市政污水厂工艺优化运行管理（四十五）

市政污水厂工艺优化运行管理（四十五）

了解了对反硝化反应的各项控制因素的内容以后，对硝化和反硝化的几个关键的参数的范围如下表所列，这几个关键参数对污水厂运行人员来说，参数容易检测，控制也较为容易，应作为日常的主要控制参数进行控制和调整。

      在了解了污水厂内生物处理过程中生物脱氮过程中的控制参数之后，可以对污水厂的工艺运行的反硝化过程中围绕这些控制参数制定提高硝酸盐和亚硝酸盐去除的工艺优化策略，在工艺控制中，优化的控制措施是要通过参数的调整来落实的，了解参数对反硝化过程的影响以后，优化的控制措施是要对这些参数进行调控，使其在反硝化反应过程中生物所需要的反应范围内，可以促进反应环境更加适宜特定的反硝化菌属，加强这些菌属的反应效果，从而达到更好的反硝化效果。下面围绕各参数的优化策略展开进行讨论。

1、 溶解氧控制优化： 

      在曝气池和缺氧区实施实时溶解氧监测和控制系统，这个系统不仅仅是安装的在线的溶解氧仪，还要有在线的氨氮、硝态氮仪等，通过监测提供的溶解氧是否充足（在线溶解氧仪），监测生化段氨氮的去除效果（在线氨氮监测）两个方面，来实现精确曝气的控制，完成了硝化反应后，对末端溶解氧（在线溶解氧）监测，可以降低曝气区域内的富裕的溶解氧，使好氧末端回流硝化液内所含的溶解氧降到最低，保障反硝化区的低溶解氧状态。

      具体的参数可以参考曝气过程中微生物对溶解氧的不同需求，维持硝化作用的溶解氧水平应高于1mg/L，反硝化作用低于0.3mg/。污水厂的运营人员应根据厂内在线的溶解氧设置的监测点位设置不同的控制参数，而不是单纯的引用参数，多数污水厂的好氧段溶解氧监测仪设置在好氧末端，好氧末端由于污染物都已经反应彻底，并且是硝化液回流的区域，在中端的氨氮已经降解到控制指标时，这里的溶解氧要尽可能的控制在低位≤1mg/L，而不是传统意义上的2mg/L，通过有效的末端溶解氧控制最大限度地减少硝化液从曝气区到缺氧区携带的溶解氧。

      在一些污水厂中，实际运行参数和设计参数相差较大时（实际严重偏小的情况），溶解氧富裕较多，采取了间歇曝气的优化控制策略，在好氧区以创造好氧和缺氧条件交替的环境，一方面可以消除设计参数过大造成的好氧区域的过度曝气，导致低负荷下活性污泥老化严重，一方面可以实现同步的硝化和反硝化，降低反硝化区域的运行压力，提高生物池的池容利用效果，另一方面也可以降低风机的能耗，实现低能耗的运行。为了保障底部曝气装置因间歇曝气导致的堵塞，注意定期切换成连续曝气，减少污泥中的无机成分大量沉积，也需要定期进行冷凝水的排放，对发现的曝气头脱落要及时进行检修，避免故障的扩大。

      污水厂内通过优化的溶解氧控制工艺策略，创建和维持有效硝化和反硝化所需的独特好氧和缺氧环境，并可能实现同步硝化反硝化，这需要污水厂深刻的理解溶解氧的在硝化和反硝化过程中的不同贡献，从而实现精准的优化控制。

2、 碳源优化： 

       污水厂运行人员应根据碳源的成本、可获得性、安全性、生物降解性和对污泥产生的影响综合对比进行反硝化碳源的选择。如果简单的从生物的易降解性来看，甲醇是最易用的碳源，因为它具有较低的碳源与硝酸盐比率、较高的反硝化效率、较低的价格等，但是由于甲醇的安全性，闪点低的特性，导致大部分污水厂无法安全妥善的保存，因此大部分污水厂并没有使用甲醇作为碳源，而是大量使用乙酸和乙醇等替代碳源，或者一些复合碳源。对于碳源的选用是一个综合对比的过程，污水厂在对反硝化过程所需碳源选择上，应采取的优化措施有：

     （1）确定是否必须投加碳源来解决总氮达标。需要确定进水中的碳氮比（C/N）数值，使用COD和总氮的比值作为碳源是否投加的界限，进水中的C/N比能稳定达到5:1到10:1之间时，是不需要投加碳源的，对于在这种情况下总氮无法稳定达标应重点考虑反硝化区域内的溶解氧，硝化液的内回流比等问题。进水中的C/N比低于5：1时，需要考虑投加碳源来提供反硝化所需。

     （2）合理选择碳源的投加点位，碳源投加是保障反硝化所需的碳源，而不是改变进水的碳氮比例，因此一定要在生物池的反硝化区进行投加，一般投加管路会随着池体敷设，应考虑尽可能避开反硝化区的硝化液回流点，这样可以避免硝化液内的溶解氧形成的好氧环境，对投加的碳源进行好氧反应而不是反硝化碳源反应。

    （3）实施基于硝酸盐和亚硝酸盐水平实时监测的先进投加控制系统。投加反硝化碳源会增加污水厂的运行成本，加强成本的管控也就需要对碳源投加进行控制。通过设置在反硝化区末端的硝酸盐监测仪表，实时监控反硝化的效果，通过硝态氮仪表的数值是否满足设定值来进行碳源的调整。

  （4）碳源投加量的计算，要根据出水的总氮与设定控制值之间的差距来进行计算，进水决定了是否投加，出水决定了投加量，这是需要做计算的，污水厂运营管理人员需要进行计算后投加，而不是随性投加，造成探源的浪费，详细的计算过程，可查阅公众号《污水厂的碳源计算》。

（5）在污水厂所在城市区域内有适合工业时，应考虑使用工业和农业废弃物等替代碳源，以降低成本和提高可持续性。例如酿造酒精、糖蜜、甘油、玉米糖浆和蔗糖等农业来源的碳源往往具有更可预测和更稳定的价格。 

     污水厂慎重全面对比选择和精确投加碳源对于最大化反硝化效率，同时最小化运营成本和潜在环境影响至关重要。