探析综合污水处理厂深度脱氮运行的优化

刘跃昆

摘   要：综合污水处理厂排放大量的工业废水，难以实现深度脱氮，为此要在综合污水处理厂提标改造的过程中，关注对工业废水的脱氮处理，当前的三级生物脱氮处理技术消耗较多成本，要对A2/O+A/O工艺深度脱氮技术进行优化，进行全流程诊断和中试优化试验，提出综合污水处理厂深度脱氮的优化策略，向POAN区投加碳源，改变微生态系统的生态位，提高适宜乙酸的反硝化菌丰度，提高深度脱氮的效率。

关键词：综合污水处理厂;深度脱氮;运行;优化

在城市污水处理规模发展的过程中，城市污水的高效脱氮成为技术瓶颈，由于城市污水中的水质复杂，对综合污水处理厂的脱氮产生极大威胁，原有的A2/O工艺尚未充分发挥其脱氮的潜力，要充分认识A2O+A/O运行中的脱氮问题和潜力空间，重点探讨综合污水处理厂深度脱氮运行的优化，较好地提升深度脱氮的效果。

1    综合污水处理厂水解酸化作用及对碳源的影响

综合污水处理厂主要利用水解酸化技术进行污水预处理，通过酸化阶段和产乙酸阶段的厌氧生物处理过程，可以将不溶性有机物水解为溶解性有机物，使大分子降解有機物转化为挥发性脂肪酸、乙酸、碳酸，提高污水的B/C比，成为脱氮反应中的有效碳源，提高综合污水的脱氮效果。

1.1  实验方法

综合污水处理厂的污水通过粗细格栅、沉砂的预处理，进入水解酸化池进行预处理，再进入生化单元进行处理，通过脉冲布水的高压方式，使厌氧污泥悬浮于水解生化池的中间层，与污水产生水解酸化反应。样品采集和水质检测主要包括：常规水质检测、水质组分GC-MS分析、高通量测序分析等。

1.2  结果讨论

综合污水的化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）浓度高、有机组分复杂，含有不易生物降解的苯类、脂类、棕榈酸等产物，后续的生物处理和反硝化脱氮难度较大。为此采用水解酸化技术实现对难降解有机物的降解，提高综合污水的可生化性和增加可利用碳源，通过水解酸化后的污水有机组分出现较大的改变，明显降低综合污水中的复杂有机物，如：Octathiocane由27.78%降至13.64%;芥酸酰胺由13.96%降至10.50%，明显提高综合污水的B/C比。在实际工艺运行中要充分考虑季节和水质特征的因素，进行水解酸化运行的优化控制：（1）旱季进水浓度较高时，可以明显提高综合污水的B/C比，为后续脱氮提供可利用碳源。（2）雨季进水浓度较低时，综合污水不进入水解酸化池，而直接进入生物处理单元，避免水解酸化对可利用碳源的削减影响，提高后续反硝化脱氮效果[1]。

2    综合污水处理厂的脱氮改良工艺及优化策略分析

面对当前综合污水处理厂提标改造的趋势，可以基于A2/O工艺开发A2/O+A/O的双缺氧强化脱氮工艺，新增前置缺氧区（ANA）和后缺氧区（POAN），改变单一回流硝化液脱氮的方式，实现污水/污泥的反硝化脱氮，并在进水处设置多点配水分配碳源，对不同缺氧单元进行配水，在硝化液回流点也设置了多点回流，将缺氧区（AN）设置为三段独立单元，并在好氧单元的首尾处添加两个兼氧区，能够延长反硝化区的停留时间，灵活控制硝化液的DO，最大限度发挥生物处理功能。

2.1  实验方法

综合污水处理厂的强化脱氮工艺采用改良型A2/O+A/O的双缺氧强化脱氮工艺，包括6个单元，即：前缺氧区（PRAN）、厌氧区（ANA）、缺氧区（AN）、好氧区（AE）、后缺氧区（POAN）、后好氧区（POA），由PRAN区实现回流污泥的反硝化，由POAN区和POA区实现对未能回流的硝化液的反硝化脱氮，并由后缺氧单元中的碳源投加系统补充反硝化碳源。生化处理单元的设计总停留时间为25.5 h，前缺氧区（PRAN）、厌氧区（ANA）、缺氧区（AN）、好氧区（AE）、后缺氧区（POAN）、后好氧区（POA）的停留时间分别为：1.0 h，1.5 h，5.6 h，11 h，1.8 h，0.6 h。

2.2  结果讨论

综合污水处理厂强化脱氮工艺对COD、TP具有良好且稳定的处理效果，平均出水的COD质量浓度为35.30 mg/L，平均出水的TP质量浓度为0.17 mg/L，具有良好的稳定性，有利于后续的生化好氧降解作用。同时，该工艺对于NH4+-N的处理效果较好，能够产生彻底且相对稳定的硝化反应，使NH4+-N的平均去除率达到99%，完全被硝化为NO3-N，这主要是由于污水在好氧区（AE）的停留时间较长，好氧泥龄达到11 d，因而使硝化反应彻底且稳定，为后续的反硝化过程提供良好的反应条件。

2.3  深度脱氮优化控制策略

（1）硝化过程控制。要将综合污水处理厂的出水NH4+-N质量浓度控制在1 mg/L以内，确保硝化反应的完全。（2）反硝化过程控制。要重点控制反硝化过程的回流比、AN出水NO3-N质量浓度、POAN对NO3-N的去除量等关键因子，一般来说，回流比应当控制在230%～450%;AN出水NO3-N质量浓度应当控制在1 mg/L以内;POAN对NO3-N的去除量为3 mg/L，可以较好地满足脱氮的要求。为了充分发挥改良工艺的灵活运行效果，可以适当调整曝气量，控制DO，调节兼氧区运行方式，控制进水量，进行进水分配比例的适当调整，并改变多点回流并投加碳源，提高污水脱氮的效率和稳定性[2]。

3    结语

综合污水处理厂深度脱氮运行采用A2/O+A/O的双缺氧强化脱氮工艺，能够提高深度脱氮运行效率和稳定性，使出水TN达到1.06～5.80 mg/L，平均去除率达到89.1%。后续还要加强控制混合营养型反硝化反应条件，提高自养反硝化效率和TN去除率，深入研究工艺优化与微生物之间的作用关系，进行特定微生物菌群的微观调控。

[参考文献]

[1]王帆，李军，边德军，等.多级AO耦合流离生化工艺流量分配比优化及脱氮机制[J].环境科学，2018（12）：286-293.

[2]任争鸣，刘雪洁，苏晓磊，等.硫自养反硝化深度脱氮中试研究[J].中国给水排水，2016（19）：31-35.