system: [SYSTEM]

user: 4. 生产性试验数据分析 4.1. 多核碳源与乙酸钠生产性试验数据 4.1.1. 试验期间进水C/N 由图4可以看出，多核碳源与乙酸钠对比期间处于冬季，两个系列生物池水温10℃~11℃，平均10.3℃，进水C/N和B/N比分别为2.86~13.35 (平均7.65)、1.06~6.63 (平均3.67)。根据神美科技服务运行水厂碳源投加经验，水温12℃以上，BOD/TN ≥ 3不投加碳源；水温12℃以下，按BOD/TN = 4的比例投加碳源。试验期间，水温低于12℃，进水B/N波动较大，B/N平均3.67，需补充碳源以保证TN达标。 4.1.2. 投加位置 多级AO后置缺氧池实际停留时间4 h，多核碳源与乙酸钠两种药剂完全满足后置缺氧投加需求，且在后置缺氧投加能充分发挥原水碳源潜能，故乙酸钠和多核碳源在后置缺氧展开平行试验对比。 4.1.3. 生物池脱氮效果 多核碳源与醋酸钠生产性试验划分为驯化段(12.17~12.26)和稳定段(12.27~1.07)两部分，具体生产性试验沿程数据如下图5所示： 图4. 多核碳源与乙酸钠对比期间进水碳氮比 图5. 多核碳源与乙酸钠TN去除效果图 1) 试验驯化期间通过调整系统进水、内外回流的平衡，使得两个系列生物池二缺进水达到大致相同，如图5醋酸钠与多核碳源试验期间稳定期所示，1#生物池稳定期二缺进水TN平均为15.76 mg/L，2#生物池稳定期二缺进水TN平均为16.21 mg/L，数据波动率相差2.15%，结合表4数据，可认为双沟进水及运行参数大致相同。 2) 大试期间通过控制两系列生物池出水TN相接近为原则，来对比醋酸钠和多核碳源的投加量，大试稳定期间，1#生物池(投加醋酸钠)生物池出水TN平均为12.00 mg/L，2#生物池(投加多核碳源)生物池出水TN平均为11.09 mg/L，数据波动率相差8.80%，相应的碳源投加量如下图6所示： 图6. 碳源投加量对比图 4.1.4. 碳源使用效率及经济性对比 分析图7可以看出，生产性试验稳定期乙酸钠投加量为6.96 t/d，吨水处理成本为0.316元；多核碳源投加量为3.67 t/d，吨水处理成本为0.261元；投加多核碳源比投加乙酸钠降本17.41%。 乙酸钠单位碳源脱氮量为129.68 kgN/t碳源，多核碳源单位碳源脱氮量为257.90 kgN/t碳源，单位碳源脱单量提升49.71%。 图7. 碳源使用效率及经济性对比图 4.1.5. 多核VS醋酸钠MLSS变化 1) 分析图8得知12.26~1.09多核碳源与醋酸钠对比期间，多核碳源的MLSS低于醋酸钠6.87%。 2) 多核碳源与醋酸钠对比期间，由于1.13进水异常，导致系统崩溃，多核碳源与乙酸钠的换沟实验未如期进行。 图8. 多核碳源VS乙酸钠MLSS变化图 多核碳源与乙酸钠对比试验期间，水厂总出水各项指标均达到一级A排放标准，现将各项对比数据汇总成表7如下： Table 7 Summary table of comparison data between multi-nuclear carbon source and sodium acetat 试验日期 2019.12.27~2020.1.13 生物池 1#生物池 2#生物池 碳源种类 乙酸钠 多核碳源 COD值(mg/L) 19.15万 35万 水量(m 3 /d) 53218 进水(mg/L) COD 304.58 TN 45.81 出水(mg/L) COD 19.83 12.42 TN 11.89 10.24 加药量(t/d) 6.96 3.67 供货单价(元/吨) 1208 1890 日脱氮量(Kg/d) 902.58 946.48 消耗C/N 9.87 9.56 单位碳源脱氮量(Kg N/t碳源) 129.68 257.90 吨水处理成本(元/m 3 ) 0.316 0.261 脱氮率(%) 74.04 77.65 单位碳源脱氮量提升(%) 49.71 降本(%) 17.41 表7. 多核碳源与乙酸钠对比数据汇总表 备注：日脱氮量 = (进水TN − 出水TN) * 水量；消耗C/N = [(进水COD − 出水COD) * 水量 + 碳源投加量 * 自身COD值]/日脱氮量；单位碳源脱氮量 = 日脱氮量/加药量；吨水处理成本 = 供货单价 * 加药量/水量；脱氮率 = (进水TN − 出水TN)/进水TN * 100%；单位碳源脱氮量提升率 = (单位碳源脱氮量(多核碳源) − 单位碳源脱氮量(乙酸钠))/单位碳源脱氮量(多核碳源) * 100%；降本 = (吨水处理成本(乙酸钠) − 吨水处理成本(多核碳源))/吨水处理成本(乙酸钠) * 100%。 4.16. 结合小试及大试生产性试验，多核碳源优势原因分析 醋酸钠作为一种单一组分，其水解产物为小分子物质，固定COD值的微生物能量/电子供体，因其提供的能量主要用于反硝化脱氮和微生物繁殖增长两部分，当微生物受进水水质变化冲击，丰度发生变化时，更多的能量用于维持微生物丰度，反硝化脱氮的能量势必减少，造成其投加后的功能分配与现场运行工艺匹配度降低，致使出水无法保证达到平稳的脱氮效果。 4.2. 多核碳源与葡萄糖的试验数据分析 4.2.1. 