有水友提問(wen)，“碳源不足的(de)情況下，如(ru)何提高脫(tuo)氮除磷的(de)效果？”

帶著這個(ge)的問題(ti)，我(wo)們走(zou)訪調研了JS省某(mou)流域204座城鎮污水處理廠。

這不看不知道，一看嚇一跳。我們發現，有43%的污水處理廠的進水BOD5/TNK<3，有超過65%以上的污水處理廠存在碳源不足的現象。

這也就意味著，大部分污水處理廠進水碳源無法滿足脫氮除磷需求，均需通過外加碳源等其他手段措施來保證出水TN、TP的穩定達標。

回到文章開篇(pian)的(de)問題上，即(ji)如何解決城鎮污(wu)水處理廠(chang)脫氮(dan)除磷(lin)所需碳源不(bu)足的(de)問題？

為此，我們(men)在走訪中通過學習了解，總結出了如下8個低(di)碳(tan)源污水(shui)處理優化措施(shi)。

一、分段(duan)進水活性污泥法

在實(shi)際工作中，我們更喜歡把這個方法(fa)叫做多點(dian)進水。

早期采用多點進水是為了減少生物池需氧量和供氧量的差異，起到節能降耗的作用。但目前采用該方式的目的主要有兩方面：

一是增加脫氮除磷段的碳源含量；

二是通過消(xiao)耗污泥回(hui)流和硝化液回(hui)流所攜帶的剩余(yu)溶(rong)解氧，來優化脫氮除磷的反應環境，從而提高處理效果。

值(zhi)得一提的是，我們走訪的某(mou)家污(wu)水處理廠就(jiu)是采用多點(dian)進水的改良(liang)型UCT工(gong)藝(yi)。

同(tong)時我們也發(fa)現，這種運(yun)行方式也存在著明(ming)顯的缺陷(xian)。比如由于是增加(jia)了(le)(le)進水點，既增加(jia)了(le)(le)構筑物池容(rong)和管線系(xi)統，這無(wu)疑會帶來(lai)反應池容(rong)積(ji)和建設(she)投資增加(jia)，運(yun)行管理難度(du)增大以(yi)及(ji)系(xi)統復雜化(hua)等問(wen)題。

不(bu)過話(hua)又說回來，正所謂瑕不(bu)掩瑜，相對于(yu)提(ti)高脫氮除(chu)磷處(chu)理效果來講，這些缺陷完全(quan)是可以忽略。

二、增設厭氧水解(jie)酸化池

一般來說，改進脫(tuo)氮(dan)(dan)除磷(lin)(lin)工藝，比較常用的(de)方式就是在脫(tuo)氮(dan)(dan)除磷(lin)(lin)反應(ying)器前增(zeng)加厭氧水解酸化(hua)池(段)。

這是因為在厭氧水解酸化階段，大分子有機物質會轉化為簡單的化合物并分泌到細胞外，如此一來便可以削減待處理污水的有機負荷，改善污水的可生化性，從而提高后續處理的效率。

以調研中的某家污(wu)水處理廠為(wei)例，其在在氧(yang)(yang)化溝前設置前置缺氧(yang)(yang)池(chi)(chi)（前置反(fan)硝化池(chi)(chi)）和厭(yan)氧(yang)(yang)池(chi)(chi)，10％的進水直接進入前置缺氧(yang)(yang)池(chi)(chi)段給回(hui)流(liu)污(wu)泥提供(gong)反(fan)硝化所需碳(tan)源，而在厭(yan)氧(yang)(yang)池(chi)(chi)內(nei)，大分子和難(nan)降解的物質轉(zhuan)化為(wei)易于生物降解的物質為(wei)聚磷菌提供(gong)碳(tan)源。

除此(ci)之外，還有很(hen)多實際(ji)案例都表明，將(jiang)水解酸化過程作為(wei)(wei)低濃度城市污(wu)水生物脫氮工藝(yi)的預處理工藝(yi)可以為(wei)(wei)反硝化段補(bu)充一定量(liang)的碳源，有效提高脫氮效率。

不(bu)過在這里，小(xiao)編還是有(you)必(bi)要提(ti)醒大家一句，考(kao)慮到水解池(chi)的建設運行費(fei)用(yong)，以及一些地區污(wu)水的實際情況(kuang)，使用(yong)此方法(fa)還需綜合處理效(xiao)果(guo)和經濟費(fei)用(yong)等因(yin)素，做到因(yin)地制宜。

