工業(yè)污水脫氮除磷工藝技術(shù)的優(yōu)化研究

閆衛(wèi)軍

（山西晉環(huán)科源環(huán)境資源科技有限公司，山西 太原 030027）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)和工業(yè)化水平的不斷提升，我國(guó)工業(yè)污水的排放量逐年增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)2022 年工業(yè)污水排放量達(dá)到了800 億t，為了保證對(duì)工業(yè)污水的處理效率和質(zhì)量，各污水處理廠不斷改善工業(yè)污水處理方案，提高對(duì)污水中總氮、總磷的去除效果。但隨著我國(guó)政府對(duì)環(huán)保情況重視度的不斷提升，對(duì)工業(yè)污水的排放要求已經(jīng)逐步從一級(jí)B 類標(biāo)準(zhǔn)向著一級(jí)A 類標(biāo)準(zhǔn)提升。但由于污水處理廠脫氮除磷工藝技術(shù)水平的限制，導(dǎo)致其難以滿足新情況下的污水凈化處理需求。

在對(duì)污水處理廠工業(yè)污水處理流程進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)性地提出了一種新的“缺氧+UCT”脫氮脫磷工藝技術(shù)，對(duì)該工藝技術(shù)原理、工藝流程、改造方案等進(jìn)行了細(xì)致的分析，確定了當(dāng)污泥回流比為100%的情況下具有最佳的脫氮除磷效果。對(duì)提升工業(yè)污水處理效率和可靠性具有十分重要的意義。

1 原有工藝流程分析

污水廠最初采用了“水解酸化+A2/O+轉(zhuǎn)盤濾池+紫外消毒”的二級(jí)生化處理技術(shù)[1]，凈化過(guò)程中采用了濃縮脫水一體化系統(tǒng)，整個(gè)污水處理流程如圖1 所示。

圖1 污水廠凈化處理工藝流程

由圖1 可知，在進(jìn)行污水處理的過(guò)程中首先利用格柵去除懸浮或者漂浮狀態(tài)的固體雜質(zhì)，然后流入到旋流沉砂池，進(jìn)一步去除污水中直徑較小的固體雜質(zhì)，過(guò)濾處理后進(jìn)入到水解酸化池。在酸化池中一方面把大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)，另一方面則是把碳水化合物降解成脂肪酸，提高污水的可生化性。然后再進(jìn)入到厭氧、缺氧和好氧區(qū)間內(nèi)進(jìn)行污染物處理，污水再經(jīng)過(guò)二沉池流入到高效混凝沉淀池中，然后在此階段加入消毒藥劑除去水中的磷、硫污染物，最后污水流入到消毒間內(nèi)，經(jīng)過(guò)污水紫外線消毒后排出。

在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，污水在處理后的出水COD值在22.4～52.1 mg/L，雖然能夠達(dá)到一級(jí)B 排放標(biāo)準(zhǔn)，但和一級(jí)A 排放標(biāo)準(zhǔn)存在較大的差異性。在凈化過(guò)程中對(duì)水中硫的去除率在71.9%，對(duì)水中磷的祛除了在76.4%，勉強(qiáng)能夠達(dá)到一級(jí)B 的排放標(biāo)準(zhǔn)，但和一級(jí)A 的排放標(biāo)準(zhǔn)有巨大的差異性。難以滿足污水凈化質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性的需求。

2 工藝優(yōu)化方案分析

2.1 總體工藝優(yōu)化方案

結(jié)合污水處理廠在污水凈化過(guò)程中所存在的問(wèn)題，對(duì)污水凈化流程進(jìn)行了優(yōu)化，在原有的“水解酸化+A2/O”生活處理工藝方法上，把水解酸化池變?yōu)榱巳毖醭兀瑫r(shí)在生化系統(tǒng)內(nèi)增加回流，把凈化工藝流程更改為缺氧/厭氧/缺氧/好氧的布置結(jié)構(gòu)，滿足“缺氧+UCT”脫氮脫磷工藝方案[2]，經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的污水廠凈化處理流程如圖2 所示。

圖2 優(yōu)化后的污水脫氮處理工藝流程

2.2 水解酸化池改造方案

通過(guò)對(duì)污水廠進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)的分析，原有系統(tǒng)的反硝化脫硫、脫氮能力偏小，其主要原因是缺氧池的容積偏小，難以滿足反硝化過(guò)程的實(shí)際需求，因此需要對(duì)水解酸化池進(jìn)行改造。

由于水解酸化池的主要作用是處理難以降解的有機(jī)物，提升反應(yīng)時(shí)的生化性能，提高溶液中BOD/COD并可以把一部分的有機(jī)物除去，減少總污染負(fù)荷，能夠降低污水的處理成本，提高污水的處理效率。由于污水廠在設(shè)計(jì)時(shí)候和實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)存在一定的偏差，在進(jìn)水位置的COD 值較低，而B(niǎo)OD/COD 的值偏高[3]，因此總氮濃度實(shí)際是偏高的，導(dǎo)致反硝化池的容量不夠。另一方面，污水處理廠的空間有限，很難再通過(guò)建立缺氧池的方式來(lái)提高反硝化過(guò)程，因此可以考慮對(duì)水解池進(jìn)行改造，使其成為前端缺氧池，增加反硝化時(shí)間，進(jìn)而提升利用率，增加脫氮、脫硫的能力。

