有(you)水友提(ti)問，“碳源不(bu)足的情(qing)況下(xia)，如何(he)提(ti)高脫(tuo)氮(dan)除磷的效果？”

帶著這(zhe)個的問題，我們走訪調研了JS省某流域204座城鎮(zhen)污水處理(li)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。

回到文章開篇的(de)問(wen)題上(shang)，即(ji)如何解決(jue)城鎮污(wu)水處(chu)理廠(chang)脫氮除(chu)磷所需碳源不足(zu)的(de)問(wen)題？

為此(ci)，我們(men)在(zai)走訪(fang)中通過(guo)學習了(le)解，總結出了(le)如下(xia)8個低碳源(yuan)污水處(chu)理(li)優化措施(shi)。

一、分段進水活性污(wu)泥法

在實際(ji)工作中，我們更(geng)喜歡(huan)把這(zhe)個方法叫做(zuo)多(duo)點進水。

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(shi)增加(jia)脫氮除磷(lin)段的碳源(yuan)含量；

二是通過消耗污泥回(hui)流和硝化(hua)液回(hui)流所攜帶的(de)(de)剩余(yu)溶(rong)解氧，來優(you)化(hua)脫氮除(chu)磷的(de)(de)反應環境，從而提高處理效果。

值(zhi)得一提的是，我(wo)們走訪(fang)的某家污水處理廠(chang)就是采用多(duo)點進水的改良型UCT工(gong)藝。

同時(shi)我(wo)們也發現，這種運行方(fang)式也存在著明(ming)顯的缺陷。比如(ru)由于(yu)是增(zeng)加了進(jin)水點，既(ji)增(zeng)加了構(gou)筑物池(chi)容(rong)和管線系(xi)統，這無疑會帶(dai)來反應池(chi)容(rong)積和建設投資(zi)增(zeng)加，運行管理難度增(zeng)大以及系(xi)統復雜化等問題。

不過話又(you)說(shuo)回來，正(zheng)所謂瑕不掩(yan)瑜，相對(dui)于提高脫氮除磷處理效(xiao)果來講，這些缺陷完全是可以忽略。

二、增設厭(yan)氧水解酸化(hua)池

一般來說，改進脫氮除磷工藝，比較常用的方式就是(shi)在脫氮除磷反應器前(qian)增加厭氧水解酸化池(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(yi)調研中的(de)(de)某家(jia)污(wu)水處理廠為(wei)例，其(qi)在(zai)在(zai)氧(yang)化(hua)溝前設置前置缺(que)氧(yang)池(chi)（前置反硝化(hua)池(chi)）和(he)厭氧(yang)池(chi)，10％的(de)(de)進水直(zhi)接進入前置缺(que)氧(yang)池(chi)段(duan)給回流(liu)污(wu)泥(ni)提(ti)供反硝化(hua)所需碳源，而在(zai)厭氧(yang)池(chi)內(nei)，大分(fen)子和(he)難降解的(de)(de)物(wu)質轉化(hua)為(wei)易于生物(wu)降解的(de)(de)物(wu)質為(wei)聚磷菌提(ti)供碳源。

除此(ci)之外(wai)，還(huan)有很(hen)多(duo)實際(ji)案例都表明，將水(shui)解酸化過(guo)程作(zuo)為低濃度城市污水(shui)生物(wu)脫(tuo)(tuo)氮(dan)工(gong)藝(yi)的(de)預處理(li)工(gong)藝(yi)可(ke)以為反硝(xiao)化段補充(chong)一定(ding)量的(de)碳(tan)源，有效(xiao)提高脫(tuo)(tuo)氮(dan)效(xiao)率。

不過在這里，小(xiao)編(bian)還(huan)是(shi)有必要(yao)提醒大家一(yi)句，考慮到(dao)(dao)水解池(chi)的建設運行費用，以及一(yi)些(xie)地區污水的實際情況，使用此方法還(huan)需綜合(he)處(chu)理(li)效果和經濟(ji)費用等因素，做到(dao)(dao)因地制(zhi)宜。

三、初沉池的合(he)理設置

關(guan)于初沉池(chi)的介紹此處就不多說了，大家都比較清楚。

其作用(yong)就(jiu)是(shi)進(jin)一(yi)步去除沉砂池不能(neng)去除的更(geng)加細小的無機顆(ke)粒(li)，可去除10％～20％的有(you)機物，同時它還具有(you)一(yi)定的水解酸化的作用(yong)，從而減少(shao)后續(xu)生物處(chu)理單(dan)元(yuan)的負荷，對提高處(chu)理效果(guo)起到了重要(yao)的促進(jin)作用(yong)。

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。

目前初沉池(chi)的(de)設置(zhi)與否主要(yao)有(you)三(san)種方式，它(ta)們各有(you)利(li)弊，需要(yao)設計(ji)和建(jian)設單位根(gen)據進(jin)水的(de)實際情(qing)況(kuang)以及具體的(de)建(jian)設情(qing)況(kuang)，進(jin)行合理(li)的(de)設計(ji)和建(jian)設。

