一、实验目的

小试实验采用优化后的工艺流程，验证针对原水优化后的工艺流程在不外加碳源的情况下，出水氨氮、总氮两项指标能否达标。为沂南污水厂的升级改造以及今后新建污水厂的工艺选择提供理论数据。

二、实验设计

2.1沂南污水厂概况

沂南污水处理厂处理能力2万吨/天，污水来源市政污水，主要污染物指标：COD=100-200mg/L（平均以150mg/L计），TN=50mg/L。

具体工艺流程：

   现阶段运行状况、存在问题及原因分析：

A、按照设计工艺流程运行时，处理后的污水总氮超标。经分析是反硝化阶段污水中碳源不足，需要额外补充碳源。运行时在缺氧池内补充乙酸。造成运行费用的增加，年增加乙酸费用100多万元。

B、调整运行工艺流程：将A段曝气池停止曝气运行。降低A段曝气池对COD的降解能力，增加后部分处理工艺的碳源。按照这种方案调整后，处理后污水氨氮指标超标。分析原因是COD降解主要在好氧池内完成，CDO降解后才是硝化细菌进行硝化作用降解氨氮。针对于进水水质而言好氧池容积略小，停留时间少，硝化作用不完全。

生化阶段部分构筑物容积：

2.2工艺调整、优化方案

针对污水处理厂现阶段运行中存在的问题，我公司经设计核算后。拟提出如下改造方案：将原有A段曝气池（曝气量减少控制在缺氧水平，与缺氧池DO值相当）与原有缺氧池串联，构成新的缺氧池（总池容2200m³，有效停留时间2.6小时）。将SBR池调整成持续进液与曝气，做为曝气池使用。SBR池内投加30%（容积率；1500m³载体）邦皓PPC好氧载体，用以强化硝化能力。确保处理后出水氨氮达标。SBR池出水进入A段曝气沉淀池，沉淀后出水进入后续处理构筑物，沉淀污泥部分回流至好氧池，部分排至污泥系统。

因市政污水COD较低，而且还会随季节有较大波动，故该改造方案运行时也会存在碳源不足的问题，也会需要少量补充碳源，但相比原工艺流程是大幅减少，可节约大量资金。

2.3实验装置设计

本实验采用缺氧+二级好氧生物处理系统，每级好氧反应器内投加30%好氧生物载体，第二级好氧反应器出水回流至缺氧池。小试实验无污泥回流系统。实验原水及回流水采用蠕动泵，泵入缺氧反应器，经过净化后的污水排出系统。

反应器容积：缺氧反应器容积4L,每级好氧反应器容积10L。缺氧与总的好氧反应器体积比1：5（反应器容积是参照沂南污水厂实际的反应器比例缩放的）。好氧反应器水力停留时间：HRT=12h；进水量27.7mL/min；回流水量27.7mL/min；曝气采用穿孔曝气管单侧回旋曝气。

三、实验启动运行

实验初期将所需的载体放置到生物培养箱内，投放到污水厂曝气池沉淀池内进行载体的生物接种，接种后的载体投放到曝气反应器内。厌氧反应器内补充满厌氧池污水，好氧反应器内补充满曝气池污水。小试反应装置进水采用污水厂格栅处理后污水。正常投入运行，运行半个月左右开始每日测量反应器出水氨氮及总氮指标。

四、实验运行及结果分析

1、反应器投运初期，载体挂膜阶段：

7月中旬小试设备正式投入运行，投运几天后开始测量曝气池2的出水氨氮及总氮指标。至7月底出水指标无明显好转现象，8月初调整小试设备运行工况，小试设备出水指标有所好转。详见下表：

2、
实验运行稳定期：

    经过调整运行工况后现场小试设备出水指标相对稳定，开始增加小试设备曝气池1的氨氮及总氮指标测量，记录水厂出水氨氮、总氮指标。详见下表：

    8月11日至8月21日，由于水厂迎接检查。期间小试实验水质测量暂停。小试实验仍在进行，复测后测量数据仍在积累。

3、实验分析

由上述数据表中可以看出，试验期间没有投加碳源出水达标的共有4天（表中涂绿色的为达标），这就足以证明此种处理工艺无需补充碳源可以做到出水达标（氨氮小于5mg/L；总氮小于15mg/L）在理论上是可行的在小试中也得到验证。

从数据上也可以看出小试实验稳定性较差，出水氨氮、总氮指标数据波动较大。尽管不稳定但总氮的平均去除率也是好于水厂出水数据的，不稳定的主要原因有以下几点：

（1）首先看稳定期数据表中涂蓝色的数据，这两日的取水点的位置有污泥回流，所取的水是原水与回流污泥的混合液。含有大量的厌氧污泥等悬浮物，而本小试装置并没有去除悬浮物能力，大量的厌氧污泥随水流进入缺氧筒和2个曝气筒，厌氧污泥在曝气环境下（由于正常进出水不是初期调试）大部分会失活变成有机质，因此对氨氮和总氮均有贡献值，这点可以从8日的数据中明显看到，曝气2的氨氮值（11.04）比曝气1的还高（9.11），这是违反理论常识的。如去除这两日的无效数据曝气2出水的均值分别是氨氮2.6mg/L、总氮16.42mg/L。

（2）由于小试设备放置在太阳直射的地方（由于电源原因），昼夜温差至少在10度以上，小试设备体量小水温也随着昼夜交替剧烈变化，而硝化菌和反硝化菌均属于温度明感菌种，如此温差必然会影响其活性进而引起水质波动。这种现象在水厂大水池体系里不会存在，水温变化很小不会对硝化菌和反硝化菌造成冲击。

（3）厌氧设备体量小，曝气筒内的溶解氧很难控制，正常曝气池出水溶解氧浓度控制在2mg/L左右即可，实际曝气池1内溶氧在4mg/L左右，曝气池2内溶解氧在6mg/L以上，于曝气池2出水回流至缺氧池，回流比100%，导致缺氧池内溶解氧一直在3mg/L左右，缺氧池根本未达到缺氧条件，反硝化效果没有，这是总氮值偏高的主要原因。对比水厂大水池这种影响因素也不存在。大的好氧池溶解氧不可能达到6mg/L以上。

（4）试验数据总氮偏高的另外一个原因是小试反应器筒壁生长绿苔没及时清理，绿苔脱落后腐烂也向反应器中释放少量氮元素。对比大水池池壁也会生长绿苔，一段时间也会脱落，但会随水流进入沉淀池而被去除，即便有少量的会随污泥回流再重新回到系统内，数量对比水量也是微乎其微。

五、结论

1、针对金锣集团沂南污水处理厂的原水水质、水量及出水水质要求，采用本小试的处理工艺无需外加碳源即可达到出水水质要求，从理论上和实际小试结果上均是可以实现的。

2、针对小试数据不稳定的原因对比水厂运行条件逐一分析得出结论是：水厂大水池不存在小试设备不稳定的因素，因此水厂运行数据应该是稳定达标的。

3、由于水厂原水水质波动较大，也不排除个别期间会补充少量碳源来保证总氮达标，但补充的量要远少于目前的用量，保守估算每年节约投加碳源费用至少可以达到一百万元以上。

编制单位：山东省邦皓环保科技有限公司