探究城镇污水处理厂进水碳源利用潜力及分配策略

摘要：我国城镇污水处理厂存在总氮不稳定以及总氮浓度超标等方面问题，而该问题的出现，主要是由于进水中有机碳源不足所导致的。由于传统污水处理厂在进行初沉池的设置时，存在对非溶解性有机物拦截效果不佳的情况，所以会造成非溶解有机物质进入到生物处理单元中的问题，会直接增加二级生物处理单元负担，导致水厂运行成本过高，进而形成恶性循环。为解决该项问题，城镇污水处理厂开始加大对进水碳源利用潜力的研究力度，并对碳源分配方式方法展开了深度探讨。将以某城镇污水处理厂为例，对城镇污水处理厂进水碳源利用潜力及分配策略展开全方面探讨，希望能够为我国城镇污水处理厂改进和发展提供一些参考。

关键词：优质碳源城镇污水处理厂甲烷碳源利用潜力

中图分类号：X703

ExploringthePotentialandAllocationStrategiesofCarbonSourceUtilizationinUrbanSewageTreatmentPlants

CHENXiaojunLONGHuiLUSong

CentralandSouthernChinaMunicipalEngineeringDesignandResearchInstituteCo.，Ltd.，Wuhan，HubeiProvince，430010China

Abstract：ThereareproblemswithunstabletotalnitrogenandexcessivetotalnitrogenconcentrationinurbansewagetreatmentplantsinChina，whicharemainlycausedbyinsufficientorganiccarbonsourcesintheinflow.Duetothepoorinterceptioneffectofnondissolvedorganicmatterinthesettingoftheinitialsedimentationtankintraditionalsewagetreatmentplants，itcancausetheproblemofnondissolvedorganicmatterenteringthebiologicaltreatmentunit，directlyincreasingtheburdenonthesecondarybiologicaltreatmentunit，resultinginhighoperatingcostsofthewaterplantandthenformaviciouscycle.Toaddressthisissue，urbansewagetreatmentplantshaveincreasedtheirresearcheffortsonthepotentialutilizationofinfluentcarbonsourcesandconductedin-depthdiscussionsoncarbonsourceallocationmethods.Thearticlewilltakeacertainurbansewagetreatmentplantasanexampletocomprehensivelyexplorethepotentialforcarbonsourceutilizationandallocationstrategiesintheinflowofurbansewagetreatmentplants，hopingtoprovidesomereferencefortheimprovementanddevelopmentofurbansewagetreatmentplantsinChina.

KeyWords：Highqualitycarbonsource;Urbansewagetreatmentplant;Methane;Potentialofcarbonsourceutilization

如果城镇污水处理厂中的进水有机质相对较多，会因为非溶解性物质无法作用于生物脱氮除磷处理，而导致污水处理成本增加，污水处理效果无法达到预期目标。为解决该项问题，污水处理厂开始尝试对进水碳源利用潜力进行深度挖掘，做好进水中非溶解性有机物质拦截，通过对其一部分进行降解，另一部分进行生物质能源回收的方法，确保能够做好污水处理和资源分配，以便达到合理进行污水处理的目标，保证污水处理成本和相关资源的利用率[1]。

1工程基本情况

本次项目为重庆市某污水处理厂改造工程，该污水处理厂建于1993年，主要以二级处理工艺为主，通过两段活性污泥法的方式，完成污水处理。经过改造升级之后，水厂总体处理规模得到显著拓展，会对轻工以及纺织等工业废水进行严格处理。一期工程仍然采用AB处理方法，而二期处理工程通过对碳源潜力的应用，做好相关分配，保证污水处理效果。经过对污水处理水质近一年的监测发现，此种处理方法能够实现污水进行科学处理的目标，进水可生化性能较为理想[2-3]。

