段貝貝

(山西建筑工程集團(tuán)有限公司，山西 太原 030600)

引 言

隨著城市化進(jìn)程的不斷加速，城鎮(zhèn)污水排放量迅速增加，給污水處理廠的污水處理提出了更高的要求，特別是隨著對污水排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升，污水處理的難度和成本不斷的上升，難以滿足新時(shí)期高效、經(jīng)濟(jì)性的污水處理需求。根據(jù)統(tǒng)計(jì)目前污水處理廠的進(jìn)水中的微生物代謝作用所消耗的溶解氧量指標(biāo)呈逐年下降趨勢[1]，用于微生物分解所需的碳源日益缺乏，因此為了滿足生物脫氮的需求，各污水廠不得不增加碳源、混凝劑等藥物，滿足脫氮除磷的需求，由于藥劑投入量控制精確度差，因此脫氮除磷效果差，處理成本高。

本文提出了一種新的強(qiáng)化生物脫氮除磷工藝，綜合利用反硝化過程、提高生物除磷碳源利用率等，提高生物脫氮除磷的效果，同時(shí)采用新的藥劑投放智能控制系統(tǒng)來精確控制投藥時(shí)機(jī)和投藥量，使污水處理反應(yīng)處在最佳反應(yīng)狀態(tài)。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用表明，新的處理工藝能夠?qū)⒚摰视勺畛醯?5%提升到目前的76%，將每月的藥劑消耗量降低73.5%，對實(shí)現(xiàn)污水凈化效率和經(jīng)濟(jì)性的提升具有極大的意義。

1 脫氮除磷現(xiàn)狀分析

以中等規(guī)模城鎮(zhèn)的污水處理廠為例，其設(shè)計(jì)日處理污水的能力為13萬 t/d，要求的污水處理標(biāo)準(zhǔn)為一級A標(biāo)準(zhǔn)，其污水處理流程為“預(yù)處理+AAO(厭氧-缺氧-好氧法)法+高效混凝沉淀+V型濾池”工藝，其整個(gè)工藝流程，如圖1所示[2]。

圖1 脫磷除硫工藝流程示意圖

在傳統(tǒng)的工藝流程中，污水在不同的水力區(qū)間停留的時(shí)間分別為1 h、5 h、11 h，污水的內(nèi)回流比例為240%，在處理系統(tǒng)的厭氧反應(yīng)區(qū)段進(jìn)水口位置設(shè)置碳源添加設(shè)備，在沉淀池前端增加除磷類藥劑的添加點(diǎn)。由于進(jìn)水處的污水內(nèi)的碳氮比例偏低，因此導(dǎo)致生物脫氮時(shí)存在氮源不足的難題，因此在實(shí)際應(yīng)用中各污水廠均采用向水中添加碳源和脫磷藥劑的方式提高污水的處理效果，據(jù)統(tǒng)計(jì)每個(gè)月碳源的費(fèi)用約為59萬元，除磷藥劑的費(fèi)用約為30萬元，污水凈化的成本極高，給企業(yè)造成了極大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

2 優(yōu)化方案分析

根據(jù)現(xiàn)有的污水處理工藝流程，并結(jié)合在應(yīng)用中存在的實(shí)際問題，提出的優(yōu)化思路是要提升生物脫氮除磷的應(yīng)用效果，降低對碳源、除磷藥劑的依賴，在降低藥物消耗的情況下，提升脫氮除磷效果。根據(jù)對凈化后水質(zhì)分析，其中硝氮的含量超過了91%，因此若加強(qiáng)在污水處理階段的反硝化過程就能降低硝氮的含量，從而提升脫氮的效果。

同時(shí)碳源和除磷藥劑添加的量，直接影響到污水處理過程中脫氮除磷的效果和經(jīng)濟(jì)性，因此需要精確控制投藥的時(shí)機(jī)和投藥量，提升脫氮除磷的效率和經(jīng)濟(jì)性。

