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华北院城市环境研究院副院长孙永利:碳源利用和除磷是污水厂提标绕不开的两大问题

国际节能环保网  来源:水工业市场杂志  日期:2018-04-17
  中国市政工程华北设计研究总院有限公司城市环境研究院副院长孙永利作了题为《由几个常见现象引发的污水处理系统“精细化”的思考》的报告。报告针对污水排放提标催生的两个主要问题:如何有效利用污水中的碳源以及化学除磷和生物除磷之间的对接和耦合进行了分析。(相关链接:32场专题演讲、1场精彩对话,第13届水处理行业热点技术论坛圆满收官)
 
  以下文字为孙永利现场报告的概要整理。
 
  近年来,各部委以及地方政府都在陆续颁布新的污水排放标准,“提标”已经成为业内广泛讨论的热点话题。日益提高的污水排放标准催生了两个主要问题:一是如何有效利用污水中的碳源。二是化学除磷和生物除磷之间的对接和耦合。以下内容为针对以上问题进行的研究。
 
  一、碳源严重不足和无效损耗等问题的解决
 
  1.预处理单元跌水复氧现象
 
  环境研究院研究组通过对江苏地区30座污水处理厂进行调研,发现每当处理厂的预处理单元有跌水情况发生时,便同时出现耗氧现象,碳源也随之消耗。研究对此现象的成因进行了分析,提出污水跌落瞬间复氧假说:污水跌落过程中水柱带动周边空气形成旋流,旋流加速渠道内气体与周边空气的流通;污水跌落瞬间,带动复氧空气进入水渠;污水跌落瞬间,水珠的表面张力被破坏;污水跌落瞬间所形成的波浪,加速复氧;跌落过程,气体交换加剧恶臭气体释放。
 
  基于以上假说分析得出:渠底空气交换是污水厂跌水复氧的关键。研究针对此结论进行工程实验,通过对预处理单元进行加盖操作解决了此问题,在江苏常州的工程案例中,仅花4200元(含材料和人工)的改造成本,便可节省碳源0.3 t/d。
 
  2.内回流混合液挟氧问题
 
  经调查,目前许多污水处理厂耗氧池后的末端溶解氧含量都在2mg/L以上,有些甚至达到6-7mg/L,这部分溶解氧不能得到有效控制,缺氧池将会无法达到真正缺氧的状态。研究利用模拟公式对几个污水处理厂进行模拟实验,得到不同工艺和条件下末端溶解氧的含量,结果如下:
 
  研究针对以上分析提出了解决办法:将好氧池末端溶解氧的回流路径分为两条,使其达到两倍流量,其中一条路径的溶液氧不进行曝气,通过搅拌等方式进行回流,另一条路径的溶解氧进行曝气后回流,两条路径的停留时间一致。经过此方法,第一条路径的溶解氧和ORP得到了有效控制,缺氧池最终也实现了真正缺氧。
 
  二、化学除磷和生物除磷之间的对接和耦合
 
  1.化学协同除磷使得生物除磷功能受抑制
 
  化学除磷是自2008年太湖流域提标改造之后,行业内一个重要的发展方向。经调查发现,目前许多污水处理厂在进行化学除磷后,由于生物除磷影响,效果大打折扣。研究针对此问题进行调研,发现很多污水处理厂磷投加过量情况非常严重,其投加量远远超过处理厂除磷所需用量。
 
  研究通过模拟实验,对化学除磷对生物系统造成的影响进行研究。首先将污水源水跟剩余污泥混合,模拟厌氧池。之后加入优质碳源,对厌氧效果进行强化。最后在耗氧池污泥中加入碳酸盐。通过实验结果发现,大部分化学除磷污水处理厂已经无明显的厌氧释磷现象。因此,强化厌氧释磷以及生物除磷是行业未来需要重点研究解决的问题。
 
  课题组对生物强化除磷进行研究,建立模拟实验,通过侧沟取厌氧池20%上清液,添加化学除磷药剂,将厌氧池上清液中的磷提取后,最终磷酸盐的浓度也得到降低。研究认为该方法是未来实现除磷工作可以考虑的一个思路和模式。
 
  2.反硝化除磷工程化
 
  研究针对耗氧池的成分以及各物质之间发生的化学反应进行分析,提出加强反硝化功能的一种基于多点进水与一碳多用为核心的反硝化除磷技术路线措施,方案如图。
 
  该技术方案的核心是将与硝酸盐反应有关的其他反应抑制住,从而加强硝酸盐之间的反应,加强反硝化除磷效果。首先在消氧池中把回流混合液的溶解氧浓度降低,之后通过水调节,阻止碳源进入到热系统中,最终实现加强硝酸盐之间反应的效果。
 
  未来,华北院将对此技术方案进行进一步研究,包括工艺单元及工程措施的控制等等,力求早日实现反硝化除磷的工程化应用。
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