解決城鎮污水處理廠生物脫氮除磷所需碳源不足及措施

汪樂安

（廣州市新獅水務有限公司，廣東 廣州 510000）

隨著城市化發展進程的穩步推進，城市周邊環境問題逐漸顯露出來，城市建設、工業生產都對城市周邊區域內的水環境造成了較大的污染，這嚴重影響了周邊區域居民的生活和身體健康，為此我們必須加強對生活污水、工業廢水的污水處理。城鎮污水處理廠是處理污水的主要單位，因此需要加強對城鎮污水處理廠的提標改造，需要應用更加先進的污水處理技術，以便有利于提升我國城鎮污水處理工藝技術水平，進而提高對污水的脫氮除磷效果，以達到有效解決水環境污染問題以及改善周邊環境。

1 城鎮污水處理廠脫氮除磷運行現狀

我國在對城鎮污水處理廠脫氮除磷的相關調查中發現，有60%以上的城鎮污水廠不能在低溫條件下完成對污水的脫氮除磷處理，在冬季低溫條件下，污水的脫氮除磷效果較低，難以達到污水處理的總氮標準。為了更好的解決污水處理脫氮除磷所需碳源不足的問題，在對城鎮污水處理廠的污水處理工藝技術改造工作中，應用了多種污水處理技術，具體的改造情況如下：

目前，為了解決生物脫氮除磷過程中碳源不足的問題，很多鎮污水處理廠引入了內碳源和外碳源增加技術，通過改變原來的預處理單元以及工況來提升脫氮除磷效果，在處理工藝上也做出了一定程度的調整。另外，在傳統的污水處理工藝流程中，均設有初沉池以完成對水體中懸浮物的沉淀過濾，但這種處理方式會損失水體中的部分碳源，對技術做出改進調整后，去除了初沉池這一工藝環節，以有效減少進水碳源的流失。目前，污水處理廠所采用的生物脫氮除磷技術主要是將無機物中有吸附能力的微生物投入到生反池中，以此提升生反池的有機物含量，從而達到生物脫氮除磷的效果。初沉池的設置要根據當地污水中懸浮物（SS）濃度的實際情況來決定，當懸浮物（SS）濃度沒有達到400 mg/L，并且碳氮比較低時，可以取消初沉池設施，而當懸浮物（SS）濃度高出400 mg/L而導致碳源不足時，應保留初沉池，并且在初沉池內投放發酵上清液，以此減少碳源流失。根據城鎮污水處理廠當地污水的實際情況，靈活運用初沉池，就能顯著提升污水處理的脫氮除磷效率[1]。

多點進水倒置A2/O工藝也是一種對污水處理工藝的改進技術，通過該技術的運用也能達到解決進水中碳源不足的問題。污水中碳源濃度與溫度的變化有一定關系，在夏季進水濃度較低時，可采用多點進水倒置A2/O工藝來改善脫氮除磷的反應環境，而在冬季進水濃度較高時，可以采用帶回流污泥反硝化段A2/O工藝來提高對污水的處理效果。

相關研究發現，在污水處理過程中以甲醇、乙醇或糖類物質作為脫氮除磷的碳源時，獲得的脫氮除磷效率明顯高于未加入這些碳源前的反硝化速度，污水處理中的優選碳源，在冬季生物脫氮效率較低時，可在進行脫氮除磷處理時加入額外的碳源，就能有效解決碳源不足的問題，進而保證處理后的水體總氮含量達到污水處理標準。

2 解決生物脫氮除磷所需碳源不足問題的有效措施

2.1 冬季低溫生物脫氮技術的應用

在低溫環境下對污水進行脫氮除磷處理時，受到活性污泥硝化及反硝化反應較低的影響，其反應速率會明顯下降，有研究表明，當水體溫度低于12 ℃時，活性污泥的硝化與反硝化反應速率會比正常水溫環境下的反應速率降低2倍左右，這不利于對污水的脫氮除磷處理。因此，在污水脫氮除磷處理中可應用低溫生物脫氮技術來提高低溫環境下的硝化與反硝化速率，在對城鎮污水處理廠的脫氮除磷工藝改造工程中，要針對處理廠構筑物有效體積恒定這一問題，通過添加填料的方式來提升污水中硝化菌與反硝化菌的含量，以此保證污水處理廠好氧池內的填料能夠達到冬季總氮指標，提升冬季污水處理的硝化物活性。

2.2 A2/O工藝的有效應用

通過泥法、法聯用的填料模式，可增加污水中的微生物含量。如城鎮污水處理廠的脫氮除磷采用的是氧化溝處理工藝，即可采用多點進水的A2/O工藝，以此實現對其運轉模式的優化，通過減荷增效方法對進水的分流量以及生化池的擴容進行減荷，這樣就能在不影響污水處理現有工藝正常運行的基礎上，保證改造方案的可行性，并達到控制改造成本，實現生產與改造同步進行的目的。

