解决城市污水处理厂碳源不足问题，提高污水脱氮除磷效率

解决城市污水处理厂碳源不足问题，提高污水脱氮除磷效率

北极星环保网：我国污水处理厂多采用生物脱氮除磷工艺。碳源一直是传统生物脱氮除磷工艺的控制因素。碳源是微生物生长所必需的营养元素，主要消耗在释磷、反硝化和异养菌代谢中。我国相当一部分污水处理厂进水中碳源含量低，导致出水中脱氮除磷效果差。因此，有效解决城镇污水处理厂碳源不足问题是提高污水脱氮除磷效率、实现达标排放的有效途径。

本文拟从内部碳源、外部碳源两个方面对城镇污水处理厂碳源的开发利用进行分析。

1 内部碳源

内部碳源是指污水处理系统本身就存在的碳源，包括原污水中可生物降解的溶解性有机碳、从原污水中分离出来的颗粒状缓慢降解有机物（初沉污泥）以及活性污泥微生物死亡或破裂后自溶释放出的可利用基质。在我国节能减排环保政策的指导下，内部碳源的有效开发利用尤为迫切。它不仅可以减少废弃物排放，还可以有效提高生物脱氮除磷的效果，可谓一举两得。

1.1 多点进水

又称分段进水活性污泥法，污水经简单物理处理后直接进入生物池。早期采用多点进水方式的目的是为了减少生物池需氧量与供氧量的差值，达到节能降耗的目的。目前采用该方式的目的是一方面增加反硝化除磷段的碳源含量，另一方面消耗污泥回流和硝化液回流携带的剩余溶解氧，优化反硝化除磷的反应环境，从而提高处理效果。该运行方式逐渐被一些新建、扩建污水处理厂所青睐，如采用多点进水的改良型UCT工艺，排放标准执行一级A排放标准。

这种操作方式增加了进水点，从而增加了池容量和管路系统，这无疑会带来系统相对复杂、反应池体积和建设投资增加、运行管理难度加大等问题，但与提高处理效果相比，这些弊端可以忽略不计。

1.2初次沉淀池的合理设置

一般来说，初次沉淀池是加装在沉砂池之后的另一个非常重要的物理处理单元，它的作用是进一步去除沉砂池无法去除的更细小的无机颗粒，可去除10%~20%的有机物，并具有一定的水解酸化作用，从而减轻后续生物处理单元的负荷，对提高处理效果有重要作用。但是初次沉淀池的设置也带来了后续反硝化除磷处理阶段碳源较低的问题，特别是对于一些C/N进水较低的污水处理厂，碳源不足的矛盾会更加突出。这无疑使初次沉淀池的设置陷入了尴尬的困境。业内关于是否取消初次沉淀池的讨论也层出不穷。根据笔者的调查，初次沉淀池的设置可以归纳为以下三种主要方式：

（1）直接取消初次沉淀池。目前，有相当一部分污水处理厂（如目前比较流行的延迟曝气氧化沟工艺）是将污水经过沉砂池后直接送入生物池。这种方式的优点是减少了初次沉淀池的建设投资，简化了处理工艺，对缓解建设单位的财力和土地规划压力有积极的作用。笔者认为，对于进水SS浓度较低、波动不大的污水处理厂，这种方式无疑是一个不错的选择。

（2）可在初沉池处安装上行管，根据实际进水情况决定是否取消初沉池，以解决反硝化除磷系统有机碳源不足的问题。笔者认为这种方式比较适用于进水SS浓度波动较大的污水处理厂。即当进水SS浓度高时，开启初沉池，进一步降低SS；当进水SS浓度低时，开启上行管，绕过初沉池，减少有机物的流失。以增加后续处理过程中有机碳源的含量。

（3）减少初次沉淀池的水力停留时间。一般来说，初次沉淀池的水力停留时间为1~2小时。有业内人士提出将初次沉淀池的停留时间缩短至0.5~1小时[1]，或适当增加沉砂池的水力停留时间。这可以在一定程度上缓解取消初次沉淀池带来的一系列弊端。

这三种方法各有优缺点，设计、施工单位需根据实际来水情况和具体施工条件进行合理的设计和施工。

1.3增设厌氧水解酸化池

目前改进反硝化除磷工艺的主要方法是在反硝化除磷反应器前增设厌氧水解酸化池(阶段)，在厌氧水解酸化阶段，大分子有机物转化成简单化合物并分泌到细胞外，主要产物为挥发性脂肪酸(VFAs)、醇类、乳酸等，降低了待处理废水的有机负荷，提高了废水的可生化性，提高了后续处理的效率。梁存珍等[2]采用水解酸化-反硝化-硝化组合工艺，在实验室规模上连续处理土霉素废水。

经厌氧水解后，废水反硝化速率由0.31kg/m3˙d提高到0.45kg/m3˙d，提高了45.2%。该类研究成果为实际工程的推广应用提供了有力的技术支持。例如在氧化沟前设置预缺氧池（预反硝化池）和厌氧池，10%的进水直接进入预缺氧池段，为回流污泥提供反硝化所需的碳源。在厌氧池中，大分子、难降解物质转化成易生物降解的物质，为聚磷菌提供碳源。改进型氧化沟、改进型A2/O就是在此基础上发展起来的。一些新建、扩建的污水处理厂也积极采用此种方式，取得了良好的处理效果。

结果表明:采用水解酸化工艺作为低浓度城镇污水生物脱氮的预处理工艺,可以为反硝化阶段补充一定的碳源,有效提高反硝化效率;考虑到水解池的建设及运行费用以及部分地区污水的实际情况,还需综合考虑处理效果、经济成本等因素,因地制宜确定运行工艺及工艺条件。