低碳源市政污水处理优化运行的研究与工程应用

低碳源市政污水处理优化运行的研究与工程应用

摘要：随着城市人口数量的增加，污水排放量也明显增多。随着国内大部分受

纳水体的环境容量变小，以及愈加严格的环境政策，越来越多的市政污水处理厂

出水水质要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）的

一级Ａ标准，并有进一步提高标准的趋势。按照《室外排水设计规范》（GB 50014－2006）建议的生物脱氮的污水碳氮比BOD5／TKN＞4，目前我国不同地区均存在原水碳源不足、碳氮比低的情况，氮磷达标排放存在难度大和达标成本高

的问题。

关键词：低碳源；市政污水处理；优化运行

引言

相比较几年前，我国人民群众的生活水平得到了明显的提高，但是环境水平

却没能够随着人民生活水平的提高而提高，甚至出现了恶化的趋势，主要是因为

我国经济的支柱产业为工业，而在工业发展的过程中，污水的产生无法避免，如

果处理方式不当，就会对水资源产生污染，破坏人们的生活环境。在这样的情况下，我国相关部门如果不能够对污水进行处理，缓解水资源污染问题，就会影响

社会的发展与国家的进步。除此之外，对污水进行处理后并非单一地进行排放，

因为直接对处理污水进行排放虽然可以降低污染水平，但是被处理之后的水资源

却在一定程度上被浪费，不符合我国环保的特点。因此，市政部门应该对污水处

理工艺进行完善，同时，运用回用技术最大化地利用水资源，促进国家的可持续

发展，进一步提升人民的生活质量。

1市政污水处理面临的常见问题

1.1污水处理的成本较高

当前对于市政污水处理难度极大，其作为一项极具挑战性的工作，对相关的

处理技术、操作人工、处理设备等都有着较高的要求，而且此过程需要耗费的时

间比较长，实际的处理流程极其的复杂烦琐。所以市政需要投入大量的资金培养

人才、引进先进的污水处理技术，购买先进的污水处理设备。对于引进的技术和

设备，市政还要花费大量的时间和金钱对相关技术人员进行培训。一些从国外引

进的设备，在经过长时间的使用之后，还可能会出现故障，市政就需要花费高额

的维修费用。通过以上种种的分析可见污水处理的成本高，如果市政相关部门的

资金储备不足，不仅会影响污水处理的质量和效果，还会对污水处理设备的配备

带来影响，而且高成本的消耗会给市政展开污水处理工作增加很大的经济负担。

1.2盲目地追求新工艺

目前，我国污水处理的工艺和技术还不是非常的成熟，还需要从国外引进先

进的技术、设备以及人才，聘请国外专家给城市污水处理单位提供技术上的指导。但是，一些城市由于经济比较落后，在技术和设备的引进、人才培养以及专家聘

请等方面的负担较大。与此同时，城市污水处理在工艺和技术上的选择上存在一

些误区。一方面，有些城市在选择污水处理和工艺的时候，没有结合本市的实际

情况，在水资源循环利用的方面缺乏认真的考量，导致污水处理过程中水资源的

大量浪费，造成城市水资源的紧张。另一方面，盲目追求先进的技术，错误地认

为越是新的技术，在污水处理的效果方面就越好，而新技术与本市的污水处理的

现状并不相符，不仅达不到理想的污水处理效果，反而会增加污水处理成本，从

而给城市造成无谓的经济负担。

2低碳源市政污水处理优化运行应用措施

2.1洋湖再生水厂

洋湖再生水厂是绿色市政设计理念较好的呈现，该项目总体规划合理有序，

应用新型“预处理+MSBR＋微絮凝过滤+人工湿地+消毒”的主体工艺，整个厂区包

括下沉式绿地、种植屋面、生态停车场等；并且严格遵循海绵城市要求遍布绿植

与LID设施，因地制宜地使用本地生物资源，其乡土植物占厂区全部植物品种的

比例超过70％。主体建筑采取“地景式”处理形式，厂区建筑与周边洋湖湿地公园

一同组成了一道风景线。基于满足工艺要求的前提，在污水处理厂建筑物设计上

贯穿绿色建筑理念，采用降低建筑体型系数的方式节材节能，并利用高新技术对

建筑采光等情况进行模拟，优化了平面立面形式设计，达到了明显的节能降耗效果。该水厂设计污水处理总规模达12万m3/d，出水水质属于《地表水环境质量

标准》（GB3838—2002）IV类，实现了污水100％再生利用。并且污水处理电耗

仅为0.269kWh/m3，较类似项目污水处理电耗降低了近0.081kWh/m3（类似项目

处理单位水量能耗指标在0.35kWh/m3以上）。单位用地指标为0.47m2/

（m3/d），仅达到《城市污水处理工程项目建设标准》建标[2001]77号中关于采

用二级生化处理+深度处理工艺的污水处理厂建设用地指标的50%。

2.2分段进水的技术措施

分段进水是在传统生化处理工艺上的进一步改进，主要目的是通过进水在沿

程方向上的分布，精细化利用原水碳源。目前分段进水大多用于多级AO工艺和

改良的AAO工艺中，多级AO分段进水中前一段原水的硝化产物直接进入下一段

缺氧区进行反硝化，因此可以较大程度地减少硝化液回流，提高TN理论去除效

率并节约能源，但该工艺难以形成稳定的厌氧条件，在提高TN去除的前提下，

牺牲了TP的去除效果。在改良的AAO工艺中实施分段进水，可一定程度上平衡TN和TP去除对碳源需求的矛盾。

2.3外部碳源投加方式优化

针对补充外部碳源的二级生化处理脱氮，大部分污水处理厂采用在缺氧池投

加的方式。投加量的精准控制是节省成本的重要方向。碳源精确投加系统可以实

现电气柜就地控制、远程点动控制和远程自动控制，具有碳源自动化投加和专家

库投加等混合投加模式，以流量为前馈、水质仪表参数为反馈的控制模型进行控制。在某市政污水处理厂（AAO工艺，规模3万m3／d），采用并联运行的两组

生化池，分别用碳源精确投加系统和人工调节操作控制碳源投加，对比TN的处

理效果。进水TN浓度波动较大（23.5～57.6mg／L），由碳源精确投加系统控制

碳源投加量的生化池出水TN全部达标（＜15mg／L），且波动范围与人工投加系列相比较为平稳。由于碳源精确投加系统可根据处理水量及NO－3－N反馈浓度，实时调节外加碳源投加量，并在硝酸盐浓度低于一定值时，停止外加碳源的投加，数据统计周期内，采用碳源精确投加系统的碳源投加量较人工投加量降低32.1％。因此碳源投加的精确化控制对于保证出水TN浓度稳定达标并降低投加量具有较

好的实际应用效果。

结语

我国市政污水普遍存在的低碳源特性使得污水处理厂强化脱氮除磷的难度增加。试验研究和工程实践表明，可以通过原水碳源高效利用和外部碳源筛选及精

确投加等两大类技术手段加以解决。在不大幅实施改造与增加投资的前提下，可

对传统AAO工艺进行改进，采取增加预缺氧段，实施分段进水并优化控制进水比