第七届广东水展

广东国际水处理技术与设备展览会

WATERTECH CHINA (GUANGDONG) 2022

202283-5

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污水厂的处理流程中的工艺细节管理-生化池的运行细节

上一节围绕生化池的好氧区的细节进行了探讨,这一周继续围绕生化池的好氧区来进行讨论扩展的运行管理细节内容。

 

污水厂承担的降解污染物质的种类和标准越来越来提升,污水厂需要对多种污染物质进行去除,各种污染物质最核心的去除阶段都在生物段,充分发挥生物段的处理能力,兼顾各种污染物质去除的基本机理进行合理规范的细节控制,也是作为污水厂新的阶段需要进行重点进行的工作内容。

 

好氧段的功能里除去对于碳源的去除以外,还有脱氮的第一步硝化作用,氨氮在好氧自养型的细菌-硝化菌的作用下,完成氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程,这个过程用化学方程式表示就是:

 

亚硝化反应:NH4++1.5O2→NO2-+H2O+2H+

 

硝化反应:NO2-+0.5O2→NO3-

 

总的硝化反应:NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+

 

从硝化反应化学方程式中看到,这个过程需要氧气参与,也就是说这个过程是在好氧区进行的,除去这个必须的要求以外,还要看到硝化反应过程会产生H+,如果要保持反应的混合液的PH不因为H+增多出现下降,需要消耗水中的碱度(以CaCO3)来保持PH的平衡,这就是在一些异常的工况下,要对混合液的碱度进行测量的原因,特别是一些高氨氮的进水,在硝化反应中对碱度的消耗是比较大的,甚至需要补充碱度来保持混合液的中性环境。化学方程式中H+在方程式右侧,当没有及时补充碱度,会造成大量H+存在,导致硝化反应不向右进行,也就是氨氮无法转化成硝酸盐,造成出水氨氮、TN的超标。同样因为这个原因,对生化段好氧区混合液的PH值,保持一个略微碱性的环境,可以及时的中和硝化反应产生的H+,促进硝化反应的进行,因此在日常的管理中,对生化池好氧区域的PH值的检测,也是保证硝化反应顺利进行的工作。

 

污水处理是依赖于微生物进行的。硝化反应也一样依赖特殊的微生物来进行反应,不论是亚硝化过程和硝化过程都需要硝化菌来推动化学方程式向右侧进行,因此对于好氧段的硝化反应的保障细节,还要考虑到硝化菌的生活习性,在日常管理中要提供适合亚硝化、硝化菌的生存环境条件。这两种菌类对环境变化比较敏感,要求相对于降解有机物的异养型的好氧菌要苛刻的多,因此在污水厂稳定运行期间,超标的顺序往往是氨氮→COD的过程,而不是COD先超,氨氮还没超,如果出现这种倒置的COD超标,氨氮稳定的情况,一般不需要从生化池排查,只需要排查深度处理段的穿透情况就可以了。

 

硝化的两种细菌是需要严格好氧条件的菌类,DO不能过低,有效的控制在1mg/L左右来进行,硝化菌的硝化速率低于异养菌的氧化有机物的速率,在有机物比较高的污水厂,好氧段前端是一个快速吸附降解有机物的过程,需要消耗大量的氧气,检测这个阶段的溶解氧,一般会低于1mg/L,甚至有的会在0.5mg/L以下的情况,这个区域硝化的作用不明显,中后段随着有机物的有效降解,对溶解氧的需求降低,硝化菌种得以充足的氧气进行硝化反应,这也造成了硝化反应的控制需要富氧的保持情况,因此对于曝气池的精确曝气的控制是要从难度较大的硝化反应作为控制点来进行的,如果只是考虑COD的去除的精确曝气控制是不符合生物池好氧区的功能作用的。在结果控制的管理思路下,污水厂通过出口在线的氨氮来进行控制曝气池的曝气,往往有滞后的问题,因此在过程控制的思路下,对曝气池的氨氮进行手工或者在线仪表的检测,是实现曝气精准控制的前提,也是运行管理人员进行工艺管理的细节层面要进行的工作内容。

 

对于好氧区,除了脱氮以外,还有就是聚磷菌的好氧条件下的聚磷作用,这是很多污水厂所忽视的一个问题,但也是生物除磷需要完善的,污水厂承担降解COD和除磷脱氮的功能,磷的去除也是作为污水厂需要在运行管理中应当注意的问题,单纯依靠化学除磷会造成运行成本的极大上升,充分挖掘生物除磷的作用,可以节省大量的药剂成本,因此对生化除磷的好氧控制也是工艺运行人员需要进行关注的内容。

 

聚磷菌的去除磷的过程也是分为两步进行的,在厌氧环境中,聚磷菌将体内的的有机磷转化为无机磷释放到水中,并利用这个过程中产生的能量摄取废水中的溶解性有机基质以合成PHB(聚-β-羟基丁酸盐)颗粒;在好氧条件下,聚磷菌将PHB降解以提供摄磷所需能量,从而完成聚磷规程。基于这个原理,工艺管控需要注意的就是生物除磷是要利用一部分碳源的,厌氧释放的越彻底,合成PHB越多,好氧吸收聚集的磷也就越多。但是要注意的是磷的去除最终是通过排放剩余污泥来实现的,越短的污泥龄,对磷的去除越明显,但是对脱氮的效果就会下降,因此在污水厂的工艺管控中,两者的平衡越发的重要。聚磷需要小分子的挥发性有机物,进水中较高的BOD会有比较好的除磷效果,在后续的厌氧区域的细节管理中,会针对除磷进行更为详细的工艺细节的探讨,欢迎大家持续关注后续文章。

 

来源:微信公众号“治污者说”

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