3 反硝化效果提升

根據(jù)反硝化的工藝流程，提升污水在反硝化段的停留時(shí)間十分重要，目前在凈化池末端的硝氮值含量達(dá)到了5.9 mg/L以上，表明污水的反硝化處理程度極低。同時(shí)根據(jù)污水處理過程中水流速度情況，發(fā)現(xiàn)污水在好氧區(qū)域的停留實(shí)際時(shí)間長達(dá)8.4 h，且在好氧段的氨氮值較低，難以進(jìn)行充分的反硝化反應(yīng)，因此提出將好氧段進(jìn)行改造，將其前半部分改造成缺氧區(qū)域，使污水在缺氧段的停留時(shí)間由目前的4.5 h增加到5.9 h，提高反硝化效果。

反硝化細(xì)菌在缺氧的區(qū)域通過硝酸鹽[3]作為電站受體來完成呼吸作用，最終產(chǎn)生氮?dú)?，從而提升了反硝化的效果，為了保證在缺氧段反硝化的效果，應(yīng)實(shí)時(shí)對水池內(nèi)氧含量進(jìn)行檢查，使其保證在0.5 mg/L以下，確保反硝化過程的連續(xù)性和反硝化效果，污水池內(nèi)的反硝化流程，如圖2所示[4]。

圖2 反硝化工藝流程示意圖

4 藥劑投放智能控制系統(tǒng)

目前應(yīng)用較多的藥劑投放控制系統(tǒng)，主要是采用了監(jiān)測-分析-加藥-監(jiān)測的反饋控制模式，但由于污水具有流動性，因此所監(jiān)測分析的數(shù)據(jù)具有較大的滯后性，導(dǎo)致實(shí)際投藥量和需求存在較大的偏差。而且其采用的是定量投藥模式，無法根據(jù)不同的情況靈活調(diào)整投藥量，不僅影響了反應(yīng)效率而且還影響了投藥的經(jīng)濟(jì)性。

因此在對多種投藥方案進(jìn)行分析后，提出了一種新型的藥劑投放智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的核心是在化學(xué)除磷前，設(shè)置一個(gè)實(shí)時(shí)TP儀表，系統(tǒng)能夠自動根據(jù)實(shí)時(shí)顯示值和目標(biāo)值的差值，然后迅速的調(diào)整相關(guān)藥劑的計(jì)量泵頻率，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)可調(diào)投藥，滿足不同情況下智能投藥的控制需求，其投藥精度可控制在±10 g的范圍內(nèi)，該藥劑投放智能控制流程整體結(jié)構(gòu)，如圖3所示[5]。

圖3 智能投藥控制流程示意圖

通過對污水處理廠的污水處理工藝流程改善后，污水處理過程中污水在缺氧段的停留時(shí)間增加，在缺氧區(qū)域的水污染程度、以及好氧末端的水污染程度得到了有效的控制，同時(shí)能夠合理的調(diào)整污水的回流比，使污水處理過程中的脫氮除磷效率明顯提升。

通過對應(yīng)用以來的污水凈化過程分析，新的處理工藝能夠?qū)⒚摰视勺畛醯?5%提升到目前的76%，將每月的藥劑消耗量降低73.5%，投藥的費(fèi)用消耗從最初的89萬元/月，下降到了目前的約24萬元/月，成本降低了73%，有效的提升了污水處理過程中的效率和經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié)語

針對目前污水處理過程中嚴(yán)重依賴藥劑脫氮除磷成本高的不足，提出了一種新的強(qiáng)化生物脫氮除磷工藝，通過加強(qiáng)反硝化、提高投藥控制精度等提升污水處理效率和經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用表明：

1) 提升污水在反硝化段的停留時(shí)間，對提升反硝化效果具有十分重要的意義；

2) 新型的藥劑投放智能控制系統(tǒng)，能夠?qū)⑼端幘瓤刂圃凇?0 g的范圍內(nèi)，顯著提升投藥控制效率和精度；

3) 新的處理工藝能夠?qū)⒚摰侍嵘?6%，將每月的藥劑消耗量降低73.5%，將藥劑消耗成本降低73%。