基于碳源投加对总氮去除效果影响的研究_张跃春.pdf

第 卷第 期 年 月广 州 化 工 .基于碳源投加对总氮去除效果影响的研究张跃春，唐遂蓬，钱 盛，杜 兵（眉山市环境投资有限公司，四川 眉山；遂宁发展水务投资有限公司，四川 遂宁）摘 要：基于四川某污水处理厂进水碳氮比失衡的城市生活污水，且受因冬季水温低而导致的污泥活性差、反硝化效率低等因素的影响，导致出水总氮不稳定的问题，本实验通过采取在进水中投加碳源的措施，以达到提高总氮去除率及保障出水总氮稳定达标的目的。实验结果表明，在该进水中通过投加碳源能有效改善污泥活性，提升反硝化效率，总氮去除率有明显提高，出水总氮能稳定达标。同时，该实验也为其他采用生物脱氮的污水处理提供参考。关键词：总氮；碳氮比；碳源；总氮去除率中图分类号：.文献标志码：文章编号：（）第一作者：张跃春（），男，硕士，高级工程师，研究方向为环境监测、水污染控制及运营管理。，（.，.，；.，.，）：，.，.，.：；近年来，随着我国经济社会的快速发展，城镇规模的日益扩大，各地区污水排放量都在不断的增加，水资源的污染也日趋严重，然而现有的城镇污水处理厂因工艺技术和过程控制等方面不足，存在尾水氮超标的问题，这就迫使城市污水处理厂在去除有机物的同时也要脱氮处理，特别是总氮的去除有所加强。因此，对于污水处理中总氮的去除受到了大量环保工作者的高度关注。本文针对四川某污水处理厂在冬季因水温低导致的活性污泥差、反硝化效率低而导致的出水总氮不稳定的现象，通过在进水中投加碳源实验，以改善污泥活性及反硝化脱氮效率，以达到提高总氮的去除率目的，保障出水总氮能稳定达标排放。污水处理厂情况.该污水处理厂简介该污水处理厂采用 工艺，设计处理量为 万吨 天。年，根据省环保厅、省住建厅、省发改委关于加强地表水流域环境功能划类管理工作的意见及全市创建全国环保模范城市的总体要求，明确了涪江流域遂宁断面为全国重点流域。因此该污水处理厂积极响应文件精神进行提标改造，出水水质由原来执行的城镇污水处理厂污染物排放标准（）一级 标准提升为一级 标准。该污水处理厂的主要工艺单元有中格栅 座，提升泵 台，细格栅 座，钟式沉砂池 座，鼓风机房 座，池（含生物选择区）座，缓冲池 座，絮凝沉淀池 座，微过滤池 座，紫外消毒系统 座，次氯酸钠加药系统 座和离心脱水机 台。剩余污泥通过剩余污泥排泥管排往重力浓缩池，经过重力浓缩后的污泥由离心脱水后（含水率），委托第三方外运无害化处置。因夏季因水温适宜微生物代谢生长，污泥活性较高，该污水处理厂的出水水质能够达标排；但在冬季由于水温、气温均较低，导致微生物活性差，反硝化效率低，如果不加以调控出水总氮在 之间，尤其是在夜间出水总氮在 左右，稍微不慎则有超过出水标准 的风险。基于该污水处理厂出水总氮指标在冬季浓度偏高的问题，通过采取投加碳源的措施，保障出水总氮在 以下，达到稳定达标的目的。第 卷第 期张跃春，等：基于碳源投加对总氮去除效果影响的研究.近一年进水水质情况通过选取该污水处理厂近一年（年 月 日 年 月 日）的进水水质情况进行分析，包括、这 项常规水质指标，并通过计算比较近一年的碳氮比变化曲线，以便给出更为科学合理的工艺调控方案。该污水处理厂近一年实际进、出水水质情况见表，近一年的碳氮比变化趋势详见图。表 该污水处理厂近一年实际进、出水水质情况 项目氨氮总磷总氮最大值最小值平均值图 该污水处理厂近一年的碳氮比变化趋势.经分析，该污水处理厂全年进水 平均值为 ，进水总氨氮为 ，总磷为 ，进水总氮为 ，进水 为 ，全年的 均值约为.，该厂进水具有一定的可生化性。在碳氮比分析中，该污水处理厂全年碳氮比均值为.，碳氮比较低，脱氮效果较好，当需要外加碳源。张可方等用模拟生活污水为处理对象，采用在 工艺，设计 比分别为.、.和，去除率分别为.、.和.，即总氮的去除率随着 的增加而提高越，出水 也随着 的增加而降，表明碳源对反硝化过程的重要作用。