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低碳源污水的脫氮除磷技術

發布時間:2020-2-25 8:58:48  中國污水處理工程網

  在對污水進行處理以達標排放的過程中,由于源水中氮和磷的含量相比于出水標準非常高,因此,在工藝中需要考慮相應的脫氮除磷處理。其中對于除磷排泥以及反硝化工藝的常規工藝,都需要考慮對碳源的應用。為了滿足排放標準中氨氮、總氮、總磷相關指標要求,低碳源污水往往需要增加一些額外的碳源,需要投入更多的成本,所以,相對于碳源充足的污水,往往會增加很多額外的污水處理成本。我國南方許多的生活污水,尤其是南方的鄉鎮污水有許多是十分典型的低碳源污水,其中針對這類污水采用的脫氮除磷技術研究,成為當前對熱門的焦點,如外加碳源以及取消化糞池的研究等,都對污水處理的節能降耗、低成本運行產生了重要的幫助作用。

  1 低碳源污水當中的脫氮除磷技術

  1.1 外加碳源技術

  針對有機物濃度比較低的生活污水,可利用外來碳源對污水中的碳源進行補充的方式對其進行處理,但是碳源與藥劑量的提升,在某種程度上會增加處理的負荷并提高污水處理廠的運營成本。所以,對于該項方式的應用,并不能符合應用低化學用品的需求,也沒有實現降耗節能的效果,經濟成本的提升非常多[1]。因此,在對外加碳源進行選擇的過程中,一定要盡量挑選溶解性強以及容易被菌膠團吸收利用的有機物,并對碳源的價格給予控制,選擇簡單易得、價格低廉的碳源。通常情況下,溶解性有機碳的形式一般為葡萄糖以及乙酸、乙酸鈉溶液等液態,這些可以被輕易降解的有機物,非常容易在處理的過程中被菌膠團吸收利用。所以,可以有效提高反硝化過程,提高總氮去除率。但是,因為甲醇有著很強的毒性,葡萄糖和甲醇、乙醇等價格很高,所以,有些污水處理廠在對污水進行處理的過程中,所應用的乙酸廢液為化工生產的,產生的效果理想。

  但是,在應用的過程中需要注意的是,在處理污水過程中對于外碳源進行投加的形式,盡管能夠取得理想的效果,使生物脫氮除磷的效果有所強化,但是也會受到各種限制,如甲醇等碳源有著很大的生物毒性,如帶來水體pH變化影響出水水質,并且在運輸、存儲、投加的過程中會產生許多困難等。此外,由于碳源投加量較大、單價又較高,因此,對于該項方式的應用,還會大大提高藥劑費用,大幅提高總體生產成本,所以一般不會選擇投加補充碳源。

  1.2 進水方式的優化

  很多碳源在好氧段,依然利用以往的進水形式,這樣的方式會導致碳源成為二氧化碳,以至于在缺氧反硝化階段產生了沒有碳源可以應用的情況。通常情況下,將進水的方式進行優化,為把原來污水當中含有的一些有機碳在反硝化的過程中進行應用,這樣可將脫氮的效果進行提升,其中應用的主要方式為 :其一為分段進行進水 ;其二為周期性對進水的方向進行改變[2]。其中,優化進行的形式為借助后置缺氧UCT分段進行進水的工藝,以便氮磷去除的效率能夠有所穩定,大概在75%左右。對于周期性的改變進水方向,只需要串聯兩個相同的反應器,之后將其作為定期進水的反應裝置,便能夠對每個反應器的周期性功能進行改變。

  前置反硝化也能夠最大限度地利用源水中的碳源參與反硝化過程,減少外加碳源投加量。

  1.3取消化糞池

  化糞池的結構圖如圖1所示。化糞池在逐步應用和發展的過程中,逐步體現出了弊端和問題,其中主要的問題包括:其一,通常沒有良好的運營管理,如只有在發生堵塞問題之后才對其進行處理,對四周的環境造成了非常大的影響;其二,化糞池內部的裝置,會占用土地面積,對一些管線的布置產生了影響 ;其三,化糞池會將一部分有機物進行分解,將之前污水當中的有機碳源進行了降低,這樣便對污水廠的脫氮除磷產生了一定的影響。所以,對于統一納管進入污水處理廠的生活污水,建議取消化糞池,可最大限度保留污水中可利用的有機碳源,以便將脫氮除磷的效果進行提高。

  1.4 磷回收

  在污水中,對于磷的回收,可使磷變廢為寶。通常情況下,對于磷的回收應用的工藝為抽取工藝當中的厭氧池上清液,利用結晶、化學沉淀以及離子交換等相關技術,將清液當中的磷進行分離,剩下的上清液,便可將其回流到處理構筑物當中[3]。這樣,不但可以減少污水當中的磷負荷,還能將磷元素應用在生產化肥當中。

