巩义市晟鑫水处理材料有限公司

聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、活性炭、硫酸亚铁、填料

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榆林市工业葡萄糖晟鑫污水厂使用量
时间:2023-03-25 11:30:00

随着国内大部分受纳水体的环境容量变小,以及愈加严格的环境政策,越来越多的市政污水处理厂出水水质要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准,并有进一步提高标准的趋势。

按照《室外排水设计规范》(GB 50014—2006)建议的生物脱氮的污水碳氮比BOD5/TKN>4这个评价指标,如果对全国不同地区的市政污水处理厂进水水质统计,我们就能发现,目前我国不同地区污水厂原水碳源不足、碳氮比低的情况普遍存在。

很显然,C/N比持续降低的现象,加大了污水处理的难度。对于低碳氮比城市污水来说,传统污水脱氮工艺不能达到预期,通常需要消耗大量的氧气和能量等手段来提高处理效果。

心累啊!!

低碳源污水特性及问题

之前有人对国内127座污水处理厂的进水水质进行分析,发现80%的污水处理厂BOD5/TN比值小于3.6,只有10%的污水处理厂大于4。

住建部城镇污水处理系统的水质数据分析显示:我国70%左右的城镇污水处理厂进水BOD5/TN比值小于4,其中北方城市污水厂进水BOD5/TN比值为4,南方城市污水厂进水BOD5/TN比值为3,可见,碳源不足的情况在全国范围内都是一个棘手的问题。

而我国污水厂多采取的是传统生物/化学工艺处理低碳源污水,虽然可以满足城镇污水排放标准,但是污水厂运行成本较高,同时进水方式复杂、操控困难,也给污水厂处理低碳源污水增加了难度,主要存在以下几个问题:

1、污水厂的运行成本高

由于传统硝化反硝化工艺需要消耗大量有机物,为了满足反硝化,需要投加大量碳源,提高C/N。污水厂通常选择乙酸、乙醇、葡萄糖等有机物作为外加碳源,其市场均价在2500元以上(各地方数据有所偏差)。

近年来,以天然的固体有机物为主,无毒、价格低廉的外加碳源成为热点。比如说有人采用稻壳、玉米芯和陈米作为外加碳源,研究不同天然有机碳源对生物脱氮的影响。也有采用玉米芯固体碳源生物反应器,研究SND工艺处理低碳氮比污水的脱氮效果。如果能减少氮的价态转换过程,就可以从理论上减少碳源的消耗,从而降低有机物的浪费。

2、进水方式复杂

为了提高生物脱氮效率,大多数污水处理厂采用分段进水和周期性改变进水的方法。一方面改良分段进水拥有充分利用碳源、脱氮效率高、运行管理方便等优点;另一方面也存在分段进水工艺操作复杂,运行调控困难的不足。此外该工艺需要多个反应器串联运行,占地面积大,运行成本也相应增加。

低碳源污水如何脱氮?

1、投加外部碳源

一般来说,低C/N比污水中有机物缺乏,活性污泥系统中微生物之间产生资源竞争,导致了硝化与反硝化反应平衡被打破,抑制了生物脱氮过程的进行,氮类污染物质的去除效果不佳,出水水质难以达标。因此,投加碳源仍为提高低C/N比污水生物脱氮率的主要方式。现有的外加碳源大体上可以分为三大类:以液态有机物为主的传统碳源、可生物降解高分子聚合物及天然纤维素物质。

1)传统液体碳源

目前应用最为广泛的液体碳源主要有葡萄糖、乙酸钠、甲醇和乙酸等。

它们分子结构简单,有利于微生物的吸收转化,从而促进反硝化细菌的生长繁殖,有效的去除污水中的氮磷。

在以甲醇、乙醇、葡萄糖、乙酸和麦芽糖为外加碳源处理低 C/N 比污水的研究中发现,乙酸的反硝化速率好,甲醇、乙醇和葡萄糖次之,麦芽糖效果最差。

以乙酸钠为外加碳源的反硝化速率为12 mg · (g · h)-1 , 较以乙醇为外碳源的反硝化速率高出约3 mg · (g · h)-1,在相同的投加量下,再以乙酸钠作为反硝化系统的外碳源时,其反硝化能力优于葡萄糖。

当然,除了反硝化能力,运行成本也是污水厂选择外加碳源要考虑的重要指标,如下表所示:

