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最近几年来，国度鼎力奉行“碳达峰”“碳中和”，旨在鞭策社会主义生态文明扶植晋升并对全球天气改良做出响应进献。在城市水情况和水生态的扶植方面，积极响应国度“降碳”方针，对现有污水再生处置厂进一步提标革新，再生水作为生态补水回灌北方城市季候性河流水系，减轻再生水对河流生态系统的风险。排水系统具有广漠的减碳空间，污水再生处置厂作为排水系统降碳要害冲破点，减碳手艺包罗：

（1）下降CH4、N2O等温室气体的直接碳排放类手艺；

（2）经由过程下降电耗、热耗、药耗等间接碳排放类手艺；

（3）尾水、污泥等资本化操纵的碳替换类手艺等。

本文以Q市某污水再生处置厂提标革新进程中，下降电耗、药耗等为例，展开设计与运行相干降碳手艺路径的研究。在不增添占地、工艺单位、电耗的环境下，经由过程强化调理池的水解酸化功能作为脱氮除磷生化系统预处置工艺，原位开辟内碳源，SCODCr平均有用提高63.5%，节流外碳源投加量42.5%~55.4%；经由过程复合铁酶促活性污泥手艺耦合AAO＋MBR工艺运行，强化系统脱氮除磷结果，节流铁盐（FeCl3）平均投加量约为60%以上；较年夜幅度节流外加碳源、铁盐等药耗，污水再生处置系统出水除TN外其他指标不变到达《地表水情况质量尺度》（GB 3838—2002）Ⅳ类尺度，有用实现降碳的目标；同时工程革新优化粗细格栅裂缝设置提高SS阻挡效力，节制泉源动植物油脂排放和运行进程中铁盐过量投加，有用下降超滤膜污堵，使系统持久不变运行。

1 革新前概况

Q市某污水再生处置厂设计范围为6 000 m3/d，采取AAO+MBR处置工艺，出水水质需知足《城镇污水处置厂污染物排放尺度》(GB 18918—2002)一级A尺度，出产的再生水回用在园区的绿化浇灌和南侧河流上游的生态补水。为充实阐扬项目效益，水量足够满负荷运行，在原办事规模以外市政污水骨干管上截流污水，再经由过程一体化泵站转输至厂区进水井一并处置，可是尔后该厂运行最先呈现膜梗塞、脱氮除磷结果变差等问题，处在存在出水不达标的非正常运行状况。

1.1 革新前设计进出水水质

本工程设计进出水水质如表1所示，现实运行进程中各项指标均能到达设计尺度。

1.2 污水处置工艺和流程

污水采取“粗格栅+细格栅+旋流沉砂池+晋升泵房+调理池+超细格栅+AAO生化池+MBR池+清水池”处置工艺；污泥采取“储泥池和离心浓缩脱水机”处置工艺；臭气采取“全进程除臭+生物除臭滤池+高能等离子除臭”处置工艺。污水处置工艺处置流程如图1所示。

1.3 首要修建物设计

首要修建物采取窑洞式半地下组合安插，沿北侧年夜道顶部覆土扶植成景不雅带，建成情况美丽的景不雅节点，沿南侧河流面设置进出通道，中心层为操作层，下部为水池。厂区占地面积为5 770 m2，分为预处置区、主体处置区、从属区。预处置单位包罗粗格栅、细格栅、旋流沉砂池、进水晋升泵房。主体处置单位包罗调理池、邃密格栅、AAO生化池、MBR膜池和膜池配套装备、清水池、储泥池和脱水机房、鼓风机房、加药间。此中调理池有用调理容积为2 000 m3，逗留时候为8.0 h；AAO反映池有用容积为3 375 m3，有用水深为6.0 m，总水力逗留时候（HRT）为13.7 h，容积负荷为0.64 kg BOD5/(m3·d)，设计夹杂液MLSS为8 g/L，泥龄为19.3 d；MBR池-好氧区回流比为300%~500%，好氧区-缺氧区回流比为200%~400%，缺氧区-厌氧区回流比为100%~200%；膜池共2格，MBR采取膜孔径为0.2 μm的中空纤维膜，平均通量为15.12 L/(h·m2)；采取FeCl3作为化学除磷药剂，设计最年夜投加量为40 mg/L；采取乙酸钠作为反硝化脱氮碳源，设计最年夜投加量为60 mg/L。

1.4 原设计经济指标

项目总投资为7 018万元，此中建安费为5 753万元。单元污水处置经营本钱为3.8元/m3，此中电费为0.78元/m3 (电耗为1.26 kW·h/m3)、药剂费用为0.48元/m3。

