UNITANK工艺处理城市生活污水脱氮能力挖潜研究_刘宝峰.pdf

第 卷第 期 年 月广 州 化 工 .工艺处理城市生活污水脱氮能力挖潜研究刘宝峰，蔡碧婧，郭宇平，郭宇浪（苏伊士中国水务运营，上海）摘 要：工艺占地节省，一体化程度高，但是脱氮调节空间有限，去除率不高。本研究对某市政污水处理厂 运行周期进行调整，延长 池进水搅拌时间至 ，运行周期从原来的 缩短至 ，使得 出水 降低约.，同时出水氨氮稳定在 。工艺 去除能力提升可以减轻深度处理段的反硝化滤池的去除压力，也能节省反硝化滤池的碳源投加费用。初步估算，在不增加投资的情况下，碳源费用每年节省约五百万人民币。关键词：工艺；城市生活污水；脱氮；挖潜中图分类号：文献标志码：文章编号：（）第一作者：刘宝峰（），男，硕士，水务运营经理，主要从事给排水设计校核及污水厂运营优化研究工作。，（，）：，.，.，.：；工艺于 年发明，是一种在 工艺的基础上发展演变的工艺。工艺把 系统的时间推流过程与活性污泥法连续系统的空间推流过程合二为一，实现整个系统连续进水和出水。工艺集合了 和活性污泥系统优点，不仅继承了 工艺的占地节省，运行灵活，一体化程度高等优点，而且还能保证在恒水位、水力负荷恒定下连续流运行。工艺脱氮主要通过单个池子运行时间的控制，适当改变曝气搅拌方式来实现，调节空间有限。但是随着目前污水厂出水 要求越来越严格，工艺需要进 一 步 挖 潜 去 除 能 力。本 研 究 通 过 对 某 污 水 厂 工艺不同运行方式的分析，研究了 工艺 进一步降低的技术路线。工艺运行概况本研 究 在 某 市 政 污 水 处 理 厂 进 行，该 厂 设 计 规 模：。污水厂处理工艺为：格栅曝气沉砂池生物处理池高效沉淀池硝化滤池反硝化滤池转盘滤池液氯消毒。该厂设计水量和水质如表 所示。目前该污水厂处理水量达到设计值，进水各项污染物指标接近设计浓度。表 进出水设计值 水量（）（）（）（）（）（）（）进水出水（）.注：括号外数值为水温 时的控制指标，括号内数值为水温 时的控制指标。生物处理单元分两座（甲池和乙池），每座池分六组（线），每组由三格池组成，分别为、三池。其示意图 所示。在两边池（、池）中设有微孔曝气系统、搅拌器，斜管沉淀、固定溢流出水堰和剩余污泥排放口，该二池交替作为曝气池和沉淀池。中间单元池（池）只作曝气池。第 卷第 期刘宝峰，等：工艺处理城市生活污水脱氮能力挖潜研究 图 工艺示意图.表 运行周期时序 一个周期时序 池 池 池 进水反硝化曝气沉淀出水 进水曝气曝气沉淀出水 空曝进水曝气沉淀出水 沉淀进水曝气沉淀出水 按周期运行，一个周期，时序如表 所示。周期开始时，污水首先进入 池，该池处于曝气状态，因上个阶段进行沉淀操作，积累了大量活性污泥，且浓度较高。进水与活性污泥混合，污染物被吸附，部分被降解。混合液继续流入 池，该池连续曝气，污染物得到进一步的降解，同时在推流过程中，池的活性污泥进入中间池，再进入 池，实现污泥在各池的重新分配。最后，混合液进入处于沉淀状态的 池，进行泥水分离，处理后的出水通过出水堰排放，剩余污泥由该池排出。在周期开始后 开始，污水进入 池，原出水边池仍处于沉淀出水状态，池开始完成曝气池到沉淀池的转换，为下一周期出水作准备。下一个周期开始时，污水先进入 池，污水及混合液的流动方向与上一个周期相反。因边池在曝气状态时，出水槽内进满泥水混合液，所以 池开始的出水不能作为处理后的出水直接排放，需先冲洗排入处理系统，待出水澄清后，方可外排。试验方法.试验过程本研究试验了增加周期内反硝化时间和缩短运行周期时间对 去除效果的影响。试验过程主要分以下四个阶段。.