市政污水厂总氮低温处理中试达标技术研究

2020-09-30辛志杰山西京玉发电有限责任公司

节能与环保 2020年9期

文_辛志杰山西京玉发电有限责任公司

1 污水厂概况

右玉污水处理厂设计处理水量10000m3/d，实际运行总水量10000m3/d 左右，并列两组A2O 工艺，每组处理5000m3/d，每组的厌氧池380m3，缺氧618m3，好氧池1900m3。主体处理工艺流程为粗格栅—集水池—细格栅—厌氧池—缺氧池—好氧池—二沉池—消毒池—排放，出水排放标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A 的排放标准。

2 问题分析与调试方法

2.1 水质问题

2019 年6 月13 日开始调试运行，调试期间通过现场采样检测，该厂生化段进水含氮化合物主要为氨氮，总氮含量为28.80mg/L。经过氧化沟处理后，出水以硝态氮为主，硝态氮有14.85mg/L，氨氮和亚硝态氮都很低，总氮浓度为16.67mg/L，出水总氮不达标。夏季出水总氮不稳定，冬季总氮不达标，出水要求稳定降低TN＜15mg/L。

2.2 生化池温度问题

目前生化池的温度比较低，为15℃左右，冬天更低，能达到5℃左右，但当生化池温度低于20℃，反硝化菌就会受到抑制，因此会影响到反硝化菌的降解效果。

2.3 工艺设计问题

右玉污水处理厂A2O 生化池的总体积5796m3，设计的MLSS 为4000mg/L，按照≤室外排水设计规范≥推算，如果日变化系数为1.1，则厌氧、缺氧、好氧池的停留时间分别为1.82h，2.96h，9.13h。外回流（污泥回流）比是100%，内回流（硝化液回流，好氧出水回到缺氧进水）300%。则缺氧池实际的处理时间为0.74h，时间较短。

2.4 实验方法

通过在进水投加复合碳源（市售碳源产品，COD 含量800g/L），调节进水的碳氮营养比，碳源投加点设置在一期和二期的A 池的进水端。增加内回流管路（硝化液回流），控制内回流比，调整好回流混合液中的溶解氧；通过投加低温菌强化生化系统，提升总氮的去除效果。COD 以重铬酸盐法检测，TN以碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度计法检测。中试期间，上述指标每天取样两次进行检测。

2.5 中试调试步骤

重新购置回流泵，使得好氧回流回到缺氧池进水的回流系统改造成好氧回流到厌氧进水的回流系统，改造后的内回流比150%，使得改造前的缺氧区的反硝化时间0.74h 增加到1.9h，A2O 内回流改造情况如图1 所示。

图1 A2O 内回流改造情况

复合碳源投加：增加现场碳源加药设备，三个出药口并联通过计量泵加药，加药管道用PPR 材质，外部设置保温。复合碳源COD 为60 万mg/L 左右，碳源投加量为30 ～45m3/h，每天投加量1.8 ～2.0t，采取隔膜计量泵投加。

菌种投加：2019 年6月13 日16：00 投加菌种480kg 于厌氧A 池进水中，菌剂浓度高达109CFU/mL，6 月14 日投加220kg菌种于厌氧A 池中。

水质监控：每天取各工艺段水样检测COD、总氮、氨氮，硝态氮数据记录保存。每天测3 次，并求平均值。

3 结果与讨论

3.1 提高碳氮比影响出水实验

以现场二沉池出水为小试处理对象，添加少量硝态氮使得出水总氮高于20mg/L。小试处理1.5h，随着碳源比的升高，出水硝态氮的浓度逐渐降低，当碳氮比为1.0 和1.5，处理后的硝态氮分别是14.43mg/L 和12.01mg/L，且都有亚硝态氮积累。当处理组4 的碳氮比提升到2，处理后的硝态氮降低到8.75mg/L，且没有亚硝态氮的积累。当碳氮比继续升高，碳氮比为2.5 和3.0 处理后的硝态氮不再降低，且没有亚硝态氮的积累。考虑到成本和处理效果，当碳氮比为2.0 为最优参数，与之前的研究一致。

3.2 低温高效菌剂强化实验

以碳氮比为2，15℃下处理1.5h，未投加总氮菌剂的处理组，出水总氮为13.52mg/L，总氮去除率为45.68%；投加菌剂101 的处理组，出水总氮为9.56mg/L，总氮去除率为61.59%。当温度降低到10℃下处理1.5h，未投加总氮菌剂的处理组，出水总氮为13.67mg/L，总氮去除率为37.80%；投加菌剂的处理组，出水总氮为9.52mg/L，总氮去除率为56.69%。当温度降低到5℃下处理1.5h，未投加总氮菌剂的处理组，出水总氮为13.97mg/L，总氮去除率为33.53%；投加菌剂的处理组，出水总氮为9.66mg/L，总氮去除率54.04%。结果表明，反硝化高效菌剂对该厂水质有较好的适应性，对该污水处理厂缺氧污泥有强化作用；在较低温度下（5℃），脱总氮菌能够有效强化该厂缺氧区脱氮功能。

3.3 中试实验

中试上机实验共两次，第一次调试时间：2019.6.13 ～2019.7.6，实验温度15 ～18℃。外回流100%，内回流150%。进场调试前，进水总氮为38.7mg/L，出水总氮有28.4mg/L，水厂出水总氮处于不达标状态。6月13日进场调试，16：00 开始投加总氮低温菌种后，第二天出水总氮开始下降，出水总氮为15mg/L，后续出水总氮处于稳定达标状态，说明加入高效反硝化低温菌种改善了微生物的种群结构，提升了缺氧系统的反硝化能力。由于进水cod 波动差值比较大，进水总氮波动数值变化不大，导致进水碳氮比波动较大，补加碳源需稳定在一个值，保证出水总氮稳定性。

第二次调试时间：2019.10.27 ～2019.11.8，实验温度11～13℃。外回流100%，内回流150%。进场调试前，进水总氮为48.5mg/L，出水总氮在14 ～15mg/L 之间波动，从10月27 ～29 日数据可以看到出水总氮在低于15℃条件处于超标边缘。基于此背景下，启动了第二次生化强化脱氮，即从10 月30 日开始投加低温反硝化菌剂（添加量为水量千分之一），30日晚上的出水总氮呈现出明显的下降趋势，直到11 月8 日，出水总氮稳定在10mg/L左右。这直接说明了高效反硝化低温菌种改善了微生物的种群结构，提升了缺氧系统的反硝化能力。

考虑到回流比的调整可能会对除总磷效果造成影响，对生化强化前后总磷进出水的变化进行了观察。生化工艺参数及反硝化菌剂调整前后，出水总磷浓度基本维持在0.05 ～0.08mg/L 范围内。本研究中调整好氧出水硝化液回流到厌氧区，控制了合适的回流比，同时补充了充足的碳源，作为反硝化过程的电子供体，达到良好的反硝化除氮的效果，同时也保证了厌氧区聚磷菌所需要的有机物，并未与聚磷菌产生营养竞争。好氧区的聚磷菌也获得合适的有机物，也未影响到生物除磷的作用。