1.5 原设计特点

（1）针对汇水区域白日排水量年夜、晚上量小的特点，前段设调理池1座，调理进水水量波动、平衡水质，应对冲击影响。

（2）采取AAO＋MBR为主体工艺，具有占地省、出水水质好等特点，并将处置举措措施集成组合安插，节俭占地和工程投资。

（3）厂区受占地限制和周边景不雅要求，污水再生净化厂整体设计成窑洞半地下式，顶部与北侧覆土扶植成山头绿化景不雅公园，与周边情况相调和，厂区南侧安插厂区进出通道，知足正常运维治理。

（4）出产的再生水就近回用在园区内冲厕、绿化浇灌、浇洒和河流补水，实现污水当场搜集处置、轮回再操纵。

2 提标革新设计

2.1 革新方针与要求

按照本地生态情况庇护部分的最新要求，排往四周海湾流域河流的污水处置厂的排放尺度晋升为首要指标到达《地表水情况质量尺度》（GB 3838—2002）Ⅳ类尺度（TN除外），设计进出水水质指标如表2所示。

2.2 存在的问题与难点阐发

2.2.1 近况存在问题

（1）该项目办事的汇水区域内有2座近万人的高校，黉舍食堂的餐厨污水中动植物油含量高，并且食堂污水出口的隔油池缺掉或年久掉修，年夜量动植物油进入污水再生净化系统，部门油脂黏附在超滤膜概况，构成膜污染梗塞膜概况，下降膜通量。

（2）厂外新增设一体化泵站，为了运行保护治理简洁采取破坏式格栅，该类格栅极易致使栅渣细碎化，现有粗细格栅（栅缝别离为15、5 mm）阻挡栅渣效力低下，造成后续邃密格栅梗塞或溢流，和栅渣穿透进入生化池和MBR工艺池的环境严重，超滤膜概况黏附年夜量的栅渣和淤泥，致使超滤膜梗塞、处置能力下降至3 000 m3/d以下，直接影响正常出产运行。

2.2.2 提标难点

（1）现有系统缺氧段的HRT为4 h，比正常的AAO+MBR工艺缺氧段（4.5~6 h）短，脱氮时候较着不足。别的，同类项目提标一般需增设深度处置单位，因为本项目设计占地重要，厂内无过剩用地，也没法从周边新增征地，原窑洞半地下式箱体没法做年夜范围革新增设工艺单体。是以，提标革新没法增添新的处置工艺单体，同时受周边情况的影响，只能对现有举措措施革新挖潜。

（2）为避免产生MBR池污泥沉淀和减缓膜梗塞等问题，在MBR池设置鼓风吹扫举措措施，乃至污泥回流的DO质量浓度在8.0 mg/L以上，AAO生化池缺氧段的现实DO质量浓度偏高（0.5~1.7 mg/L），生物除磷结果较差，难以到达设计要求。是以，向生化池投加过量的铁盐进行化学除磷，最年夜投加量达40 mg/L，乃至生化系统活性污泥和黏附在膜概况呈黄褐色的栅渣含年夜量积压的Fe3+，过量Fe3+轻易对超滤膜造成污堵，下降膜通量。

2.3 解决思绪与革新、运行办法

2.3.1 近况问题解决办法

（1）调和汇水区域内两所高校，在其餐厅污水出口增设或革新隔油池，并要求按期清掏，避免餐厨动植物油脂年夜量进入污水再生净化系统，以减轻油脂对超滤膜的污染。

（2）对预处置段进行工艺革新。鉴在厂外转输一体化化泵站无人值守运维要求，不适合革新，对厂内格栅系统进行革新，撤除现有2套栅缝为15 mm的粗格栅，将现有2套栅缝为5 mm的细格栅移至粗格栅处，细格栅处新增2套栅缝为2 mm的阶梯式格栅，以期到达有用去除细碎栅渣的目标，减缓细栅渣对超滤膜污染和梗塞。

2.3.2 提标革新办法

（1）园区展会时代原调理池的功能为水量调理和水质均化，此刻经由过程一体化泵站从周边市政管网转输市政污水，其水量波动相对不变。是以，调理池的水量调理功能弱化，充实操纵近8.0 h的逗留时候，在原设置的水下搅拌器的感化下充实夹杂，付与调理池水解酸化功能，并作为首要功能。原位生物吸拥护水解酸化作为生化处置的预处置，将固态颗粒状、年夜份子、难降解、难被微生物接收和处置消融较慢但可生物降解的有机物，分化成小份子轻易接收降解的有机物，可以或许有用增进反硝化的进行。可以削减外碳源投加，并且可以改良AAO+MBR生化系统因污泥回流DO高而造成厌氧段DO偏高、厌氧情况差的状况，提高生物除磷的结果。同时，设置20%残剩污泥回流入调理池备用举措措施，以备试运行和水解酸化系统亏泥等不正常状况下利用。

