河南省许昌市供排水监管中心 河南省许昌市 461000
摘要：现如今，随着我国城市污水处理厂排放标准的不断完善，对于污水处理厂的氮含量也提出了更高的要求，然而污水处理厂的出水氮含量不满足相关标准对其污水处理过程产生了严重的影响。本文主要针对污水处理厂强化脱氮过程中碳源投加进行分析，对比了污水处理厂的碳源，并针对不同的投药方式进行了分析，探讨出具体的投加策略，希望能够为相关工作人员起到一些参考和借鉴。
关键词：污水处理厂；脱氮；碳源投加
随着水环境污染问题的不断加剧，我国对水体环境质量也提出了更高的要求，污水处理厂的排放标准也在进一步的完善当中。而我国所实施的相关排放标准当中明确指出，在一级A标准的总氮浓度，其限值为15毫克每升。多数污水处理厂，特别是重点流域都需要按照这一标准来有效的进行改造，提升自身的脱氮能力。在传统的反硝化过程当中，需要使用有机碳源来将其作为反硝化菌的能量，并提供电子供体，然而污水处理厂普遍存在着碳源不足这一问题，由于没有足够的碳源来进行反硝化，进而导致其脱氮能力受到影响，因此需要采取投加外碳源的方式，来进一步提升自身的污水处理水平[1]。
一、污水处理厂强化脱氮过程中碳源投加的重要性
目前，在污水处理厂强化脱氮过程当中，碳源投加模式具体可以分为前置强化反硝化和后置强化反硝化这两种工艺方式，并采用活性污泥法和反硝化滤池来进行具体的处理。其中前置强化反硝化在缺氧段投入碳源，而后置强化反硝化则主要是在污水处理过程中的二级反应池投加碳源。对反硝化工艺进行强化，需要污水处理厂增加额外的费用，例如相关构筑物的建设费用、设备运行时的电费以及具体的药剂费用等，而排放标准的提升也使相关费用有所增加。现如今，我国对污水处理厂强化脱氮的相关标准有了明显的提升，但在具体碳源投加方面的研究相对较少，所以我们需要对污水处理厂不同强化脱氮模式进行具体的分析，并从中找出科学合理的强化脱氮过程碳源投加策略，从而进一步提升污水处理厂的改造水平[2]。
二、污水处理厂强化脱氮的碳源对比
本文针对某市污水处理厂的脱氮碳源投加进行分析，该市污水处理厂的规划占地面积为16.06hm2，工程实际占用面积为12.34hm2，其二级处理主要采用A2/O工艺，具体包括厌氧区、缺氧区和好氧区等。其进水水质，如下表所示。
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（一）碳源投加
在相关污水处理厂的脱氮过程当中，其氨氮的去除率往往较低，无法满足相关的排放标准，而通过具体的分析，我们可以发现在排放项目当中存在着严重缺乏碳源的现象，因此需要向其投加碳源。
（二）碳源比选
目前，在污水处理厂当中，碳源主要使用葡萄糖、甲醇、乙酸等，其具体应用过程如下。
1.葡萄糖
在污水处理厂使用葡萄糖来作为碳源，需要将其转化为具体的甲酸、乙酸等低分子有机酸。而此类物质容易进行降解，在转化为具体的有机物后可以得到有效的利用。但葡萄糖的造价相对较高，因此目前主要在实验室的碳源阶段进行使用。
2.甲醇
甲醇能够有效的进行生物降解，但需要经过具体的转化，使其成为乙酸等低分子有机酸，从而更好的被微生物所利用，与此同时甲醇还具有易燃易爆的特性，容易挥发，而且具有毒性。
3.乙酸
在实验室碳源当中通常使用乙酸，其具有微酸性和刺激性，能够在生物体内直接参与到生化循环过程当中，能够使长链碳源的生化循环得到有效的缩短。但其本身呈现酸性，因此在污水处理过程中进行应用，会使生化过程的碱度受到影响，进而导致脱氮过程的碱度有所缺乏[3]。
三、污水处理厂脱氮过程的投加模式对比
本文当中主要针对污水处理厂的三种碳源甲醇的投加方式进行对比，分别为前置缺氧段投加、后置缺氧段投加以及增设后置反硝化滤池投加。而前置缺氧段投加需要在缺氧池的前端，将乙醇进行投加，使工艺的内回流比有所增大。而后置缺氧段投加则需要在耗氧池增设相应的缺氧池，再将乙醇进行投加，或者可以将好氧池的后段改造为缺氧池，再投加甲醇。增设后置反硝化滤池主要在二沉池后增设相应的反硝化生物滤池，再将甲醇进行投加。