试验期间进水碳氮比 多核碳源与葡萄糖对比试验跨冬，两个系列生物池水温10.6℃~13.8℃，平均12.07℃，进水C/N和B/N比分别为2.07~9.81 (平均4.13)、1.23~4.60 (平均2.00)。试验期间，水温逐渐高于12℃，但进水B/N波动较大，B/N平均2.00 (<3)，需补充碳源以保证TN达标。 由图9可以看出，多核碳源与葡萄糖对比试验跨冬，两个系列生物池水温10.6℃~13.8℃，平均12.07℃，进水C/N和B/N比分别为2.07~9.81 (平均4.13)、1.23~4.60 (平均2.00)。试验期间，水温逐渐高于12℃，但进水B/N波动较大，B/N平均2.00 (<3)，需补充碳源以保证TN达标。 4.2.2. 投加位置 因葡萄糖属于慢速分解大分子碳源，反硝化停留时间>4 h，为充分发挥碳源利用潜能及对比试验的合理公平性，故多核碳源和葡萄糖的对比试验投加在前置缺氧池。 图9. 多核碳源与葡萄糖对比期间进水碳氮比 4.2.3. 生物池脱氮效果 多核碳源与葡萄糖生产性试验划分为驯化段(2.17~3.12)和稳定段(3.13~3.27)，3.28双沟调换，驯化段(3.29~4.12)，稳定段4.13~4.27 (稳定期)具体生产性试验沿程数据如下图10所示： 图10. 多核碳源和葡萄糖TN去除效果图 图11. 碳源投加量对比图 大试期间通过控制两系列生物池出水TN相接近为原则，来对比葡萄糖和多核碳源的投加量，大试稳定期间，对调前1#生物池(投加多核)生物池出水TN平均为9.54 mg/L，2#生物池(投加葡萄糖)生物池出水TN平均为11.53 mg/L，数据波动率相差17.3%；对调后1#生物池(投加葡萄糖)生物池出水TN平均为10.06 mg/L，2#生物池(投加多核碳源)生物池出水TN平均为9.70 mg/L，相应的碳源投加量如上图11所示。 4.2.4. 碳源使用效率及经济性对比 分析图12可以看出，多核碳源投加量为2.48 t/d，吨水处理成本为0.19元；葡萄糖投加量为3.74 t/d，吨水处理成本为0.24元；投加多核碳源比投加乙酸钠降本20.83%； 多核碳源单位碳源脱氮量为317.20kgN/t碳源，葡萄糖单位碳源脱氮量为197.17 kgN/t碳源，单位碳源脱氮量提升37.84%； 总出水COD指标控制在8~30 mg/L之间，平均值为13.89 mg/L；总出水TN控制在8~14 mg/L之间，平均值为10.71 mg/L。 图12. 碳源使用效率及经济性对比图 4.2.5. 碳源产泥量比对效果 如图13多核碳源VS葡萄糖MLSS变化可知： 图13. 多核碳源VS葡萄糖MLSS变化图 1) 2.17~3.10 (1#生化池投加葡萄糖，2#生化池投加多核碳源)，葡萄糖掺兑多核碳源驯化阶段，多核碳源与葡萄糖的污泥浓度差异性较小，多核碳源MLSS低于葡萄糖3.7%。 2) 3.11~3.27葡萄糖与多核碳源正式比对期间，MLSS差距开始逐步拉大，多核碳源MLSS低于葡萄糖10.5%。 3) 3.28~4.27双沟调换后，由于多核碳源的产泥量低的优势，两生物池的MLSS差距开始逐步降低。 4) 多核碳源与葡萄糖的产泥量比对是基于双方规定的比对时间方案进行，长期比对投加，多核碳源的产泥量优势将更加突出。 试验期间出水稳定达标。多核碳源与葡萄糖对比数据汇总如下表8： Table 8 Summary of comparison data between multi-nuclear carbon sources and glucos 试验日期 2020.02.17~2020.04.27 生物池 1#生物池 2#生物池 碳源种类 多核碳源 葡萄糖 COD值(mg/L) 35.5万 53.4万 水量(m 3 /d) 49459 进水(mg/L) COD 157.73 TN 41.35 出水(mg/L) COD 12.80 11.53 TN 9.54 11.53 加药量(t/d) 2.48 3.74 供货单价(元/吨) 1890 1590 日脱氮量(Kg/d) 786.65 737.43 消耗C/N 5.68 7.61 单位碳源脱氮量(Kg N/t碳源) 317.20 197.17 吨水处理成(元/m 3 ) 0.19 0.24 脱氮率(%) 76.93 72.12 单位碳源脱氮量提升(%) 37.84 降本(%) 20.83 表8. 多核碳源与葡萄糖对比数据汇总 备注：同表7中备注。单位碳源脱氮量提升率 = (单位碳源脱氮量(多核碳源) −单位碳源脱氮量(葡萄糖))/单位碳源脱氮量(多核碳源) * 100%；降本 = (吨水处理成本(葡萄糖) − 吨水处理成本(多核碳源))/吨水处理成本(葡萄糖) * 100%。 4.2.6. 结合小试及大试生产性试验，多核碳源优势原因分析： A) 与生化工艺匹配度高，反硝化过程中，COD利用率高 神美多核碳源以低于葡萄糖30%的COD贡献量，总氮去除率却高于固体葡萄糖，且控制出水COD更低，表明神美多核碳源作为微生物反硝化能量/电子供体，反硝化脱氮过程中COD利用率更高，脱氮效率高，与生化系统各工艺参数匹配度高。 B) 污泥增量降低 葡萄糖作为大分子碳源，分解速率慢，脱氮效率低，靶向作用差，所以固体葡萄糖提供多余的COD必然是被微生物吸收消耗进而转化成污泥增量，相比之下，长期运行多核碳源可以降低污泥增量。