（2）原设计AAO＋MBR工艺需投加铁盐絮凝化学除磷，但过量投加时，絮凝剂包裹架桥感化粒子概况吸附活性点，吸附架桥感化变弱。适当的絮凝剂可以或许经由过程吸附电中和感化下降污泥系统内部的排挤力，经由过程吸附架桥感化增年夜污泥的粒径，而过量的絮凝剂投加将会对污泥系统发生相反的结果。别的，相对年夜份子质量的糖和卵白质在絮凝剂的感化下与污泥絮体连系，胞外聚合物（EPS）的比污泥质量浓度有所增高。同时，铁盐水注释放H+，可下降溶液中的pH，促使微生物发生EPS以顺应晦气的情况。EPS产量增多将会加快膜污染的速度。

鉴在复合铁酶促活性污泥手艺可强化活性污泥系统脱氮除磷的去除能力，充实阐扬微生物体内复合情势铁元素在胞内生化反映中酶促反映的激活剂感化，加强生物活性和代谢能力，提高活性污泥脱氮除磷效力和反抗如低温等外界情况身分转变能力，复合铁酶促活性污泥含铁量到达5%时，其系统处置能力、微生物代谢活性与能力、脱氮除磷机能到达最高。是以，拟定将复合铁酶促活性污泥强化脱氮除磷工艺与AAO＋MBR工艺耦合运行，采取复合铁酶促活性污泥强化脱氮除磷工艺培育驯化活性污泥，以实现强化系统处置机能，同时下降铁盐投加量、下降Fe3＋对膜组件的污染，也能够在必然水平上下降外碳源的投加量。

（3）经计较阐发，现有MBR系统硝化和反硝化能力可根基到达新尺度要求，本着低碳扶植原则，优先经由过程运行手艺办法到达晋升方针，不再新增深度处置单位。运行按照现实进水水质，肯定外碳源、铁盐等药剂投加量，以到达下降运行本钱的目标。

3 处置结果余运行参数阐发研究

3.1 处置结果阐发研究

项目革新完成后系统恢复正常，处置水量根基不变为5 500~6 000 m3/d，自2020年1月1日—2021年12月1日，逐日进出水日检常规节制指标如图2所示，进出水水质特点值如表3所示。

图2 进出水水质指标去除结果

颠末阐发研究，表3中出水最年夜值一般呈现在调试运行的初始阶段和超滤膜污染梗塞积累还未恢复性清洗阶段。

（1）现实进水水质比原设计值比拟，除SS外，其他指标均有较年夜幅度的下降，申明污水再生处置系统负荷下降。

（2）在两个年度雨季期进水的各项指标呈现年夜幅下降，注解上游污水管网系统存在雨水或地下水混入，并且颠末管网的慢慢革新，2021年进水水质较2020年较着晋升。

（3）在2个年度的11月各项进水指标年夜幅度提高，造成此问题的缘由是MBR池膜污染加重，膜通量下降，MBR池夹杂液溢流至进水前端，造成进水各项指标年夜幅度升高，经由过程对超滤膜离线恢复性清洗，使膜通量恢复正常，系统正常运行。

（4）经由过程工程革新和运行模式优化调剂，该污水再生处置系统出水除TN外，到达《地表水情况质量尺度》（GB 3838—2002）Ⅳ类尺度，此中SS、氨氮、TN、TP除个体时段外较着优在出水尺度值。

3.2 运行参数阐发研究

（1）水解酸化结果。经由过程跟踪监测阐发水解酸化调理池的进出水水质，其CODCr的去除结果到达15%~30%，消融性CODCr（SCODCr）由32~76 mg/L提高到58~98 mg/L，平均提高率为63.5%。这部门SCODCr中85%的成份可以转化为挥发性脂肪酸（VFA），可以有用增进反硝化菌的心理代谢活性和数目，削减外加碳源的投加量，注解水解酸化内碳源开辟结果杰出，水解酸化原位开辟内碳源工艺作为脱氮除磷生化系统预处置有显著结果。

（2）复合铁酶促活性污泥手艺耦合AAO＋MBR工艺结果。MBR工艺自己具有处置结果好、出水水质好等特点，同时将复合铁酶促活性污泥系统工艺与AAO＋MBR工艺耦合，培育驯化复合铁酶促活性污泥强化脱氮除磷手艺系统，运行削减FeCl3投加量，平均节制在10 mg/L，生化池污泥质量浓度节制在6 g/L，冬季污泥质量浓度增至8 g/L，现实容积负荷为0.21 kg BOD5/(m3·d)，污泥有机负荷为0.04 kg BOD5/(kg MLSS·d)，污泥TN负荷为0.01 kg TN/(kg MLSS·d)，包罗冬季低温（水温为10~12 ℃）在内脱氮除磷结果杰出。复合铁酶促活性污泥强化脱氮除磷工艺系统除可节流铁盐投加量以外，在必然水平上也节流外碳源的投加量。

