，外部設置保溫。復合碳源COD 為60 萬mg/L 左右，碳源投加量為30 ～45m3/h，每天投加量1.8 ～2.0t，采取隔膜計量泵投加。

菌種投加：2019 年6月13 日16：00 投加菌種480kg 于厭氧A 池進水中，菌劑濃度高達109CFU/mL，6 月14 日投加220kg菌種于厭氧A 池中。

水質監控：每天取各工藝段水樣檢測COD、總氮、氨氮，硝態氮數據記錄保存。每天測3 次，并求平均值。

3 結果與討論

3.1 提高碳氮比影響出水實驗

以現場二沉池出水為小試處理對象，添加少量硝態氮使得出水總氮高于20mg/L。小試處理1.5h，隨著碳源比的升高，出水硝態氮的濃度逐漸降低，當碳氮比為1.0 和1.5，處理后的硝態氮分別是14.43mg/L 和12.01mg/L，且都有亞硝態氮積累。當處理組4 的碳氮比提升到2，處理后的硝態氮降低到8.75mg/L，且沒有亞硝態氮的積累。當碳氮比繼續升高，碳氮比為2.5 和3.0 處理后的硝態氮不再降低，且沒有亞硝態氮的積累。考慮到成本和處理效果，當碳氮比為2.0 為最優參數，與之前的研究一致。

3.2 低溫高效菌劑強化實驗

以碳氮比為2，15℃下處理1.5h，未投加總氮菌劑的處理組，出水總氮為13.52mg/L，總氮去除率為45.68%；投加菌劑101 的處理組，出水總氮為9.56mg/L，總氮去除率為61.59%。當溫度降低到10℃下處理1.5h，未投加總氮菌劑的處理組，出水總氮為13.67mg/L，總氮去除率為37.80%；投加菌劑的處理組，出水總氮為9.52mg/L，總氮去除率為56.69%。當溫度降低到5℃下處理1.5h，未投加總氮菌劑的處理組，出水總氮為13.97mg/L，總氮去除率為33.53%；投加菌劑的處理組，出水總氮為9.66mg/L，總氮去除率54.04%。結果表明，反硝化高效菌劑對該廠水質有較好的適應性，對該污水處理廠缺氧污泥有強化作用；在較低溫度下（5℃），脫總氮菌能夠有效強化該廠缺氧區脫氮功能。

3.3 中試實驗

中試上機實驗共兩次，第一次調試時間：2019.6.13 ～2019.7.6，實驗溫度15 ～18℃。外回流100%，內回流150%。進場調試前，進水總氮為38.7mg/L，出水總氮有28.4mg/L，水廠出水總氮處于不達標狀態。6月13日進場調試，16：00 開始投加總氮低溫菌種后，第二天出水總氮開始下降，出水總氮為15mg/L，后續出水總氮處于穩定達標狀態，說明加入高效反硝化低溫菌種改善了微生物的種群結構，提升了缺氧系統的反硝化能力。由于進水cod 波動差值比較大，進水總氮波動數值變化不大，導致進水碳氮比波動較大，補加碳源需穩定在一個值，保證出水總氮穩定性。

第二次調試時間：2019.10.27 ～2019.11.8，實驗溫度11～13℃。外回流100%，內回流150%。進場調試前，進水總氮為48.5mg/L，出水總氮在14 ～15mg/L 之間波動，從10月27 ～29 日數據可以看到出水總氮在低于15℃條件處于超標邊緣。基于此背景下，啟動了第二次生化強化脫氮，即從10 月30 日開始投加低溫反硝化菌劑（添加量為水量千分之一），30日晚上的出水總氮呈現出明顯的下降趨勢，直到11 月8 日，出水總氮穩定在10mg/L左右。這直接說明了高效反硝化低溫菌種改善了微生物的種群結構，提升了缺氧系統的反硝化能力。

考慮到回流比的調整可能會對除總磷效果造成影響，對生化強化前后總磷進出水的變化進行了觀察。生化工藝參數及反硝化菌劑調整前后，出水總磷濃度基本維持在0.05 ～0.08mg/L 范圍內。本研究中調整好氧出水硝化液回流到厭氧區，控制了合適的回流比，同時補充了充足的碳源，作為反硝化過程的電子供體，達到良好的反硝化除氮的效果，同時也保證了厭氧區聚磷菌所需要的有機物，并未與聚磷菌產生營養競爭。好氧區的聚磷菌也獲得合適的有機物，也未影響到生物除磷的作用。

4 結論

①在厭氧池進水連續投加碳源，提高進水碳氮比≥2，可實現低溫下總氮達標。

②改造內回流系統，使得原來的好氧出水硝化液回流到缺氧池進水改造成回流到厭氧池進水，使得反硝化的停留時間由0.74h 提升到1.9h，有利于總氮去除。

③在厭氧池和缺氧池通過投加低溫反硝化細菌，提高生化系統的活力，有利于總氮去除。