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孫永利:碳源利用和除磷是污水廠提標繞不開的兩大問題

時間:2018-04-17  點擊:693 次 字號+  字號-
在中國國際貿易促進委員會建設行業分會、城鎮污水深度處理與資源化利用技術國家工程實驗室聯合主辦,《水工業市場》雜志、中關村中科水環境保護技術創新推廣中心承辦的“2018(第13屆)水處理行業熱點技術論壇”上,中國市政工程華北設計研究總院有限公司城市環境研究院副院長孫永利作了題為《由幾個常見現象引發的污水處理系統“精細化”的思考》的報告。報告針對污水排放提標催生的兩個主要問題:如何有效利用污水中的碳源以及化學除磷和生物除磷之間的對接和耦合進行了分析。

中國市政工程華北設計研究總院有限公司城市環境研究院副院長孫永利

近年來,各部委以及地方政府都在陸續頒布新的污水排放標準,“提標”已經成為業內廣泛討論的熱點話題。日益提高的污水排放標準催生了兩個主要問題:一是如何有效利用污水中的碳源。二是化學除磷和生物除磷之間的對接和耦合。以下內容為針對以上問題進行的研究。

一、碳源嚴重不足和無效損耗等問題的解決

1.預處理單元跌水復氧現象

環境研究院研究組通過對江蘇地區30座污水處理廠進行調研,發現每當處理廠的預處理單元有跌水情況發生時,便同時出現耗氧現象,碳源也隨之消耗。研究對此現象的成因進行了分析,提出污水跌落瞬間復氧假說:污水跌落過程中水柱帶動周邊空氣形成旋流,旋流加速渠道內氣體與周邊空氣的流通;污水跌落瞬間,帶動復氧空氣進入水渠;污水跌落瞬間,水珠的表面張力被破壞;污水跌落瞬間所形成的波浪,加速復氧;跌落過程,氣體交換加劇惡臭氣體釋放。

基于以上假說分析得出:渠底空氣交換是污水廠跌水復氧的關鍵。研究針對此結論進行工程實驗,通過對預處理單元進行加蓋操作解決了此問題,在江蘇常州的工程案例中,僅花4200元(含材料和人工)的改造成本,便可節省碳源0.3 t/d。

2.內回流混合液挾氧問題

經調查,目前許多污水處理廠耗氧池后的末端溶解氧含量都在2mg/L以上,有些甚至達到6-7mg/L,這部分溶解氧不能得到有效控制,缺氧池將會無法達到真正缺氧的狀態。研究利用模擬公式對幾個污水處理廠進行模擬實驗,得到不同工藝和條件下末端溶解氧的含量,結果如下:


 
研究針對以上分析提出了解決辦法:將好氧池末端溶解氧的回流路徑分為兩條,使其達到兩倍流量,其中一條路徑的溶液氧不進行曝氣,通過攪拌等方式進行回流,另一條路徑的溶解氧進行曝氣后回流,兩條路徑的停留時間一致。經過此方法,第一條路徑的溶解氧和ORP得到了有效控制,缺氧池最終也實現了真正缺氧。

二、化學除磷和生物除磷之間的對接和耦合

1.化學協同除磷使得生物除磷功能受抑制

化學除磷是自2008年太湖流域提標改造之后,行業內一個重要的發展方向。經調查發現,目前許多污水處理廠在進行化學除磷后,由于生物除磷影響,效果大打折扣。研究針對此問題進行調研,發現很多污水處理廠磷投加過量情況非常嚴重,其投加量遠遠超過處理廠除磷所需用量。

研究通過模擬實驗,對化學除磷對生物系統造成的影響進行研究。首先將污水源水跟剩余污泥混合,模擬厭氧池。之后加入優質碳源,對厭氧效果進行強化。最后在耗氧池污泥中加入碳酸鹽。通過實驗結果發現,大部分化學除磷污水處理廠已經無明顯的厭氧釋磷現象。因此,強化厭氧釋磷以及生物除磷是行業未來需要重點研究解決的問題。

課題組對生物強化除磷進行研究,建立模擬實驗,通過側溝取厭氧池20%上清液,添加化學除磷藥劑,將厭氧池上清液中的磷提取后,最終磷酸鹽的濃度也得到降低。研究認為該方法是未來實現除磷工作可以考慮的一個思路和模式。

2.反硝化除磷工程化

研究針對耗氧池的成分以及各物質之間發生的化學反應進行分析,提出加強反硝化功能的一種基于多點進水與一碳多用為核心的反硝化除磷技術路線措施,方案如圖。


該技術方案的核心是將與硝酸鹽反應有關的其他反應抑制住,從而加強硝酸鹽之間的反應,加強反硝化除磷效果。首先在消氧池中把回流混合液的溶解氧濃度降低,之后通過水調節,阻止碳源進入到熱系統中,最終實現加強硝酸鹽之間反應的效果。

未來,華北院將對此技術方案進行進一步研究,包括工藝單元及工程措施的控制等等,力求早日實現反硝化除磷的工程化應用。
專題
期刊

主管:中華人民共和國住房和城鄉建設部
主辦:中國國際貿易促進委員會建設行業分會
國內統一刊號:CN11—4022/TU
國際統一刊號:ISSN1008—570X
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