2.3 深度處理工藝技術的應用

深度處理工藝技術的應用，能夠幫助污水處理廠解決二級處理中污染物難以有效穩定去除的問題，在二沉池的二級處理中，懸浮物（SS）含量的波動較大，這就導致污染物的去除效率較低，通過提升水體中聚磷菌的含量，有助于更好的實現對污水的脫氮除磷，利用好氧菌對含磷物質的吸附達到污水除磷目的[2]。而聚磷菌的生化反應速率與水溫情況有直接關系，為了保證聚磷菌較高的生化反應速率，在對城鎮污水處理廠的提標改造工程中，可以通過反硝化深床濾池的建設，來對二級處理出水進行深度處理，進而保證處理后的水體達到排放標準。

在城鎮污水處理廠的提標改造工程中，做好反硝化深床濾池的建設工作，能夠有效過濾去除污水中的懸浮物（SS），同時也能提高反硝化效率。反硝化深床濾池采用的是下向流固定床式濾池，該濾池主要作用是對水體中懸浮物的濾除。而當出水含氮化合物含量達不到指定標準時，將增加碳源的處理方式改變成反硝化濾池的處理模式，這樣不僅可以有效去除水體中的懸浮物，也能實現對水含氮化合物的有效濾除，讓處理后的水體能夠達到國家一級A排放標準。反硝化深床濾池的工藝流程，如圖1所示。

設置反硝化深床濾池時，要保證其濾池水力負荷能夠達到6.11 m3/（m2·h），平均濾速應達到6.15 m/h，強制濾速應達到7.35 m/h，反沖洗周期一般要設定在24～36 h之間，而反沖洗水強度應保持在3.0 L/（m2·s）左右。在搭建反硝化深床濾池時，所使用的濾磚為“T”型氣水分布塊濾磚，濾池外殼應選擇密度較高的聚乙烯材料，以此保證濾池外殼擁有足夠承載內部混凝土的強度，同時能夠支撐濾池內濾料、卵石的重量以及水體的水壓[3]。當濾池搭建完畢后，“T”型濾磚可在池底形成空氣反射內腔，通過空氣與水的充分混合，實現對污水的反復沖洗，進而達到對水體懸浮物、含氮化合物的濾除目的。反硝化深床濾池內部所使用的濾料一般為天然品質的石英砂，這種濾料不容易堵塞進水口與出水口，作為濾料的石英砂粒徑必須保持在2～4 mm之間，均勻系數應達到1.35的標準，球形度應在0.9～1.0之間，比重應在2.7～3.0之間，酸溶度應保證在3%以下。承托濾料的材料應選用天然的鵝卵石，鵝卵石粒徑應控制在5～40 mm之間，承托層厚度應控制在0.45 m左右。

對反硝化深床濾池還應該搭建配套的設備間與加藥間，設備間用來安裝相應的污水反沖洗設備，例如反沖洗鼓風機、空氣壓縮機，水泵等設備[4]。為了保證反硝化深床濾池的穩定運行，還應保證在基礎設備數量上再增加備用設備。通過自動化控制系統完成對設備的統一管控，當某個設備出現故障時，系統就能自動運行備用設備，以保證污水反硝化處理的正常運行。在加藥間主要用于安裝碳源投放系統、PAM投放系統以及亞鐵鹽投放系統。當處理后的水體中含氮化合物的含量達不到出水標準時，通過碳源投放系統向水體中投放碳源，進而促進生物反硝化反應速率的提升，最終獲得更好的脫氮除磷效果，進而讓處理后的水體能夠達到脫氮的標準。而通過PAM投放系統以及亞鐵鹽投放系統的應用，也能為懸浮物的濾除以及反硝化反應提供更好的運行環境。

3 結論

綜上所述，為了更好地完成對城鎮污水處理廠的提標改造工程，解決目前污水脫氮除磷處理中碳源不足的問題，必須在提標改造工程中加強對相關污水處理技術的有效應用。根據污水處理廠所在地污水實際情況與懸浮物、硝氮的濃度情況，合理選擇相應的污水處理技術，對現行的脫氮除磷工藝進行技術改進，這樣就能讓處理后的水體達到一級A標準。在脫氮除磷工藝的提標改造工程中，我們應加強對相關技術的應用研究，借鑒國內外優秀的污水處理工作經驗，建立起一套更加高效的污水處理工藝流程，提高城鎮污水處理廠污水處理技術水平。