（一）前置缺氧段投加模式
对于前置缺氧段投加模式经济性产生影响的因素具体包括甲醇的消耗、内回流比增大、推流泵电耗。污水处理厂缺氧池的DO浓度相对较低，因此对反硝化碳源消耗量所产生的影响也相对较少。而好氧池的浓度相对较高，因此当其回流比较大时，回流液当中的DO会使甲醇的消耗量有所增大。污水处理厂在具体处理过程中，其内回流比为185%，回流泵的运行总功率则达到了132千瓦，可以通过对不同数量的推流泵进行开启操作，从而有效的调节内回流比。在本次研究当中，假如内回流比和推流泵的开启台数之间的关系为线性正相关，也就是内回流电耗和内回流比之间的关系是线性正相关。
（二）后置缺氧段投加模式
对后置缺氧段投加模式的经济性产生影响的因素具体包括甲醇消耗、新增水泵电耗和构筑物基建费用。具体来说，甲醇消耗量可以通过具体的公式来进行计算，将甲醇作为外加碳源来有效地激活反硝化活性，可以得到其反硝化的速率，再将该数值作为对后者缺氧段水力停留时间和所需反应池容进行计算的主要依据。结合污水处理厂各构筑物的高程，可以计算出新建构筑物的池深，并以此数值来计算出增设缺氧段水泵所产生的电耗。通过具体的计算，可以得到新建构筑物所花费的基建成本。
（三）后置反硝化滤池投加模式
对后者反硝化滤池投加模式经济性产生影响的因素主要包括甲醇消耗、反硝化滤池、水泵电耗以及构筑物的基建费用。同样以甲醇来作为碳源进行具体的运行，从而得到反硝化所需要的碳氮比，将该数值作为对甲醇消耗量进行计算的具体依据。通过后置反硝化砂滤中试装置试验，从而得到反硝化速率的相关数据，并计算出滤料的高度以及滤料部分的水头损失。我们可以根据这些数值来对反硝化滤池的水力停留时间、池容以及水泵电耗等相关数据进行计算。最后则需要对新建构筑物的基建成本进行计算，通过明确钢筋混凝土和土方体积比以及钢筋混凝土、土方的具体成本，以15年来作为使用年限进行具体的计算，从而得到基建成本的具体数值[4]。
通过对上述三种投加模式进行对比，我们可以发现，当出水总氮浓度分为达到10、7、5、3mg/L时，这三种投加模式的处理成本均随着浓度的降低而不断增加。通过具体的分析和计算，可以分别得到前置缺氧段投加模式、后置缺氧段投加模式以及后置反硝化滤池投加模式在进行脱氮处理时的具体成本。而在对三种模式的经济性和改造难度进行对比后，可以发现后置缺氧段投加模式的应用效果最佳，改造难度要相对较低，而且具有良好的经济适用性。而在具体的碳源投加过程中，脱氮处理中所产生的成本里面药耗成本所占比例最大。通过对内回流比和后置反硝化处理成本进行具体的分析后，我们可以得到最佳的内回流比。三种投药模式下，药耗成本占强化脱氮处理成本的62%-100%，最佳内回流比为200%。
结束语
综上所述，在污水处理厂的脱氮过程中，需要投加外碳源，而在对不同碳源和不同投加模式进行对比后，我们可以发现后置缺氧段投加模式的脱氮效果最佳，其成本费用相对较低，改造难度相对较小，因此具有着极高的应用价值。相关污水处理厂需要对碳源投加模式加大研究力度，从而完善碳源投加过程，更好地符合相关污水处理标准，提升自身的改造水平。
参考文献
[1]李弘义.碳源投加量和污泥运行参数对污水脱氮效率的影响研究[J].海河水利,2020(03):45-48+65.
[2]魏楠,赵思东,孙雁,吴毅晖,吴光学.污水处理厂强化脱氮过程中碳源投加策略研究[J].中国给水排水,2017,33(01):71-75+79.
[3]邹杰.污水处理厂碳源投加对除磷脱氮效果的研究[J].信息化建设, 2016(06):386.
[4]邹杰.污水处理厂碳源投加对除磷脱氮效果的研究[J].化工管理, 2016(12):193.