现状测试按照原有方式运行，对 反应过程进行现状测试。摸清现状运行方式下 在运行周期中，氮的主要指标随时间的转化规律。选择单格池体（乙池）进行检测。.增加周期内反硝化时间选择单格池体（乙池 线）作为测试线，将周期开始时 池进水搅拌时间从原来的 延长至 ，观察 出水提升效果，和其他出水指标的稳定性。其他线运行维持不变。.缩短运行周期时间选择单格池体（乙池 线）作为测试线，将一个周期时长从原来 改为 ，每周期 池进水搅拌时间改为 。观察 出水提升效果和其他出水指标的稳定性。其他线运行维持不变。.效果验证更换单格池体（乙池 线）作为测试线，将一个周期时长从原来 改为 ，每周期 池进水搅拌时间改为 。观察 出水提升效果和其他出水指标的稳定性。其他线运行维持不变。.采样检测点和检测指标为了进行现状全过程分析，在运行周期不同时间段采样，进行了相关水质指标分析，如表 所示。表 全过程分析采样点和检测指标 取样时间运行周期状态检测指标 池 池 池周期开始约 池进水搅拌开始 池曝气 池出水，周期开始 池进水搅拌结束 池曝气 池出水，周期开始 池进水曝气 池曝气 池出水，周期开始 池进水曝气结束 池进水曝气开始 池出水，周期开始 池曝气结束 池进水曝气进行 池出水，周期结束 池沉淀结束 池进水曝气结束 池出水，广 州 化 工 年 月、三池的采样点如图 所示。图 、三池的采样点.，结果分析.第一阶段：现状测试本阶段监测了一个运行周期内、池的氨氮、硝酸盐、随着时间的变化情况。对、三池的氨氮、硝酸盐在一个周期内随时间变化如图、图、图 所示。从图 图 中可以看出在 池中周期开始的一个小时硝酸盐和 明显下降，反硝化效果明显。在 池中周期开始的一个小时和周期结束时的 ，硝酸盐略有下降，由一定的反硝化效果。池基本没有反硝化效果。以前的研究中也有类似报道。图 现有运行条件下 池氨氮、硝酸盐在一个周期内随时间变化.，图 现有运行条件下 池氨氮、硝酸盐在一个周期内随时间变化.，图 现有运行条件下 池氨氮、硝酸盐在一个周期内随时间变化.，在本阶段还检测了 池和 池的 的在一个周期内的变化（图）和 池出水的 在一个周期内的变化（图）。本研究结果显示的趋势在以前的研究，中也有类似报道。根据以上结果，分析 工艺反硝化脱氮的两个主要路径：（）池周期开始时的 为进水搅拌阶段，而且污泥浓度较高，在进水中的碳源可以与池内硝酸盐进行缺氧反硝化，可以实现较快的硝酸盐去除。（）池虽然一直在曝气，从 池中 监测来看，周期刚开始时 池 较低，可以形成部分反硝化环境。周期结束前的 ，池开始进水，开始下降，进水带来的 和 池本身较高的硝酸盐可以进行部分反硝化。图 池和 池的 的在一个周期内的变化.图 池出水的 在一个周期内的变化.第二阶段：周期内增加反硝化时间的 去除效果第二阶段对 乙池 线进行一个运行周期内的功能时段进行微调，池进水搅拌时间从原来的 延长至 。一个周期时序如表 所示。第 卷第 期刘宝峰，等：工艺处理城市生活污水脱氮能力挖潜研究 表 第二阶段对 乙池 线试验的周期时序 一个周期时序 池 池 池 进水反硝化曝气沉淀出水 进水曝气曝气沉淀出水 空曝进水曝气沉淀出水 沉淀进水曝气沉淀出水此调整进行了 天，有 天进行了水质数据检测。乙池出水氨氮稳定在.。第二阶段和第一阶段 池硝酸盐变化如图 所示。因本阶段的测试时进水氨氮浓度较第一阶段有所上升，周期开始时硝酸盐浓度上升，无法直接比较。图中将第二阶段的硝酸盐变化曲线按照第一阶段的起始值向下平移，再进行比较。从实验结果看，通过延长反硝化时间至 ，（）每周期 池进水反硝化结束时，硝酸盐浓度比原来可以降低约.