1.直(zhi)接取消初(chu)沉(chen)池

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(shui)廠（如現階段(duan)較(jiao)為(wei)流(liu)行的延時曝(pu)氣氧化(hua)溝工(gong)藝），是污水(shui)經過沉(chen)砂(sha)池(chi)之后，直接進入(ru)生物(wu)池(chi)。

這種做法的優勢很明(ming)顯，既減少(shao)了初沉池的建(jian)設(she)投資(zi)，簡化了處理流程，對于緩(huan)解(jie)建(jian)設(she)單位的資(zi)金(jin)和(he)占地規劃緊張狀況起到了積極作用。

2.在初沉(chen)池環節處設置(zhi)超越(yue)管

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。

當進(jin)(jin)水SS濃(nong)度(du)較(jiao)高時，可(ke)以(yi)開啟初沉池進(jin)(jin)一(yi)步降低SS；而(er)當進(jin)(jin)水SS濃(nong)度(du)較(jiao)低時，可(ke)以(yi)開啟超越管超越初沉池來減(jian)少有機物的損(sun)失(shi)，以(yi)此增加后續處理(li)工藝中有機碳源的含量(liang)。

3.減少初(chu)沉(chen)池的水力停留時(shi)間

一(yi)般來說，初沉池的水(shui)力停留時間是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(ke)以(yi)在(zai)一(yi)定程度上(shang)緩解取(qu)消初沉池所帶(dai)來的一(yi)系列弊端。

四、利(li)用污泥開發碳(tan)源

顧(gu)名(ming)思義，采用這種方(fang)法不僅能(neng)在(zai)一(yi)定程度上解決污泥的處置(zhi)問(wen)題，還能(neng)在(zai)一(yi)定程度上解決污水廠(chang)碳源不足的問(wen)題，真正意義上地(di)實(shi)現污泥的減量化(hua)、穩定化(hua)和資源化(hua)。

不過，在此需要特別說明的(de)是，由于污泥微(wei)生(sheng)物的(de)細胞(bao)壁(bi)是一種穩定的(de)半剛性結構，很(hen)難通過直接厭氧水(shui)解產酸，因此只有(you)對(dui)污泥進行預處理，才能(neng)破壞污泥的(de)絮體結構、細胞(bao)壁(bi)，使(shi)其胞(bao)內(nei)物質能(neng)夠有(you)效(xiao)地釋放出來(lai)，獲得可溶解性有(you)機物，進而水(shui)解產生(sheng)VFAs。

近幾年發展起(qi)來的污泥預處理方法(fa)(fa)(fa)有(you)：物理法(fa)(fa)(fa)（高(gao)壓噴(pen)射法(fa)(fa)(fa)、珠磨法(fa)(fa)(fa)、超(chao)聲波法(fa)(fa)(fa)、加熱法(fa)(fa)(fa)），化學法(fa)(fa)(fa)（臭氧(yang)氧(yang)化法(fa)(fa)(fa)、氯氣氧(yang)化法(fa)(fa)(fa)、濕式氧(yang)化法(fa)(fa)(fa)）、生物法(fa)(fa)(fa)及(ji)一些(xie)組(zu)合方法(fa)(fa)(fa)。

五、傳統水處理工藝(yi)改進(jin)

1.AAO工藝改進

在(zai)沉降區旁(pang)邊(bian)依次設置厭(yan)氧除磷區和(he)低氧曝氣區，形成一體化設置。這樣有利于提高工作(zuo)效率，縮短(duan)污水處理時間(jian)。

充分(fen)利用空氣(qi)(qi)壓力的(de)原理建立(li)了一個空氣(qi)(qi)推流(liu)區前(qian)端的(de)低氧(yang)曝氣(qi)(qi)區域，提供自然(ran)力量并減少能源消耗和沖(chong)擊載(zai)荷(he)。

獨(du)特的(de)溶解(jie)氧控制系統，可以加強對COD、總(zong)(zong)氮TN和總(zong)(zong)磷TP的(de)去除。它是低(di)碳(tan)源城市污水處理的(de)主(zhu)要工藝。

2.SBR工藝(yi)改(gai)進

SBR工藝是對活(huo)性(xing)污泥法的一種改進其具(ju)有操(cao)作簡單、流(liu)程少、成本(ben)低、固液分離效(xiao)果好(hao)(hao)、脫(tuo)氮除磷效(xiao)果好(hao)(hao)以及耐沖(chong)擊負荷性(xing)強的優勢，適用于水量小的企業廢(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。

當預(yu)(yu)缺氧區進水(shui)中的原水(shui)有機物發生一定程(cheng)度的水(shui)解(jie)反應(ying)后，更容易被聚磷菌所高效利用。同時增加預(yu)(yu)缺氧區為原水(shui)在碳(tan)源的分配上提(ti)供(gong)更多的選擇(ze)權。