周丹丹等研究结果表明，总氮的去除率随着碳氮比增加而增加，但当达到一定值后继续增加碳氮比时，去除率增加逐步减缓，同时还会导致硝化作用不完全。当存在足够的易降解有机碳源时，能发生完全的好氧反硝化作用。综上，因碳氮比较低时影响活性污泥的脱氮效果，该污水处理厂的碳氮比较低，年均值仅为.，加上因冬季因水温下降，污泥活性低，导致总氮去除效果差，出水总氮稳定达标存在一定风险，因此需要额外投加碳源补充剂。.碳源投加前进、出水总氮含量通过分析该污水处理厂往年的进、出水水质指标情况，每年 月份因水温骤降而使反硝化速率下降，导致出水总氮浓度迅速升高，特别是夜间出水的总氮浓度居高不下，存在水质不能稳定达标的风险。现将在投加碳源前 天的数据入选表。表 该污水处理厂碳源投加前 日进、出水总氮浓度 时间天水温进水总氮（）出水总氮（）最大值最小值平均值最大值最小值平均值.从表 可知，随着水温不断下降，出水总氮浓度随之升高，当水温下降至 以下时，出水总氮浓度最大值为.，而与城镇污水处理厂污染物排放标准（）一级 标中总氮排放限值为 相差不到 ；加之进水总氮日均值也越来越高，低水温导致反硝化效率越来越低，所以超标风险系数极高。针对以上问题，为确保出水能够稳定达标，该污水处理厂将采取投加碳源补充剂措施，以保障出水总氮稳定达标排放。碳源的选择及投加方案.碳源的选择目前，市面上常见的碳源一般有甲醇、乙酸钠、葡萄糖等，均能为微生物提供生长需求的营养物质，但也存在一定的不足。如甲醇，虽然其运行费用低、产泥量小，但甲醇属于易燃易爆危险品，不管是运输、储存和使用等均需较高的条件要求，甲醇响应较慢，生物利用率低，需经过一段时间天的驯化污泥才会达到稳定的反硝化效果；乙酸钠虽然响应较快，生物利用率高，脱氮效果较好，但相对于其他品种的碳源价格相对较贵；葡萄糖作为碳源，运输成本和储存成本较低，但葡萄糖为 个碳的有机物，不能被微生物直接利用，同时污泥也需驯化后才能有较好的脱氮效果，且使用葡萄糖污泥易膨胀。由于葡萄糖的利用率低，除氮速率不如乙酸钠，而甲醇的性质导致存在运输、储存等成本问题，所以乙酸钠是目前为止相对高效、环保、生物利用率高的碳源。综合考虑，本实验用效果较好乙酸钠作为碳源，采用控制变量法探究乙酸钠投加对总氮去除效果的影响实验。根据该污水处理厂的实际运行情况，控制日均进水量 万吨 天、水力停留时间为.、污泥龄为 天。.碳源参数及投加方案碳源参数：乙酸钠溶液，为.，无色透明液体。投加方案：点位设在细格栅后，用隔膜计量泵投加，据以往经验投加量暂定为 吨 天，但在实际运行过程中根据出水水质状况实时调整投加量。实验结果分析.碳源投加前、后出水总氮浓度比较该污水处理厂在实际运行过程中发现，随着温度的降低，广 州 化 工 年 月出水总氮浓度也在随之而升高；当水温降至 以下时，日出水总氮浓度的最大值达到.，并随着水温的持续降低出水总氮浓度会继续升高，存在极大的超标风险。因此，碳源在第 日起从细格栅后开始投加，其投加量为 吨 天，并控制曝气量、污泥浓度、污泥龄等运行参数，观察出水总氮浓度变化情况。以碳源投加开始日为基准，记录碳源开始投加前后 日内的出水总氮数据，包括日最大值、日均值、温度等变化情况，详见图。图 碳源投加前、后出水总氮浓度比较.由图 所示，通过对未投加碳源和投加碳源前后出水水质总氮浓度比较，可以看出，在碳源投加前 日出水总氮日最大值、日均值均随着温度降低而升高；当碳源开始投加后，因水力停留时间及微生物的适应过程问题，第一天总氮去除率并未明显提高，到第二日开始，出水总氮日最大值、日均值均明显下降，到第三日开始，出水总氮均低于 ，稳定达到 的一级 标，标明碳源投加对总氮去除的效果明显。.碳源投加前、后总氮去除率比较图 为碳源投加前后去除率的对比图。由图 可知，碳源投加前总氮去除率在 之间，碳源投加后，总氮去除率由原来的 左右迅速上涨至 以上，去除率较之投加前有明显升高。图 碳源投加前、后总氮去除率比较.碳源投加后实测 的增加量该污水处理厂的碳源投加量为 吨 天，控制曝气量、污泥浓度、污泥龄等运行参数的情况下，经实际测定后发现明显增加，并且在该投加量下 的增加量约在 之间，其增加量如图 所示。