；（）理论计算：每天硝酸盐去除量可以增加 ，总出水硝酸盐可多去除约.。图 第二阶段 池硝酸盐变化.第三阶段：缩短周期运行时间的 去除效果对 乙池 线进一步调整了运行周期：将一个周期时长从原来 改为 ，每周期 池进水搅拌时间改为 。一个周期时序如表 所示。表 第二阶段对 乙池 线试验的周期时序 一个周期时序 池 池 池 进水反硝化曝气沉淀出水 进水曝气曝气沉淀出水 空曝进水曝气沉淀出水 沉淀进水曝气沉淀出水此调整进行了 天，有 天进行了水质数据检测。乙池出水氨氮稳定在出水标准以下，比第二阶段略有升高（混样为.，平均值为.）。第三阶段和第一阶段 池硝酸盐变化反硝化效果如图 所示，从实验结果分析，（）每周期 池进水反硝化结束时，硝酸盐浓度比未调整前降低.。理论计算：每天硝酸盐去除量可以增加 ，相当于总出水多去除.硝酸盐；（）增加一个周期的 池反硝化过程，如图 中所示，一天内原有 个反硝化过程（黑边白底圈）变成 个反硝化周期（灰色圈）。理论计算：增加硝酸盐去除 ，相当于总出水多去除.硝酸盐。图 第三阶段 池硝酸盐变化.另外，此阶段进行了调试线（乙池 线）与未调试的参比线（乙池）去除量的比较。选择乙池 线作为参比线是因乙池总进水是从 和 池中间进水，乙池 和 的水力条件相对类似，进水水量和水质基本类似。图 展示了调试过程的 天时间内调试线和参比线出水 的情况，可以看出调整了工序的乙池 出水 比未调整的乙池 的出水 低.。图 第三阶段调试线和参比线出水 比较.第四阶段：效果验证为了验证第三阶段的 运行效果能否稳定重现，对 乙池 线和 线进行运行模式互换，乙池 线作为调试线，乙池 线作为参比线。此调整持续了 天，有 天水质数据检测。图 第四阶段调试线和参比线出水 比较.广 州 化 工 年 月试验结果如图 所示，乙池 和 运行模式互换后，调试线出水 比参比线低.，与第三阶段结果（.）接近，说明此运行模式的效果在其他线有复制性。结 论根据以上试验，本研究结论为：（）工艺反硝化去除总氮主要依靠周期开始的一个小时 池中进水搅拌快速反硝化和在 池中周期开始的一个小时和周期结束时的两个小时的部分反硝化。（）运行周期 池进水搅拌时间从原来的 延长至 ，可以提升 去除量约.。同时出水氨氮稳定在 。（）运行周期从原来的 改为 ，池进水搅拌时间从原来的 延长至 ，出水 可以降低约.。同时出水氨氮稳定在 。（）通过 工艺调整，利用原水的碳源，多去除.，可以减轻该厂后端的反硝化滤池去除压力，也能节省反硝化滤池的碳源投加费用。如.需要在反硝化滤池去除，需要投加.，相当于.纯乙酸钠。如采用 液体乙酸钠，药剂采购费用为 ，乙酸钠碳源投加费用为.。对该厂乙酸钠投加费用可以节省约五百万人民币。参考文献 罗峰.工艺生物脱氮除磷性能中试研究武汉：华中科技大学，：.廖振良，朱柏荣，叶建锋.工艺机理及其研究进展水处理技术，（）：.雷明，李凌云，苏锡波，等.对三池式 工艺的几点深入认识环境工程，（）：.冯凯，杭世珺.工艺处理城市污水工程实践给水排水，（）：.张发根，刘俊新，隋军.利用 模型分析 工艺的反硝化行为水处理技术，（）：.董姗燕，汪喜生，王文佳，等.工艺流程氨氮浓度的动态特征环境污染与防治，（）：.盛铭军，丁永伟，黄晨.典型工况强化生物脱氮生产性试验研究 年中国给水排水年会暨给水厂污水厂升级改造及节能减排新技术新工艺研讨会论文集天津：中国给水排水杂志社，：.（上接第 页），.（），（）：.，.，（）：.，.，（）：.，：.，.，：.范春贞，李彩亭，路培.类芬顿试剂液相氧化法脱硝的实验研究中国环境科学，（）：.，.，：.，.，：.，.，：.，.，（）：.