山西朔州華電污水處理廠(chǎng)應用納米零價(jià)鐵生化促進(jìn)劑階段性使用報告

1.朔州華電污水處理廠(chǎng)概況

1.1朔州華電污水處理廠(chǎng)概況

朔州華電污水處理廠(chǎng)位于朔州市朔城區賈莊鄉太平窯村東北，處理設計規模6萬(wàn)噸/日，實(shí)際日處理水量5.3萬(wàn)噸左右，污水以生活污水為主，主要工藝采用“改良型A/A/O+MBR+磁絮凝澄清池+深床濾池”工藝，周進(jìn)周出式二沉池，污泥處理主要采用機械式壓縮和高壓板框壓濾，處理泥餅含水率低于60%外運處理。

1.2加藥前污水廠(chǎng)運行的情況及存在的問(wèn)題

污水廠(chǎng)各工段運行正常，出水指標滿(mǎn)足排放標準，目前主要面臨進(jìn)水量波動(dòng)大所造成的二沉池跑泥問(wèn)題。由于沒(méi)有進(jìn)水調節池，每天進(jìn)水有規律性的波動(dòng)，早上9點(diǎn)之前進(jìn)水量較小，在1800m³/h左右，9點(diǎn)過(guò)后水量開(kāi)始增加，兩小時(shí)左右可增加水量近1000m³/h，受水力沖擊的影響二沉池進(jìn)水激增，泥位迅速上升最終出現泥位快速上升，甚至出現二沉池跑泥現象，這一現象在冬季尤為突出。

以往該污水廠(chǎng)采取兩種措施緩解泥位上漲：一是在二沉池進(jìn)水口人工投加固體聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺；二是減小二沉池進(jìn)水量。這兩種方法能一定程度上緩解二沉池跑泥現象，但弊端明顯且無(wú)法從根本上解決問(wèn)題。首先，大量投加固體聚合氯化鋁會(huì )產(chǎn)生大量化學(xué)污泥，造成化學(xué)污泥在生化系統快速大量累積，增加剩余污泥量和污泥處理成本；其次，受現場(chǎng)條件限制聚丙烯酰胺以固體形式直接投加到二沉池，大部分聚丙烯酰胺無(wú)法溶解發(fā)揮作用，影響后續污泥脫水，且聚丙烯酰胺具有殺菌和微生物生長(cháng)抑制的作用，長(cháng)時(shí)間使用會(huì )對整個(gè)生化系統造成不利影響；第三，減小二沉池進(jìn)水導致前端生化系統水位上漲高負荷運行，只能在短時(shí)間內維持，二沉池進(jìn)水增加后跑泥問(wèn)題依然得不到解決。

因此，有必要采取更好的辦法解決上述問(wèn)題。

2.投加納米零價(jià)鐵生化促進(jìn)劑的目的

2.1控制二沉池泥位，保證生化系統正常運行

納米零價(jià)鐵生化促進(jìn)劑以納米零價(jià)鐵為基礎，形成磁性核，更容易使污泥凝聚，進(jìn)而增強絮體強度解決污泥松散、膨脹等問(wèn)題，有效改善污泥沉降性、控制SVI指數、穩定二沉池泥位。同時(shí)，活性污泥絮體強度增加、顆粒變大，吸附能力增強，為微生物的生長(cháng)提供良好生存環(huán)境，可以減小出水COD、總氮、總磷、SS等指標，保證生化系統正常運行。納米零價(jià)鐵生化促進(jìn)劑投加在二沉池進(jìn)口，不需要強烈的攪拌反應，同時(shí)基本不產(chǎn)生附加的污泥；由于改善了污泥的沉降性能，使得二沉池排泥濃度提高，改善了系統的回流、排泥和脫泥的效率。

現場(chǎng)小試情況：

 

現場(chǎng)做30分鐘沉降比實(shí)驗，通過(guò)現場(chǎng)照片可以看到添加20ppm的促進(jìn)劑可以增加15%的沉降比。為降低使用成本，改良促進(jìn)劑降低了脫除總氮的效能但沉降效果依然明顯。

2.2觀(guān)察納米零價(jià)鐵在脫除總氮方面的效果，為提標做準備

納米零價(jià)鐵生化促進(jìn)劑除高效改善污泥沉降性能外，還可以提高反硝化系統的脫氮能力。反硝化過(guò)程就是將硝酸鹽（NO₃^-）中的+5價(jià)氮還原為0價(jià)氮（N₂）釋放到空氣中的過(guò)程，在此過(guò)程中氮被還原，需要大量自由電子；而納米零價(jià)鐵生化促進(jìn)劑中的零價(jià)鐵具備強還原性，是十分良好的電子供體，進(jìn)而提高反硝化系統的脫氮能力，因為納米零價(jià)鐵巨大比表面積，使得該過(guò)程能迅速高效的進(jìn)行。

反硝化總反應過(guò)程如下：

 

分4步反應如下：

  

 

 