2.3 生化系統(tǒng)內(nèi)回流改造方案

污水處理廠進(jìn)水段的總氮含量超標(biāo)，因此需要改善混合液回流以及污泥回流的模式，再結(jié)合前端缺氧池，增加反硝化的停留時(shí)間，提高污水凈化時(shí)的脫氮除磷效果。

為了提高對(duì)污水中碳源的利用效率，降低投加的碳源的量，因此需要對(duì)生化系統(tǒng)內(nèi)回流方案進(jìn)行改造，加入一個(gè)從缺氧池回流到厭氧池中的內(nèi)回流系統(tǒng)[4]，不僅能夠提升對(duì)污水中現(xiàn)有碳源的利用率，而且也能夠彌補(bǔ)厭氧池中的污泥流失，減少在厭氧段反硝化細(xì)菌和聚磷菌對(duì)碳源的爭(zhēng)奪，降低溶液中硝酸鹽對(duì)厭氧池中釋磷效果的影響。

同時(shí)把污泥回流至厭氧池更改為回流到前端缺氧池[5]，這樣可以充分利用反硝化作用減少溶液中的硝酸鹽，提升對(duì)總氮的去除能力，降低對(duì)厭氧釋磷的干擾，提升除磷的效果。

2.4 二沉池進(jìn)水管網(wǎng)改造

在污水處理廠的二沉池位置，增加一套連通和放空管道設(shè)備[6]，提高二沉池的運(yùn)行效率，增加對(duì)應(yīng)急事故的處理效果。

3 污泥回流比對(duì)系統(tǒng)脫氮、脫磷的影響

3.1 污泥回流比對(duì)系統(tǒng)脫氮的影響

不同污泥回流比情況下系統(tǒng)對(duì)污水中總氮的祛除效果如圖3 所示。由實(shí)際對(duì)比結(jié)果可知，污水在進(jìn)水時(shí)的總氮的質(zhì)量濃度都是在43.1～67.4 mg/L 之間變動(dòng)。污泥的的回流比為70%時(shí)的平均總氮去除率為74.5%，污泥的的回流比為100%時(shí)的平均總氮去除率為79.4%，污泥的的回流比為120%時(shí)的平均總氮去除率為77.2%，由此可知，污泥回流比對(duì)系統(tǒng)脫氮的影響極大。當(dāng)污泥回流比為70%時(shí)對(duì)總氮去除效率低主要是油液污泥濃度低、提供的微生物量不足，進(jìn)而影響對(duì)污水中總氮的去除效果[7]。當(dāng)污泥回流比為100%、120%時(shí)的脫氮效果差異不斷，而污泥回流比越高在運(yùn)行時(shí)的成本最低，因此最終選擇污泥回流比為100%，此時(shí)的總氮去除率為79.4%，比優(yōu)化前的62.5%提升了27.1%。

圖3 不同回流比對(duì)總氮（TN）去除率影響

3.2 污泥回流比對(duì)系統(tǒng)脫磷的影響

不同污泥回流比情況下系統(tǒng)脫磷效果如圖4 所示。實(shí)際對(duì)比結(jié)果可知，污水在進(jìn)水時(shí)的總磷的質(zhì)量濃度都是在1.63～7.62 mg/L 之間變動(dòng)，在出水口處的總磷濃度保持在0.29 mg/L 以內(nèi)。污泥的的回流比為70%時(shí)的平均總氮去除率為91.6%，污泥的的回流比為100%時(shí)的平均總磷去除率為96.5%，污泥的的回流比為120%時(shí)的平均總磷去除率為92.9%，比優(yōu)化前的78.4%提升了18.5%。由此可知當(dāng)污泥的回流比為100%的情況下能夠保證最好的脫磷效果。

圖4 不同回流比對(duì)總磷（TP）去除率影響

4 結(jié)論

針對(duì)現(xiàn)有“水解酸化+A2/O+轉(zhuǎn)盤濾池+紫外消毒”技術(shù)處理工業(yè)污水所存在的脫氮除磷效率低的問(wèn)題，提出了“缺氧+UCT”脫氮脫磷工藝方案，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用表明：

1）現(xiàn)有工業(yè)污水反硝化脫硫、脫氮能力偏小，其主要原因是缺氧池的容積偏小，難以滿足反硝化過(guò)程的實(shí)際需求；

2）污泥回流至前端缺氧池，可以充分利用反硝化作用減少溶液中的硝酸鹽，提升對(duì)總氮的去除能力，提升除磷的效果

3）污泥回流比為100%時(shí)，系統(tǒng)對(duì)總氮去除率為79.4%，比優(yōu)化前提升了27.1%。對(duì)總氮的去除率為92.9%，比優(yōu)化前提升了18.5%。