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  • 污水厂碳源不足,总氮(TN)不达标咋办?
  • 发布时间: 2021-10-15 点击次数:65 
  • 随着国内大部分受纳水体的环境容量变小,以及愈加严格的环境政策,越来越多的市政污水处理厂出水水质要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准,并有进一步提高标准的趋势。

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    按照《室外排水设计规范》(GB 50014—2006)建议的生物脱氮的污水碳氮比BOD5/TKN>4这个评价指标,如果对全国不同地区的市政污水处理厂进水水质统计,我们就能发现,目前我国不同地区污水厂原水碳源不足、碳氮比低的情况普遍存在。

    很显然,C/N比持续降低的现象,加大了污水处理的难度。对于低碳氮比城市污水来说,传统污水脱氮工艺不能达到预期,通常需要消耗大量的氧气和能量等手段来提高处理效果。

    低碳源污水特性及问题

    之前有人对国内127座污水处理厂的进水水质进行分析,发现80%的污水处理厂BOD5/TN比值小于3.6,只有10%的污水处理厂大于4。

    住建部城镇污水处理系统的水质数据分析显示:我国70%左右的城镇污水处理厂进水BOD5/TN比值小于4,其中北方城市污水厂进水BOD5/TN比值为4,南方城市污水厂进水BOD5/TN比值为3,可见,碳源不足的情况在全国范围内都是一个棘手的问题。

    而我国污水厂多采取的是传统生物/化学工艺处理低碳源污水,虽然可以满足城镇污水排放标准,但是污水厂运行成本较高,同时进水方式复杂、操控困难,也给污水厂处理低碳源污水增加了难度,主要存在以下几个问题:

    1、污水厂的运行成本高

    由于传统硝化反硝化工艺需要消耗大量有机物,为了满足反硝化,需要投加大量碳源,提高C/N。污水厂通常选择乙酸、乙醇、葡萄糖等有机物作为外加碳源,其市场均价在2500元以上(各地方数据有所偏差)。

    近年来,以天然的固体有机物为主,无毒、价格低廉的外加碳源成为热点。比如说有人采用稻壳、玉米芯和陈米作为外加碳源,研究不同天然有机碳源对生物脱氮的影响。也有采用玉米芯固体碳源生物反应器,研究SND工艺处理低碳氮比污水的脱氮效果。如果能减少氮的价态转换过程,就可以从理论上减少碳源的消耗,从而降低有机物的浪费。

    2、进水方式复杂

    为了提高生物脱氮效率,大多数污水处理厂采用分段进水和周期性改变进水的方法。一方面改良分段进水拥有充分利用碳源、脱氮效率高、运行管理方便等优点;另一方面也存在分段进水工艺操作复杂,运行调控困难的不足。此外该工艺需要多个反应器串联运行,占地面积大,运行成本也相应增加。

    低碳源污水如何脱氮?

    1、投加外部碳源

    一般来说,低C/N比污水中有机物缺乏,活性污泥系统中微生物之间产生资源竞争,导致了硝化与反硝化反应平衡被打破,抑制了生物脱氮过程的进行,氮类污染物质的去除效果不佳,出水水质难以达标。因此,投加碳源仍为提高低C/N比污水生物脱氮率的主要方式。现有的外加碳源大体上可以分为三大类:以液态有机物为主的传统碳源、可生物降解高分子聚合物及天然纤维素物质。

    1)传统液体碳源

    目前应用最为广泛的液体碳源主要有葡萄糖、乙酸钠、甲醇和乙酸等。

    它们分子结构简单,有利于微生物的吸收转化,从而促进反硝化细菌的生长繁殖,有效的去除污水中的氮磷。

    在以甲醇、乙醇、葡萄糖、乙酸和麦芽糖为外加碳源处理低 C/N 比污水的研究中发现,乙酸的反硝化速率最好,甲醇、乙醇和葡萄糖次之,麦芽糖效果最差。

    以乙酸钠为外加碳源的反硝化速率为12 mg · (g · h)-1 , 较以乙醇为外碳源的反硝化速率高出约3 mg · (g · h)-1,在相同的投加量下,再以乙酸钠作为反硝化系统的外碳源时,其反硝化能力优于葡萄糖。

    当然,除了反硝化能力,运行成本也是污水厂选择外加碳源要考虑的重要指标,如下表所示:

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    液体碳源的经济性对比

    从表中我们可以看出投加葡萄糖成本最高,乙酸钠投加成本较低,甲醇一般只有在连续投加时成本最低。

    从长期投加成本上看,葡萄糖>乙酸钠>甲醇,甲醇经过驯化后,投加成本最低。但是甲醇对运输、储存和使用的安全要求极高,一般在进水碳源长期不足、总氮长期不达标时,甲醇是最经济的碳源。而乙酸钠在成本、安全性、反应速度各方面而言,具有明显的优势,是污水厂较好的备用外加碳源。

    2)可生物降解高分子聚合物

    早在1991年就有学者提出以PHB作为反硝化碳源去除水中的硝酸氮的设想,并取得了较好的脱氮效果。

    研究认为PHB和PCL均能维持7周以上稳定的反硝化脱氮效果,硝酸盐氮的负荷可达10 mg · (L · h)-1。

    利用PLA颗粒作为反硝化的固体碳源及生物膜载体,在系统温度为 30℃,硝酸盐氮初始浓度为50mg· L -1 的条件下,PLA的平均反硝化速率可达2.6x103 mg · (g · h)-1,硝酸氮在13h内可以得到完全去除。

    3)天然维生素类物质

    天然纤维素类物质作为固体碳源,具有来源广泛、易获取、价格低廉、易生物降解、无毒等优点。

    豌豆藤、花生藤、更豆藤、绿豆藤因单位质量释碳量较低,不适宜用作反硝化水处理碳源。相比之下,玉米芯、秸秆等更具备作为理想的固体碳源和生物载体的性能。研究发现,以玉米叶水解液为反硝化碳源,反硝化速率可达24.30 mg· (g· h)-1,脱氮率高达 97.20% 。

    2、优化进水方式

    传统的进水方式中,大多数碳源在好氧段消耗,在缺氧反硝化阶段将无碳源可用。在合理利用碳源研究中,通过优化进水方式可以保证有机碳源应用于缺氧反硝化阶段,主要有两种优化方式:分段进水和周期性改变进水方式。

    分段进水方式具有污泥浓度高、水力停留时间短、碳源利用率高等优点。近年来,分段进水多段A/O工艺是国外针对低碳源污水开发的新技术。在碳氮比条件下采用分段进水A/0工艺处理高氨氮污水,通过曝气量控制获得较高的脱氮效能,平均去除率都达到了90%以上。

    周期性改变进水方式可将两个相同的反应器串联,将其作为定期进水的第一级反应器,改变每个反应器的周期性功能,以保证充分利用进水中有机碳源。

    3、脱氮新工艺

    针对低碳源污水的处理,大多数污水厂选择外加碳源的方式来满足排放标准要求,这势必增加了污水厂的运行处理费用。

    而大阳城娱乐app集团有限公司的核心技术短流程脱氮除磷工艺(HJDL)突破了传统理念,缩短了脱氮时间,降低了碳源的消耗,节省了运行成本,而且依旧可以达到水质排放标准。

    该工艺以强化生化反应为核心,通过投加复合微生物菌剂和生物增效载体,在高效厌氧,兼氧,好氧微生物孵化器的独特造粒功能作用下,全天候、无死角、全时段的在反应池产生具有外部好氧,中部兼氧,内部厌氧特殊结构的颗粒化污泥,给微生物构造了一个优良的生存环境、具有新陈代谢速度快及优势菌群富集度高的特点,可大幅提高微生物数量种群及活性。

    该技术目前面向现有污水厂可不停产、不停水、不动土建实现原位提标、提量改造,且见效快, 30 天内 可达 GB18918-2002 一级 A 标准;60 天达GB3838-2002 地表四类水排放标准;投资效益突出,维持达标运行费用低,驯化完成后可节省碳源(乙酸钠、甲醇、葡萄糖等)97%-100%;除磷剂节省 75%-92%,避免化学药剂二次污染,迎合政府低碳 3060 大趋势,减轻政府财政负担。

    结  语

    随着我国城市生活用水量的增加,污水排放量也随之增加,对低碳源污水进行脱氮除磷处理已成为关注的重点,当务之急在于提高脱氮除磷效果,确保污水达标排放。

    大阳城集团娱乐app是一家集研发、 设计、施工、运营为一体的污废水处理******高新技术企业,公司于 2021 年成功入选品牌强国工程--水处理行业优选成员单位;2020 年浙江省生态修复行业五十强企业;拥有专利 50 余项。公司坚持以事实数据说话为原则,以核心技术解决目前水处理行业中的痛点、难点问题。

    大阳城集团娱乐app的HJDL工艺可有效提高低碳源污水脱氮除磷的效果,专业的技术团队将会最大限度地发挥该技术的优势,实现绿色环保的目的。

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