三、初沉(chen)池的合理設置

關于(yu)初沉池的(de)介紹此處(chu)就不多說了，大家都比較清楚。

其作用就是進(jin)一步去(qu)除(chu)(chu)沉砂(sha)池不(bu)能去(qu)除(chu)(chu)的(de)(de)更加細小的(de)(de)無(wu)機顆粒，可去(qu)除(chu)(chu)10％～20％的(de)(de)有機物，同時(shi)它還(huan)具(ju)有一定(ding)的(de)(de)水解(jie)酸化的(de)(de)作用，從(cong)而減少后續生(sheng)物處理(li)單元(yuan)的(de)(de)負荷，對提高(gao)處理(li)效(xiao)果(guo)起到了重要的(de)(de)促進(jin)作用。

但是，關于初沉池的設置就有必要和大家好好嘮嘮了，畢竟其在一定程度上導致了后續脫氮除磷處理階段碳源量更低的問題的出現。

目前(qian)初沉池的(de)設置(zhi)與(yu)否主(zhu)要有三種方式，它們(men)各有利弊，需要設計(ji)和(he)建設單位根據進水的(de)實際情(qing)(qing)況(kuang)(kuang)以及具體(ti)的(de)建設情(qing)(qing)況(kuang)(kuang)，進行合(he)理(li)的(de)設計(ji)和(he)建設。

1.直接取(qu)消初沉池(chi)

小編認為，這種方式對于進水SS濃度較低且波動不大的污水廠無疑是個不錯的選擇。

比如，目前就有很多污水廠（如現階段較為流行(xing)的延時曝氣(qi)氧化溝工藝），是污水經過沉砂池之后，直(zhi)接進入生物池。

這種做法的優勢很明顯，既減少了(le)初沉池的建設(she)投資(zi)，簡化了(le)處理流(liu)程，對于緩解建設(she)單位的資(zi)金和占(zhan)地(di)規劃緊(jin)張(zhang)狀(zhuang)況起(qi)到(dao)了(le)積極作用。

2.在初沉(chen)池環節(jie)處設置超(chao)越管(guan)

從實踐經驗來看，這種方式更適合進水SS濃度波動較大的污水處理廠。

當(dang)進(jin)(jin)(jin)水SS濃度(du)較(jiao)高(gao)時，可以開啟初沉(chen)(chen)池進(jin)(jin)(jin)一步(bu)降低SS；而當(dang)進(jin)(jin)(jin)水SS濃度(du)較(jiao)低時，可以開啟超越管超越初沉(chen)(chen)池來減少(shao)有機(ji)物的損失，以此增(zeng)加后續處理工藝(yi)中有機(ji)碳源(yuan)的含量。

3.減少(shao)初(chu)沉池(chi)的水力停(ting)留時間

一(yi)般來說(shuo)，初(chu)沉池(chi)的水(shui)力停留(liu)時間(jian)是1～2h。

但有些水友提出了不一樣的想法，即將初沉池的停留時間減少至0.5～1h，或適當提高沉砂池的水力停留時間。

因(yin)為這樣做，可以在一定程度上緩解取消初沉池所(suo)帶來的一系列(lie)弊端。

四、利用污泥開發碳源

顧名思(si)義(yi)，采用這種方(fang)法(fa)不(bu)僅能在一定程度(du)(du)上(shang)解決(jue)污泥的處(chu)置問題，還能在一定程度(du)(du)上(shang)解決(jue)污水廠碳源不(bu)足的問題，真正意義(yi)上(shang)地實現污泥的減量化(hua)、穩定化(hua)和(he)資源化(hua)。

不過，在此(ci)需(xu)要(yao)特別說明的(de)(de)是，由于污泥(ni)微生物的(de)(de)細(xi)胞(bao)壁是一種穩定的(de)(de)半(ban)剛性結構，很難通過直(zhi)接厭氧水(shui)解產(chan)酸，因此(ci)只(zhi)有(you)(you)對污泥(ni)進行(xing)預(yu)處理，才能(neng)破壞污泥(ni)的(de)(de)絮(xu)體結構、細(xi)胞(bao)壁，使(shi)其胞(bao)內物質能(neng)夠有(you)(you)效地(di)釋放出來，獲(huo)得(de)可溶解性有(you)(you)機物，進而水(shui)解產(chan)生VFAs。