  2 新技術的應用

  2.1 厭氧氨氧化技術

  在厭氧的環境當中,氨氮和亞硝酸氮,屬于電子接受體直接被氧化到氮氣的一種過程。厭氧氨氧化菌屬于自養菌,并不需要對氧氣進行供應,也不需要有機碳源。二氧化碳便可為其提供相應的無機碳源 ;厭氧氨氧化菌的生長比較緩慢,沒有較高的差率,產生的剩余污泥量也比較少[4]。但是,厭氧氨氧化菌培養的時間會比較長,系統的啟動會比較慢,需要在比較高的溫度中工作,如30~43 ℃的溫度,這些也是該項技術的應用缺陷,正是因為有了這些缺陷,才影響了該項技術的進一步發展。

  李亞峰等學者,針對碳源對厭氧氨氧化脫氮性能的影響進行了研究,開展了一系列的實驗,其中發現,無機碳源對其產生的影響主要是對碳源的提供以及調節反應器pH的具體應用。濃度比較高的COD會對厭氧氨氧化反應產生一定的抑制作用。吳鮮梅學者在一定的環境下,具體實驗條件如表1所示,對厭氧氨氧氣化污泥進行了接種,成功啟動了厭氧膨脹顆粒污泥。

  2.2 SHARON技術

  SHARON技術(Single reactor High activity Ammonia Romoval Over Nitrite)是指短程硝化反硝化過程。一般的反硝化過程,需先將氨氮氧化為亞硝氮,進一步氧化使其成為硝酸氮,再之后在反硝化菌的作用下開展反硝化過程,最終實現了脫氮。SHARON技術中,在同一個反應器內,先在有氧條件下利用亞硝化菌將氨氮氧化為亞硝酸鹽,然后在缺氧條件下,以有機物為電子供體,將亞硝酸鹽直接反硝化,生成氮氣,實現脫氮過程。SHARON技術應用的是溫度相對較高(30~40 ℃),這項工藝與厭氧氨氧技術之間的結合,非常適合對高濃度氨氮以及高溫廢水的處理,如污泥消化液。鐘瓊等學者,在進水pH值等于7.6、氨氮濃度在750 mg/L的環境下,對SHARON進行了成功啟動,并與厭氧氨氧化工藝進行了匹配,并且反應運行非常穩定[5]。

  2.3 CANON工藝

  CANON工藝為生物膜當中的亞硝酸菌,在好氧的情況下,使氨氧化成為亞硝酸鹽。厭氧氨氧化菌處于厭氧的環境下時,可以把氨以及亞硝酸鹽進行轉化,使其成為氮氣。應用亞硝酸細菌以及厭氨氧化菌共同產生的作用,可將氨氧化成氮氣。對于該項工藝的應用,同樣不需要大量有機碳源,可以在完全無機的環境中實施,這樣可有效節省了外碳源,以及2/3的供氣量。劉濤等相關學者在對生物膜內自養脫氮工藝進行研究的過程中,在常溫低氮氨基質環境下,探究分析了宏觀運行效能,并深入分析了微觀生物系統。利用對曝氣量進行的調節,借助水利停留的時間,可使該項工藝在各個進水氨氮濃度下穩定的運行。

  3 展望

  對于低碳源污水脫氮除磷技術的探究,相關的學者以及水處理專家對其給予了高度的重視,使得污水排放符合標準,對水體起到了一定的保護作用。尤其是當前對于綠色環保理念的深入應用,大力倡導低碳能耗,所以,需要對污水處理廠的不合理之處相應的改進,其中,對于厭氧氨氧化技術、SHARON技術、CANON工藝的應用起到了良好的處理效果,是未來需要重點應用和發展的新技術。但是,無論對哪種技術進行應用,都需要對低碳源污水脫氮除磷技術進行強化應用,對相關的工藝進行把控,以便將這些新工藝的加之作用進行有效發揮。

  4 結語

  總之,隨著國家大力推進城鎮發展,城市和鄉鎮人口增加,生活用水量隨之增加,污水集中排放量也有所增加,其中低碳源污水便是污水的重要構成部分,需要對其強化實施相應的脫磷除氮處理。其中,各個專家學者,為了處理效果進行提升,降低處理的成本,保障污水的排放達標,對新技術進行了深入的研究,使得污水處理工藝原理和設計水平都有所提高,最終污水處理效果有了明顯的提升,并符合綠色環保的發展特點,對環境進行了保護。(來源:湖南首創投資有限責任公司)

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