零價(jià)鐵提供電子過(guò)程：

 

通過(guò)化學(xué)方程式可以看到，氮被還原的過(guò)程除需要大量電子外還需要大量游離態(tài)H⁺，在傳統的生化系統中，反硝化過(guò)程中電子和游離態(tài)氫離子由碳源提供，而納米零價(jià)鐵生化促進(jìn)劑中的一部分零價(jià)鐵在還原過(guò)程中提供電子的同時(shí)，與水分子電離產(chǎn)生的OH^-結合生成絡(luò )合物促使水中游離態(tài)H⁺增加，可以為反硝化提供所需要的H⁺，納米零價(jià)鐵生化促進(jìn)劑在提高反硝化能力的同時(shí)可以減少碳源的使用，而且用量少污泥產(chǎn)量小，可以降低污水處理綜合成本。

3.投加納米零價(jià)鐵生化促進(jìn)劑的運行情況

為保證污水廠(chǎng)在冬季的安全穩定運行，朔州華電污水處理廠(chǎng)從2020年12月18日開(kāi)始投加我們提供的納米零價(jià)鐵生化促進(jìn)劑（現場(chǎng)稱(chēng)為納米助沉劑），取得了良好的效果。我們對污水廠(chǎng)提供的2020年12月1日至2021年1月17日的各項出水指標數據進(jìn)行了較為詳細的分析（出水是經(jīng)過(guò)磁絮凝和深床濾池之后的）。2020年12月22日至2021年1月17日投加納米零價(jià)鐵生化促進(jìn)劑，該時(shí)段共計處理污水量154萬(wàn)噸，共計投加納米零價(jià)鐵生化促進(jìn)劑50噸，平均加藥量約為30ppm。

3.1投加前的運行情況

使用納米零價(jià)鐵生化促進(jìn)劑前各項進(jìn)出水指標如下所示：

表3-1加藥前進(jìn)出水指標（平均值）

指標	進(jìn)水（mg/L）	平均出水（mg/L）
COD	391	22
TN	55.8	14.8
NH3-N	45.6	1.1
TP	41	0.24

 

 

圖3-1總氮進(jìn)出水（mg/L）

通過(guò)表3-1和圖3-1可以看到：各項出水指標均值滿(mǎn)足排放要求，系統運行正常，出水總氮15mg/L左右。

3.2投加期間的運行情況

使用納米零價(jià)鐵生化促進(jìn)劑后的各項出水指標如下所示：

 

表3-2加藥后進(jìn)出水指標（平均值）

指標	進(jìn)水（mg/L）	平均出水（mg/L）
COD	350	25
TN	60	9.4
NH3-N	46	1.25
TP	49	0.21

 

 

表3-2加藥后進(jìn)出水總氮（mg/L）

 

3-3進(jìn)出水總氮對比圖（mg/L）

對比表3-1和表3-2：進(jìn)水COD均值由加藥前的391mg/L減小為350mg/L，進(jìn)水總氮均值由55.8mg/L增加到60mg/L，其他指標波動(dòng)不大。出水指標總氮均值由14.8mg/L減小到9.4mg/L，其他指標變化不大。

通過(guò)圖3-2可以看到，使用促進(jìn)劑后出水總氮基本在10mg/L以下。

觀(guān)察圖3-3可以看到，在使用促進(jìn)劑后系統對總氮的去除量由原來(lái)的41mg/L增加到50.6mg/L，結果表明納米零價(jià)鐵生化促進(jìn)劑可以起到去除總氮的效果，朔州華電污水處理廠(chǎng)在使用30ppm投加量的情況下可以提高系統去除9.4mg/L的總氮。

4.結果討論

4.1納米零價(jià)鐵控制泥位

納米零價(jià)鐵生化促進(jìn)劑解決了受水量沖擊造成的二沉池跑泥問(wèn)題，可以有效控制二沉池泥位，現場(chǎng)無(wú)需再投加固體聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺。

4.2納米零價(jià)鐵促進(jìn)脫除總氮

納米零價(jià)鐵生化促進(jìn)劑中零價(jià)鐵為反硝化提供電子，提高反硝化速率，促進(jìn)總氮的脫除。沒(méi)有外加碳源的情況下，30ppm投加量可以提高系統9.4mg/L總氮的去除，在進(jìn)水總氮60mg/L的情況下出水可以達到總氮小于10mg/L的地表A排放標準。需要指出的是該時(shí)段是一年中氣溫最低的階段，在其他時(shí)段，情況可能會(huì )更好。

4.3納米零價(jià)鐵對生化系統的整體促進(jìn)

納米零價(jià)鐵生化促進(jìn)劑提高活性污泥的凝聚沉降能力，改變污泥形態(tài)、提高污泥沉降比、解決污泥膨脹，維持SVI指數在合理區間。同時(shí)，改善微生物生存環(huán)境，增加對COD、總磷，尤其是總氮的去除，對整個(gè)生化系統的良性運行起到促進(jìn)作用。