（3）铁盐投加量。Fe/P摩尔比为1.6时，TP去除率为90%（消融性磷酸盐去除率≥96%），本项目依照进水90%包管率TP＝4.1 mg/L，出水TP≤0.3 mg/L要求，计较铁盐的投加量为32 mg/L；工程现实运行的铁盐投加量平均为10 mg/L，对照阐发铁盐投加量平均节流69%，TP去除率≥95%。同类型工艺污水处置厂铁盐平均约20 mg/L，本工程与其比拟低了约50%。

（4）碳源投加量。相对原设计进水B/C（0.467），现实进水B/C为0.315、90%包管率B/C为0.250，现实进水的可生化性较着偏低。进水B/TN由原设计值（4.667）下降到现实平均的3.613、90%包管率的2.927，脱氮所需的有用碳源较着不足。别的，系统缺氧段的HRT为4.0 h，脱氮时候不足。连系经验值脱氮到达TN≤10 mg/L所需的B/TN依照5.0:1~6.0:1（依照5.5:1）计较，进水依照90%包管率TN质量浓度为41 mg/L，计较需要投加碳源量为94 mg/L。依照现实运行出程度均TN≤7 mg/L，计较需要投加碳源量为121 mg/L；现实运行的碳源平均投加量为54 mg/L，对照阐发节流外加碳源42.5%~55.4%。同类型工艺污水处置厂乙酸钠平均投加量约为40 mg/L，其出水TN平均质量浓度按12 mg/L节制，因为出水水质节制尺度纷歧样存在差别。

（5）膜污染梗塞。依照既定方案对粗细格栅进行革新后，邃密格栅的栅渣量较着削减，未呈现栅渣年夜量穿透进MBR池污染梗塞超滤膜的现象，且铁盐投加量和动植物油脂均削减，超滤膜污染梗塞年夜幅度下降，采取正常的清洗体例和频率便可正常运行。膜组件依照天天在线水气冲刷一次（10 min）、每周在线保护性清洗一次（2 h）、每一年离线恢复性清洗一次频率清洗，经对照选用2%草酸进行恢复性清洗，对膜丝铁锈的去除和膜通量恢复结果最为较着。

（6）电耗。本工程提标革新没有增设工艺单体和装备，原有装备革新后继续连结正常运行。因为进水水质浓度相对原设计值有必然幅度的下降，首要能耗为生化池鼓风机，仍依照单台瓜代运行，当风量开至设计值的80%~90%时，便可知足生化处置需求。MBR池吹扫鼓风机依照设计要求2用1备正常运行，风量为31 m3/min，全厂电耗平均约为1.04 kW∙h/m3。是以，全部系统与提标之前比力没有增添能耗，相对常规提标革新下降了电耗。

4 总结与切磋

本工程在提标革新和运行进程中，不增添占地、工艺单位、电耗的环境下，经由过程工程革新和运行模式优化调剂，较年夜幅度节流外加碳源、铁盐等药耗的投加，污水再生处置系统出水不变到达《地表水情况质量尺度》（GB 3838—2002）类Ⅳ类尺度，有用地实现降碳的目标。

（1）MBR工艺的预处置尽可能规避利用破坏式格栅，假如利用，须强化预处置粗细格栅单位对SS的去除结果，避免年夜量悬浮物穿透邃密格栅对后续超滤膜造成污堵，节制泉源动植物油脂进入并下降铁盐过量投加，以下降膜污堵风险。

（2）水解酸化原位开辟内碳源工艺作为脱氮除磷生化系统预处置，SCODCr平均有用提高63.5%，节流脱氮除磷而需要的外碳源投加量为42.5%~55.4%，有用实现降碳的目标。

（3）复合铁酶促活性污泥手艺耦合AAO＋MBR工艺运行，有用地强化了系统脱氮除磷结果，并节流铁盐投加量60%以上，也在必然水平上节流外碳源的投加量，有用地实现降碳的目标。

（4）本工程没有新增设工艺单体和装备，原有装备正常运行，在不增添电耗的环境下成功实现提标革新。

（5）本工程的水解酸化受近况调理池革新限制，水解酸化原位开辟内碳源工艺作为脱氮除磷生化系统预处置，其逗留时候、污泥回流量、污泥浓度等设计运行参数，和水解酸化运行结果好而不发生CH4等温室气体的节制办法，还需要进一步研究摸索。

（6）本文在下降药耗、能耗等方面做了一些研究摸索，在污水再生处置工艺的系统降碳和定量计较方面还待进一步切磋研究。

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