近(jin)幾(ji)年發展起來的污泥(ni)預處理(li)方法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)有(you)：物理(li)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)（高壓噴射法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、珠磨法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、超(chao)聲波(bo)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、加熱(re)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)），化(hua)學法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)（臭氧(yang)(yang)氧(yang)(yang)化(hua)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、氯氣氧(yang)(yang)化(hua)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、濕式氧(yang)(yang)化(hua)法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)）、生物法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)及一(yi)些組合方法(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。

五、傳統(tong)水處理工藝改(gai)進

1.AAO工(gong)藝(yi)改進

在(zai)沉降區(qu)旁邊(bian)依次(ci)設(she)(she)置厭氧除磷(lin)區(qu)和(he)低氧曝(pu)氣區(qu)，形成(cheng)一體(ti)化設(she)(she)置。這樣(yang)有利于提高工(gong)作效率，縮(suo)短污水處理時間。

充分(fen)利用空氣壓力(li)的原理建立了一(yi)個空氣推流區前端的低氧曝(pu)氣區域，提供自(zi)然力(li)量并減(jian)少(shao)能源消耗和沖擊載荷。

獨特(te)的(de)溶(rong)解氧控制(zhi)系統(tong)，可以加強對COD、總氮TN和總磷TP的(de)去除。它是(shi)低碳(tan)源城市污水(shui)處理的(de)主(zhu)要工藝。

2.SBR工藝改進

SBR工藝是(shi)對活性(xing)污(wu)泥(ni)法的一種改進其具有操(cao)作簡單、流程少、成(cheng)本低、固(gu)液分離效果(guo)(guo)好、脫氮除磷效果(guo)(guo)好以及耐沖擊負荷性(xing)強的優勢(shi)，適用于水量小(xiao)的企業廢(fei)水處理。

值得一提的是，在改進SBR工藝的基礎上還可以加入一段預缺氧區，將外回流帶來的亞硝酸在預缺氧區域進行反硝化，為后續的厭氧釋磷提供更好的厭氧環境。

當(dang)預缺(que)氧區進水(shui)(shui)中的原水(shui)(shui)有機物(wu)發生一定(ding)程度(du)的水(shui)(shui)解(jie)反應(ying)后，更容易(yi)被聚磷菌所高(gao)效利用。同(tong)時增加預缺(que)氧區為(wei)原水(shui)(shui)在碳源(yuan)的分配(pei)上提供更多的選擇權(quan)。

這樣(yang)能(neng)夠優(you)化原水分(fen)配(pei)過(guo)程中(zhong)(zhong)碳(tan)源(yuan)的選擇，還能(neng)將市政污水的碳(tan)源(yuan)集中(zhong)(zhong)處(chu)理，從而提升整個污(wu)水的(de)優化效(xiao)率(lv)，提高(gao)水資(zi)源(yuan)的(de)循環(huan)使用率(lv)。

六、合理篩選外部碳源

在篩選外(wai)碳(tan)源(yuan)的(de)過程時，要保證外(wai)碳(tan)源(yuan)的(de)質量。外(wai)部(bu)碳(tan)源(yuan)根據(ju)其來源(yuan)主要分為兩類，一是傳統(tong)的(de)碳(tan)源(yuan)包(bao)括甲醇、糖等有(you)機(ji)物(wu)；二(er)是有(you)機(ji)污水碳(tan)源(yuan)，如啤(pi)酒廢水等工業廢水、垃圾滲(shen)濾液。

不(bu)同類(lei)型的有(you)機物在(zai)生(sheng)物系統中(zhong)有(you)著各(ge)自的循環代謝方式，利(li)用(yong)效率(lv)(lv)也自然不(bu)同。因此，碳源的來源和利(li)用(yong)效率(lv)(lv)都(dou)是篩選中(zhong)重點考(kao)察的因素。

通過實踐分析得知，活性污泥對于不同的碳源會表現出不同的反硝化效率，并且降解時間、降解程度都有所不同，在反硝化過程中加入乙酸鈉效果會更好；

同時，大量研究表明，乙酸反硝化反應速率要高于葡萄糖以及乙醇，因此，在篩選外部碳源時，需要根據具體的污水處理項目采取多種方法進行試驗，根據最終的處理效果和經濟效益選擇最合適的外部碳源。