這樣能夠優化(hua)原水分(fen)配過程中碳(tan)源(yuan)的(de)選擇(ze)，還能將(jiang)市(shi)政(zheng)污水的(de)碳(tan)源(yuan)集(ji)中處理，從而提升整個污水的優化效率，提高(gao)水資源的循環使用率。

六(liu)、合(he)理篩選外部碳源

在(zai)篩(shai)選(xuan)外(wai)碳(tan)源(yuan)的過(guo)程時(shi)，要保證外(wai)碳(tan)源(yuan)的質量。外(wai)部碳(tan)源(yuan)根據其(qi)來源(yuan)主要分為兩類，一是(shi)傳統的碳(tan)源(yuan)包括甲(jia)醇、糖等有機(ji)物；二是(shi)有機(ji)污水碳(tan)源(yuan)，如啤酒廢水等工業廢水、垃圾(ji)滲濾液。

不同類型的(de)有機物在生物系統中有著各自的(de)循環(huan)代(dai)謝方式(shi)，利(li)用(yong)效(xiao)率(lv)也自然不同。因此，碳(tan)源的(de)來(lai)源和利(li)用(yong)效(xiao)率(lv)都是篩選(xuan)中重點考察的(de)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、調整碳(tan)源投(tou)加方式(shi)

外加碳源主要保證缺氧段有(you)充足(zu)的有(you)機物供反硝化細菌利(li)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(kan)，該(gai)污水(shui)處理(li)廠甲醇日均用量減少(shao)了約45.9%，大大降低了運(yun)行成本。同時，甲醇用量減少(shao)后，各項水(shui)質參數均能達標。

八、其(qi)他技術的(de)應用

1.短(duan)程硝化反硝化

在傳統理論中主要依(yi)靠的是亞硝化細菌(jun)和硝化細菌(jun)兩(liang)種微生物轉化氨氮。

若(ruo)需(xu)要對兩種方(fang)(fang)式進行生態選擇(ze)，需(xu)要在(zai)污泥中使(shi)亞硝化(hua)細(xi)(xi)菌(jun)轉變成(cheng)為(wei)優勢菌(jun)群，并淘汰(tai)或減少硝化(hua)細(xi)(xi)菌(jun)數量，在(zai)亞硝化(hua)階(jie)段充(chong)分(fen)發揮硝化(hua)作(zuo)用，然(ran)后直接對其進行反(fan)硝化(hua)處理，該種方(fang)(fang)式能夠(gou)顯著縮短脫(tuo)氮的(de)反(fan)應進程。

該工藝在(zai)實(shi)際應用中能(neng)夠有效節省能(neng)源(yuan)(yuan)，與傳統工藝相比(bi)，減(jian)少大約40%左右的碳源(yuan)(yuan)。

2.CANON工藝

CANON工(gong)藝也被稱(cheng)為(wei)生物(wu)膜內自養脫氮工(gong)藝，其(qi)原理為(wei)：

生物膜內(nei)亞(ya)(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)細菌(jun)在(zai)好氧(yang)(yang)(yang)下(xia)把氨(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)成亞(ya)(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)；厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)氨(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)菌(jun)在(zai)厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)條件下(xia)把氨(an)(an)和亞(ya)(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)轉化(hua)成氮氣(qi)；利(li)用(yong)亞(ya)(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)細菌(jun)和厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)氨(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)菌(jun)的協同作用(yong)，最終把氨(an)(an)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)成氮氣(qi)。

CANON工藝(yi)反應(ying)無(wu)(wu)需有機(ji)碳(tan)源，能(neng)夠在完全無(wu)(wu)機(ji)的環境中(zhong)進行，這樣可以(yi)有效節(jie)省100%的外碳(tan)源，以(yi)及66%的供氣(qi)量(liang)。

3.厭氧氨氧化技術

厭氧氨(an)氧化(hua)主要指的是(shi)細(xi)菌在溶氧濃度較低的前提下(xia)，通過(guo)細(xi)胞內的新陳(chen)代謝，促進亞硝酸鹽與氨(an)之間發生(sheng)生(sheng)物氧化(hua)的還原反應，從而使(shi)氮氣(qi)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。

厭氧氨氧化細菌(jun)主要是利用(yong)氨與亞(ya)硝(xiao)酸根的(de)化學反應而(er)產生能(neng)源，并且空氣(qi)中(zhong)的(de)二(er)氧化碳作為碳素的(de)細菌(jun)，不需(xu)要額外添加有機(ji)碳源，具有較為明顯的(de)應用(yong)價值(zhi)。

但其缺(que)陷在于培養(yang)以及(ji)馴化(hua)厭(yan)氧氨氧化(hua)菌的過程較(jiao)為困(kun)難(nan)，對環境要(yao)求(qiu)非常嚴格(ge)。

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