液体碳源的经济性对比

从表中我们可以看出投加葡萄糖成本高,乙酸钠投加成本较低,甲醇一般只有在连续投加时成本低。

从长期投加成本上看,葡萄糖>乙酸钠>甲醇,甲醇经过驯化后,投加成本低。但是甲醇对运输、储存和使用的安全要求极高,一般在进水碳源长期不足、总氮长期不达标时,甲醇是最经济的碳源。而乙酸钠在成本、安全性、反应速度各方面而言,具有明显的优势,是污水厂较好的备用外加碳源。

2)可生物降解高分子聚合物

早在1991年就有学者提出以PHB作为反硝化碳源去除水中的硝酸氮的设想,并取得了较好的脱氮效果。

研究认为PHB和PCL均能维持7周以上稳定的反硝化脱氮效果,硝酸盐氮的负荷可达10 mg · (L · h)-1。

利用PLA颗粒作为反硝化的固体碳源及生物膜载体,在系统温度为 30℃,硝酸盐氮初始浓度为50mg· L -1 的条件下,PLA的平均反硝化速率可达2.6x10³ mg · (g · h)-1,硝酸氮在13h内可以得到完全去除。

3)天然维生素类物质

天然纤维素类物质作为固体碳源,具有来源广泛、易获取、价格低廉、易生物降解、无毒等优点。

豌豆藤、花生藤、更豆藤、绿豆藤因单位质量释碳量较低,不适宜用作反硝化水处理碳源。相比之下,玉米芯、秸秆等更具备作为理想的固体碳源和生物载体的性能。研究发现,以玉米叶水解液为反硝化碳源,反硝化速率可达24. 30 mg· (g· h)-1,脱氮率高达 97. 20% 。

2、优化进水方式

传统的进水方式中,大多数碳源在好氧段消耗,在缺氧反硝化阶段将无碳源可用。在合理利用碳源研究中,通过优化进水方式可以保证有机碳源应用于缺氧反硝化阶段,主要有两种优化方式:分段进水和周期性改变进水方式。

分段进水方式具有污泥浓度高、水力停留时间短、碳源利用率高等优点。近年来,分段进水多段A/O工艺是国外针对低碳源污水开发的新技术。在碳氮比条件下采用分段进水A/0工艺处理高氨氮污水,通过曝气量控制获得较高的脱氮效能,平均去除率都达到了90%以上。

周期性改变进水方式可将两个相同的反应器串联,将其作为定期进水的第一级反应器,改变每个反应器的周期性功能,以保证充分利用进水中有机碳源。

3、生物脱氮新工艺

针对低碳源污水的处理,大多数污水厂选择外加碳源的方式来满足排放标准要求,这势必增加了污水厂的运行处理费用。

而针对低碳源污水的新型生物脱氮工艺(包括短程硝化反硝化工艺、同步硝化反硝化工艺、厌氧氨氧化工艺以及SHARON-ANAMMOX联合工艺等)突破了传统理念,缩短了脱氮时间,降低了碳源的消耗,节省了运行成本,而且依旧可以达到水质排放标准。

新型脱氮工艺与传统硝化反硝化工艺的比较

1)同步硝化反硝化是指在低溶解氧、碳源易降解的条件下,硝化与反硝化同时在同一个反应器内完成,并能够一步达到污水脱氮效果的新型生物脱氮工艺。同步硝化反硝化的出现,突破了硝化、反硝化不能同时发生的传统观念,加快了反应进程,能维持系统中的pH平衡。

2)短程硝化反硝化工艺将反应维持在亚硝化阶段,阻止亚硝酸盐的进一步氧化,能够减少对碳源的需求,降低反应过程的能量消耗,缩小反应器的占地面积,可以最大程度地降低处理成本,具有一定的经济效益。

3)厌氧氨氧化是指厌氧氨氧化菌在厌氧条件下以氨根离子作为电子供体,并利用亚硝酸盐氮作为电受体,将氨氮转化为氮气的生物氧化过程。其中亚硝酸盐氮先被还原成轻胺,随后与氨氮耦合形成联氨再被氧化为氮气。 厌氧氨氧化主要用于处理污泥硝化上清液、垃圾滤出液、制革废水此类具有高浓度氨氮的废水。处理效率极高,研究与应用发展前景广阔。

结语

传统硝化反硝化工艺主要应用于低氨氮废水,对于低碳源的废水达不到理想的处理效果,因此需要对工艺进行优化,以尽可能降低出水的总氮,使其污水达标排放。

而短程硝化反硝化、同步硝化反硝化、厌氧氨氧化等新兴生物脱氮技术都是基于传统生物脱氮技术的改进,可以较大程度上节省脱氮处理投资运营费用,使工艺运行更加高效、稳定。当然,这些新型技术都还处于发展应用的起步阶段,并非特别成熟,希望未来在应用中能有更多的探索和改进。

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