2基本思路分析

传统污水处理厂污水处理流程如图1所示，在进行污染物质降解处理过程中，存在降解效率相对有限的问题，会有大量有机物质直接进入二级处理单元之中，导致二级生物处理难度相对较大。而该问题的产生，主要是因为非溶解性有机物质无法用于污水脱氮除磷处理所造成的，与二级生物处理单元中的碳源不足有着密切关联。基于此，污水处理厂开始对非溶解性碳和厌氧消化性能进行全方面研究，并开始将非溶解性碳源运用到了厌氧水解酸化降解之中，通过此种工艺获得优质碳源。会对截流非溶解性碳源进行厌氧消化以及水解酸化两种处理，通过进行科学分配的方法，确保能够在做好生物脱碳除磷的同时，实现对化学强化初沉污泥中生物质能源进行有效回收的目标。在具体进行分配处理时，一方面，会对化学强化初沉泥污泥实施分配，将其用于厌氧消化产生甲烷以及水杨酸化解产生优质碳源；另一方面，用于生产优质碳源的同时，将一部分优质碳源投入生物处理单元之中，并将另外一部分用于甲烷生产。

3污水处理厂碳源利用和分配方式方法

3.1碳源分配技术路线分析

在对化学强化初沉污泥进行应用过程中，主要以厌氧消化产甲烷以及厌氧水解酸化产酸为主，为解决额外加碳源成本相对较高的问题，需要通过对污泥水解酸化进行合理应用以便产生一定量的脂肪酸，并用于生物处理单元反硝化脱氮处理，确保碳源不足问题能够得到妥善解决。由于该污水处理厂主要以海河泊污水处理为主，所以，在进行碳源分配技术路线的设置时，主要分为以下两部分：（1）对化学强化初沉污泥进行分配，用于厌氧消化产甲烷以及厌氧水解产酸，通过科学进行分配比例设计的方式，按照实际工程相关数据内容完成计算任务；（2）将所有初沉污泥全部应用到厌氧水解酸化降解之中，完成优质碳源的生产。在获得碳源之后，会对其进行分配，一部分用于生物脱氮除磷处理，另一部分用于甲烷生产。

两种碳源分配处理模式优势和缺点并不相同，能够通过对水解酸化液的应用，完成初沉污泥的合理处理，确保能够生成性能更加稳定的甲烷。而另一种分配模式会比第一种分配模式对碳源的利用更加彻底，但存在在进行厌氧消化处理之前，需要进行pH调节的情况。此种处理方法存在运营成本和工艺难度都相对较高的问题，在具体进行碳源分配方式的选择时，需要根据实际要求确定最佳方案，做好优缺点分析，以便更好地完成碳源分配任务[4-5]。

3.2初沉污泥分类处理

3.2.1处理方式方法

在进行初沉污泥分配过程中，需要明确化学一级强化节流碳源总量、污水处理厂需要碳源总量以及厌氧消化产甲烷碳原量等各项内容。按照相应技术路线完成污泥的使用，做好水解酸化池中产酸处理。通过外加碳源的方法，完成污水脱氮除磷操作。将一定比例初沉污泥回流到厌氧消化系统之中，完成甲烷生产。在对甲烷产量进行调查之后发现，此种处理方法所产生的早期产量要远远高于传统污水处理方法，经济效益较为理想。

采用另外一种分配方法时，仍然需要掌握碳源总量以及其他各项数据内容。在确定各项数据之后，需要将碳源全部用于水解酸化处理之中，在完成生物单元处理辅助的基础上，用于厌氧消化系统进行甲烷生产。

3.2.2处理结果分析讨论

通过对现行使用处理方法的研究和分析，结合系统沼气产量以及其他各部分数据，发现利用碳源用于厌氧消化系统，完成甲烷生产的处理模式，所获得沼气量是传统系统生成沼气量的两倍。用于水解酸化产酸处理模式中的初沉污泥含量，占总污泥含量42%，厌氧消化部分的污泥含量占总污泥含量的58%。将全部污泥用于水解酸化处理，获得碳源，会将44%的水解酸化液投入生物处理单元之中，将56%的水解酸化液用于甲烷生产。此两种方案比例数据可以作为参考，用于实际工程的指导。

运用三氯化铁、硫酸铝以及聚合硫酸铁，分别对污水中的有机碳源进行截留处理。通过对处理数据进行总结和分析的方式，确定3种处理方法相应截留效率。按照结果显示，使用硫酸铝进行截留处理的效果更为理想，但因为需要考虑到絮凝剂特性以及经济成本等内容，会使用三氯化铁作为混凝剂进行使用，以便保证整体截留能够达到最优状态。