图 碳源投加后进水 的实际增加量.碳源不同投加量对总氮去除率的影响当出水总氮浓度低于 ，能稳定达到排放标准后，以杜绝浪费、节约成本为目的，探究碳源在不同投加量下，对出水总氮的影响。该污水处理厂在尽可能控制其他条件稳定的情况下，分别对投加量为 、进行实验，结果如图 所示。图 碳源的不同投加量对总氮去除率的影响.由图 可知，总氮去除率随着碳源的增加而增大，总氮去除率分别为、，当投加量为 、时虽然达到排放标准，但出水浓度的日最大值超过 ，仍具有超标风险；当碳源投加量超过 以后，总氮去除率总体呈上升趋势，但日最大值均小于 ，能够稳定达标。综合成本因素，碳源投加量控制在 之间较为合理，但同时根据实际运行情况，碳源投加量也需随着进水浓度的变化而变化。结 论综上所述，在污水处理厂运行实际生产运行中，对于冬季污泥活性低、进水碳氮比低、出水总氮不易去除等问题，投加碳源能够改善污泥活性，提升反硝化能力，提高总氮去除效果，使出水总氮能够稳定达标。实施者可通过实验可以得出相应较为科学的投加方案，同时为其他污水处理工艺因出水总氮浓度高导致不能稳定达标排放提供参考。参考文献 沈晓佳.城镇污水处理厂总氮去除工艺研究进展能源与环境，（）：.（下转第 页）第 卷第 期孙鹏鹏，等：炼厂回炼重污油技术的可行性研究 塔）和切换（塔）过程中会产生很大的压力降。压力损失使反应的焦碳塔中出现泡沫并导致分馏塔干板压降的损失，从而引起分馏塔的压力和温度波动，影响分馏塔的稳定操作。为了缓和压力损失，在焦碳塔预热和切换及大小给汽、吹汽放空过程中，通过控制注入焦碳塔顶部热的在线的侧一线油流量，以达到稳定焦碳塔压力的目的。对产品收率和质量的影响.操作参数的变化回炼之后的重污油做急冷油与蜡油做急冷油相比较，重污油组分较宽，水含量比蜡油大，回炼重污油与焦炭塔顶高温油气接触后汽化，焦炭塔顶压力比蜡油做急冷油时波动较大，导致延迟焦化分馏塔内油气分压降低，粗汽油干点和柴油 点有轻微上浮。表 为重污油回炼前后关键点操作参数变化情况。表 重污油回炼前后关键点操作参数表 主要操作参数点蜡油做急冷油回炼污油做急冷油焦炭塔顶油气温度.焦炭塔顶压力.分馏塔底温度.分馏塔蒸发段温度.分馏塔顶压力.产品收率变化表 回炼重污油做急冷油收率数据表 项目蜡油做急冷油回炼污油做急冷油变化值干气.液化气.汽油.柴油.蜡油.石油焦.表 为回炼重污油做急冷油收率数据。分析数据可以看出，回炼后重污油主要组分为蜡油和柴油组分等较轻组分。与蜡油做急冷油先比较，回炼重污油做急冷油避免了蜡油与高温油气接触进一步裂化，所以蜡油产率增加，干气产率下降。经济效益分析根据目前此炼厂年产含水污油近 ，平均含水量大致，含水重污油经过延迟焦化放空塔回炼脱水之后做焦炭塔急冷油，转化为蜡油、柴油、汽油的比例约为、，按按焦化蜡油、柴油、汽油内部计算价 元 吨、元 吨、元 吨，其价值为 万元。如果重污油按燃料油使用，其内部计算价仅为 元 吨，价值只有 万元。因此重污油回炼至焦化装置年可产生经济效益约 万元。通过对延迟焦化装置放空塔系统工艺流程优化，装置运行平稳、操作参数变化不大、液体收率提高、产品总体质量变化不大。通过对本厂重污油回炼后，不仅降低延迟焦化装置能耗和加工损失，而且还相对增大装置加工处理量同时可副产蒸汽，能产生较好的经济效益。参考文献 杨光.延迟焦化新型放空系统在装置污油处理中的地位和作用科学管理，（）：.范海玲，卢慧杰，颜峰，等.延迟焦化装置放空系统的设计优化探讨中外能源，（）：.杨军，王乐毅.延迟焦化装置接触冷却系统存在的问题及优化石油炼制与化工，（）：.党争光，马楠，杨磊，等.石油化工企业含硫污水处理技术环境保护与循环经济，（）：.傅钢强.延迟焦化装置接触冷却系统存在问题及改进石油炼制与化工，（）：.郭立静，汪心想.延迟焦化装置回炼炼厂重污油技术的应用河南化工，（）：.丁书文.污油回炼技术在.延迟焦化装置的应用炼油