七(qi)、調整(zheng)碳(tan)源投加方式

外(wai)加碳源主要保證缺氧段有充足的有機物供反硝化細菌利用，從而提高脫氮效率。

基于此，我們在調研中發現有運行人員將甲醇投加點從A2/O池厭氧段進水口調整至缺氧段，并對甲醇用量進行合理調節（當進水濃度以及 C /N值低、出水 TN 值出現上升趨勢時，加大投加量，反之則減少投加量），同時進行相應的工藝調控以滿足生產運行需求，確保出水水質達標。

碳源投加點調整前，甲醇首先在厭氧段消耗一部分，再進入缺氧段進行反硝化；而調整后，甲醇全部用于反硝化，避免了厭氧段對甲醇的消耗，從而使甲醇用量大幅下降。

從結(jie)果數據來看，該污水處理廠甲醇日均(jun)用量減少了約(yue)45.9%，大大降低了運行(xing)成本(ben)。同時，甲醇用量減少后(hou)，各(ge)項水質參數均(jun)能達(da)標。

八、其他技術的應用

1.短(duan)程硝化(hua)反硝化(hua)

在傳統(tong)理論中主要依靠的是亞硝(xiao)(xiao)化細菌(jun)(jun)和(he)硝(xiao)(xiao)化細菌(jun)(jun)兩種(zhong)微(wei)生(sheng)物轉化氨氮。

若需要對兩種方式進行(xing)生態選擇，需要在(zai)污泥(ni)中使亞硝化細菌(jun)轉變成為優勢菌(jun)群，并淘汰(tai)或減少(shao)硝化細菌(jun)數量，在(zai)亞硝化階段(duan)充分發揮(hui)硝化作(zuo)用(yong)，然后直接對其進行(xing)反(fan)硝化處理，該種方式能夠(gou)顯著縮短脫氮的反(fan)應進程。

該工藝在實際應用中(zhong)能夠有效節省能源，與傳統工藝相(xiang)比，減少(shao)大約40%左(zuo)右的碳源。

2.CANON工藝

CANON工藝也被稱(cheng)為生物膜內自養脫氮工藝，其原(yuan)理為：

生物膜內亞硝酸(suan)細(xi)菌(jun)(jun)在好氧(yang)下把(ba)氨(an)(an)氧(yang)化(hua)成(cheng)亞硝酸(suan)鹽；厭氧(yang)氨(an)(an)氧(yang)化(hua)菌(jun)(jun)在厭氧(yang)條(tiao)件(jian)下把(ba)氨(an)(an)和(he)亞硝酸(suan)鹽轉化(hua)成(cheng)氮氣(qi)(qi)；利用亞硝酸(suan)細(xi)菌(jun)(jun)和(he)厭氧(yang)氨(an)(an)氧(yang)化(hua)菌(jun)(jun)的(de)協同作用，最終把(ba)氨(an)(an)氧(yang)化(hua)成(cheng)氮氣(qi)(qi)。

CANON工藝反應無需有(you)機碳(tan)(tan)源，能夠在完全無機的環境中進行(xing)，這樣可(ke)以有(you)效節省100%的外(wai)碳(tan)(tan)源，以及(ji)66%的供氣量。

3.厭氧氨氧化技術

厭氧(yang)氨氧(yang)化(hua)主要指的是細菌在溶氧(yang)濃(nong)度較低的前提下，通過細胞(bao)內的新陳代謝，促進亞硝酸(suan)鹽與氨之間發生生物氧(yang)化(hua)的還原反應，從而使氮(dan)氣脫除(chu)水。

該種方式在實際應用過程中具有節省碳源、節約能耗以及細菌合成量少等特點，因而受到污水處理廠的關注。

厭(yan)氧(yang)氨(an)氧(yang)化細(xi)菌主(zhu)要是利用氨(an)與亞硝(xiao)酸根的(de)化學反應而產生(sheng)能源(yuan)，并且空氣中(zhong)的(de)二氧(yang)化碳作為碳素的(de)細(xi)菌，不需要額外添(tian)加有機(ji)碳源(yuan)，具有較為明顯的(de)應用價值。

但其缺陷在于培養以及馴化(hua)厭氧氨氧化(hua)菌(jun)的過程較為困難，對環境要求非常嚴格。

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