在对经济成本与截留率等各方面内容进行充分考量之后，会通过展开实验操作的方式，对投入量进行严格控制，确保能够合理对磷酸盐及其他内容的投入量进行科学设计。不仅须要做好三氯化铁投入量的控制工作，同时还要对搅拌时间进行合理管控。按照混凝实验特点，对搅拌时间进行控制，保证搅拌快慢的均匀程度。一般建议将三氯化铁搅拌速率控制在60r/min左右，并且保持8min以上的搅拌速度。

在中温厌氧消化环境中，利用初沉污泥获得的甲烷产量相对较高，要高于普通污泥产量的50%左右，且甲烷产生效率也相对较高，整体应用优势较为突出。所以，需要进一步加大对化学强化初沉污泥的研究力度，通过利用其合理进行污水处理的方法，保证初沉污泥应用效果能够达到最佳状态，可以改变以往使用普通初沉污泥效果相对较弱的问题。在高温厌氧消化以及中温厌氧消化环境之下，当三氯化铁投入量增加到一定数值之后，会出现初沉污泥降解率以及溶解性碳水化合物降解率等，纷纷出现明显下降趋势。整体降解率会远低于普通初沉污泥降解效果，导致后续系统产甲烷量出现明显下降的情况。因此，在进行混凝剂投入量以及三氯化铁投入量设置时，需要通过反复进行对比实验的方式，确定最佳投入量。确保不会因为投入过大或者过小的问题，而导致后续使用受到不同干扰。应保证初沉污泥处理效果能够达到最佳，从而达到有效提高甲烷产量的目标，确保污水处理经济效益能够得到显著提升，且整体污水处理成本能够被控制在合理范围之内，实现理想化污水处理模式，保证城镇污水处理厂的作用和价值能够得到充分发挥。

通过对中高温厌氧消化对比实验结果进行深度分析发现，在中温厌氧消化的环境之中，初沉污泥单位所累积产生的甲烷数量要远远高于高温厌氧消化环境。中温厌氧消化单位累积甲烷含量，高出高温厌氧环境产量29%左右。在中温条件下，初沉污泥降解率相对较为理想，要远远高于高温环境条件。经过综合对比分析和综合研究确定，中温厌氧消化条件会更加适合初沉污泥处理与应用，在具体进行初沉污泥处理过程中，需要合理对处理温度进行严格控制，保证厌氧消化条件能够达到中温要求。通过对温度以及各项反应条件进行合理管控的方法，保证能够为整体处理创造出更加理想的环境，进而达到有效提高甲烷产量以及提高初沉污泥降解率的目标，确保污水处理效aKfHJEqM2vwDGfDwSxvjOg==果能够达到理想状态[6]。

4结语

通过研究可以发现，从源头起对有机物质进行截流处理，能够在有效提高污水处理效率的同时，保证进水碳源利用效率。确保能够切实降低污水处理运行能耗，保证二级生物处理负荷能够得到有效减轻。可以通过对厌氧消化处理工艺的深层次研究，用有效手段不断提升初沉污泥产甲烷潜力，以便更好地为污水厂所用。由于初沉污泥厌氧消化强化处理内容相对较多，无法逐一进行阐述，所以本文研究并不全面，只希望能够为业界相关研究提供一些理论方面参考。

参考文献

[1] 韦政.太湖流域城镇污水处理厂提标增效技术集成体系研究[D].上海：华东师范大学，2022.

[2] 袁飞，马一行，卫鸣志.城镇污水处理厂强化生物脱氮除磷的工艺优化探索与应用[J].净水技术，2021，40（10）：173-178.

[3] 周爱军，王晓敏，梅荣武.浙江标准下的城镇污水处理厂提标改造工艺研究[J].环境污染与防治，2021，43（10）：1316-1320.

[4]鲍任兵，高廷杨，宫玲，等.污水生物脱氮除磷工艺优化技术综述[J].净水技术，2021，40（9）：14-20.

[5] 赵子豪.城镇污水处理厂稳定脱氮智能控制研究[D].杭州：浙江大学，2021.

[6] 李家驹，郑兴灿，李鹏峰，等.基于新地方标准的城镇污水处理厂提标调研方案[J].环境工程，2020，38（7）：13-18.