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| 发布时间：2024-05-13 10:30:55 | 来源：长江水科技 | 作者：本站编辑 | 浏览次数： |
编者荐语：
近日，中国市政中南院副总工万年红副受邀出席2024污水提标大会，作题为《双碳背景下城镇污水处理厂低碳高效强化脱氮技术研究及工程应用》的技术报告，从研究背景、内容、试验平台、关键技术、成果产出及应用等方面介绍了低碳高效强化脱氮技术研究及应用。
以下文章来源于亚洲环保网 ，作者中南院万年红
生态环境部等多部门印发的《减污降碳协同增效实施方案》首次对污水处理厂减污降碳提出相关要求，明确提出要推进水环境治理环节的碳排放协同控制，增强污染防治与碳排放治理的协调性。在碳达峰、碳中和这场“硬仗”中，水环境治理再次成为减污降碳关键领域之一，加快推进水环境治理减污降碳协同增效，将推动我国水生态环境保护工作进入新发展阶段。 中国市政中南院副总工万年红指出：“自2015年‘水十条’发布后，国内多地大幅提升生活污水TN排放标准，出现了巴登甫、多级AO及其变形等强化生物脱氮工艺形式。这些工艺能实现较好的脱氮效果，但需要消耗大量能源和外碳源。在某些情况下，还要衔接深度脱氮工艺，存在脱氮工艺复杂、药剂成本高、操作控制难等问题。在双碳目标和污水提标两大背景下，低碳、低耗脱氮除磷成为污水处理行业新的发展方向。硫自养反硝化技术采用新型滤料替代传统滤料，无需投加碳源，运行成本较低。随着该技术及滤料标准化、市场规范化之后，应用前景广阔”。 近日，万年红副总工受邀出席2024污水提标大会，并作了题为《双碳背景下城镇污水处理厂低碳高效强化脱氮技术研究及工程应用》的技术报告。报告从研究背景、研究内容、试验平台、试验结果、关键技术、成果产出、工程应用等方面介绍了低碳高效强化脱氮技术研究及应用。 研究背景 万年红首先从目前污水处理提质增效的要求入手，介绍了项目的研究背景。 2020年，国家发改委、住建部联合印发《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》，推动城镇生活污水处理设施建设，提高污水收集率和污染物削减效能。开展污水处理厂提升改造，积极推动污水资源化利用。在此背景下，已将强化污水处理设施弱项，提升污水处理水平纳入国家“十四五”全国城镇污水处理及资源化利用设施建设规划。 目前我国污水处理厂总处理能力及污水处理率都有显著提高，但污水处理厂提质增效仍然受到进水浓度低、碳氮比低、无机悬浮物浓度高、调控反应滞后、运行方案不精确、现有污水厂改扩建用地受限等瓶颈的制约。 2018年以来，中国市政中南院围绕脱氮除磷，开展了一系列研究，相继建成了国家级、省部级和市级、企业级等多个科研平台，并在武汉、云南、珠海等地成立了多座试验基地，构建了全方位、多层次的技术创新平台体系，着力提升科技创新能力，积极推进科技成果转化应用。科研平台和试验基地建设旨在攻关技术瓶颈、打造总院核心技术，建立集技术创新研发与工程示范应用为一体的综合性全周期创新和应用平台，为行业技术革新、科研成果转化、专业人才培训、企业竞争力提升提供保障和支撑。 其中污水处理试验基地涵盖了从CSO-预处理、一级强化处理、二级处理、深度处理到尾水生态处理的全过程工艺优化探索，并对工业园区污水处理和硫自养反硝化等热点技术进行专题研究，形成中国市政中南院特色的技术路线和解决方案。 目前，中国市政中南院针对“双碳背景下城镇污水处理厂强化脱氮除磷工艺技术研究”开展了两个专题： 专题一是针对于“挖掘二级处理潜能，强化脱氮除磷，促进节能碳减排”，项目主要有与武汉市排水发展有限公司合作开展的“五段Bardenpho与多级AO工艺对比试验及优化运行研究”，与武汉江夏污水厂合作开展的“污水处理提质增效及高排放标准试验研究”。 专题二是针对于“TN深度去除，优选外加碳源以及提高碳源利用效率，降低药剂成本”，项目主要有与武汉市排水发展有限公司合作开展的“反硝化生物滤池多种碳源选择及运行方式优化研究”。 研究内容及实验平台 为应对多工况、多地域、多成分条件下的进水水量及水质变化，针对城镇污水厂生化脱氮除磷工艺，通过参数调整、运行优化及池型改造等措施，深度挖掘处理潜能，优化氮、磷去除性能，减少无效曝气，优化碳源投加，促进节能碳减排，实现出水稳定达到或优于一级A排放标准。 针对上述问题，中国市政中南院开展了以下几个关键技术研究： 1、五段Bardenpho与多级AO工艺对比试验及优化运行研究 在工艺原理、工程设计、污染物去除效果、建设和运行成本等方面，对比分析传统AAO工艺、五段Bardenpho和多级AO工艺的适用条件及处理性能，提出针对不同进水水质条件和排放要求下的污水处理厂新建及提标改造工艺技术路线。 2、多点进水、微氧控制强化脱氮除磷工艺技术 分别探索五段Bardenpho工艺和多级AO工艺的最佳运行参数，并通过多点进水、微氧控制等调控手段，发挥最大的处理优势和潜能，全面提升氮、磷等污染物的去除性能，实现出水稳定达到或优于一级A排放标准，进一步达到低碳节能的目的。 3、多点回流多级AO-MBR工艺技术 设置多级AO工艺中试装置，通过溶解氧、污泥龄及污泥浓度控制等措施，探究最佳运行模式；对二沉池回流污泥进行曝气充氧，模拟多级AO-MBR工艺中膜池的高溶解氧回流污泥对多级AO生化反应的影响，并进行多种回流方式的对比试验研究，探究设定进水条件下的最佳回流形式。 4、基于效果、成本与安全的碳源优选技术 通过对比不同碳源用于反硝化滤池脱氮的特性研究，为优选碳源和减少碳源用量提供依据。 为实施上述研究，中国市政中南院在南太子湖污水厂、武汉市江夏污水厂和黄家湖污水厂内相继建设了中试基地，开展试验研究。 A2/O+A/O和多级A/O强化脱氮除磷试验研究基地（武汉黄家湖污水厂） 市政给水排水技术湖北省中试基地（武汉江夏污水厂） 碳源选择和硫自养深度脱氮试验研究基地（武汉南太子湖污水厂） 试验结果 1、五段Bardenpho与多级AO工艺对比试验及优化运行研究 （1）五段Bardenpho工艺与多级AO工艺均为传统的二级生化工艺的改良形式，对脱氮性能均有一定的提升作用；两种工艺在进水分配、池容分配、混合液回流设置、溶解氧控制等方面均有区别；二级处理作为氮、磷去除的主要功能区，在排放标准日趋严格的情况下，特别对于现有污水厂的提标，应重点关注于挖掘二级生化处理潜能，通过优化各反应区关键指标控制点，强化氮、磷去除性能，达到不新增构筑物下的出水水质提升。 （2）Bardenpho工艺与多级AO工艺的主要区别在于反应功能区的设置段数、进水分配、池容分配、混合液回流设置、溶解氧控制等方面；多级AO工艺在缺氧区和好氧区需要的HRT均低于Bardenpho工艺，可节省总占地面积约23%和约4.4%的运行电耗。 2、多点进水、微氧控制强化脱氮除磷工艺技术 水温是保障高效脱氮的前提。水温高于16℃时，可采取微氧控制强化脱氮效果，使好氧1区和好氧2区溶解氧位于1.0~1.5 mg/L左右，好氧3区溶解氧位于2 mg/L左右，实现出水达到地表水准Ⅳ类标准；水温低于16℃时，Bardenpho工艺和多级AO工艺出水水质均受到一定影响，除TP外，其余指标可满足一级A排放标准；在低温下，可通过增大内回流、延长污泥龄和增大曝气量保证出水水质达标。 下面，将Bardenpho工艺、多级AO工艺及改良型AAO工艺的对比做了汇总： 3、多点回流多级AO-MBR工艺技术 在多点回流多级AO-MBR工艺技术试验中，进水分配比采用30%:20%:30%:20%向生化池内进一步补充污泥至MLSS达到8000 mg/L左右仍污泥回流量提升至300%。将污泥再生池改为污泥充氧池（DO=6~7 mg/L），模拟MBR工艺高溶解氧污泥回流至前端生化池。 调整污泥回流为预设的4种回流方式，其中回流1设为300%，回流2设为 200%。回流方式3和4下TN去除率均较高达到60%以上，出水TN实现 10 mg/L左右；TP去除率也较高，达到85%以上，出水TP达 到0.5 mg/L左右。 结果表明：在耦合MBR工艺的形式下，经过多级AO工艺的多级污泥回流，MBR池回流分别回流至各好氧区前端，缺氧3区回流至厌氧区前端，保证各反应区的溶解氧环境，平衡各反应区的污泥浓度；为进一步强化脱氮性能，在保证出水COD和氨氮达标的前提下，通过好氧区的微氧控制，在低碳氮比进水条件下实现TN去除性能的提升。 4、基于效果、成本与安全的碳源优选技术 在基于效果、成本与安全的碳源优选技术试验中，分别做了较高负荷下6种碳源对比，及较低负荷下4种碳源对比试验。 （1）通过对比多种碳源的反硝化碳源利用效率，结果表明：复合碳源1（多核碳源）＞甲醇≈乙酸钠＞复合碳源2（生物发酵碳源）＞乙酸钠葡萄糖混合碳源＞葡萄糖。葡萄糖的反硝化利用率低，且其投加量高时出水COD可能超标，不适合作为深度处理反硝化滤池外加碳源；综合考虑技术经济性，在能保证药剂稳定来源和安全性的前提下可采用复合碳源1和甲醇替代乙酸钠。 （2）在基于提高碳源利用效率的反硝化滤池运行优化技术试验中，考察了投加乙酸钠和甲醇两种碳源反硝化负荷下药剂成本对比，结果表明：反硝化滤池脱氮负荷增加1倍，药剂成本降低20%以上。 （3）针对以反硝化滤池为深度处理的污水处理厂，为减少厂区外加碳源总量，可提高反硝化滤池脱氮负荷，即通过将一定比例的反硝化滤池增加碳源投加量提高脱氮总量，并与超越滤池的水混合后达标排放。 以上关键技术研究均取得了重要成果，发表多篇论文，获得多项专利，主编或参编多项标准规范。 工程应用 最后，报告介绍了相关研究成果的推广应用情况，为武汉黄家湖污水厂、江夏污水处理厂等工程的设计和优化运行、降本增效提供了技术支持。 武汉黄家湖污水处理厂 武汉江夏污水处理厂
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