IMC污水处理系统运行总结

段开放 万银霞 杨 乐

(河南心连心化肥有限公司河南新乡453731)

IMC污水处理系统运行总结

段开放 万银霞 杨 乐

(河南心连心化肥有限公司河南新乡453731)

1 IMC工艺特点

(1) 根据反应动力学理论，生物作用于有机基质的反应速率与基质浓度呈一级动力学反应，IMC是按时间作推流的，即随着污水在池内反应时间的延长，基质浓度由高到低，是一种典型的时间推流型反应器。从选择器理论可知，其扩散系数最小，不存在浓度返混作用。在每个运行周期的充水阶段，IMC反应池内的污水浓度高，生物反应速率也大，故反应池单位容积处理效率高于完全混合型反应池以及不完全推流式反应池。

(2) 由于IMC反应池内的活性污泥交替处于厌氧、缺氧和好氧状态，因此，具有脱氮、除磷的功效；而A/O法(厌氧好氧工艺法)要使脱氮率达75%以上，其污泥回流量须为数倍的进水量，动力消耗很大。由于IMC法运行是在同一反应池内进行的，池内污泥浓度最大，因此，IMC法的脱氮效率不但高而且稳定。

(3) IMC法的运行效果稳定，既无完全混合型反应池中的跨越流，也无接触氧化法中的沟流。

(4) 在运行初期，IMC反应池内BOD5(5 d生化需氧量)浓度高，而DO(溶解氧)浓度较低，即存在着较大的氧传递推动力，故在相同的曝气设备条件下，IMC法可以获得更高的氧传递效率。

(5) IMC反应池中BOD5浓度梯度的存在有利于抑制丝状菌的生长，能克服传统活性污泥法常见的污泥膨胀问题。

(6) 池型采用了完全混合式，抗冲击负荷能力较强。

(7) 按照水力学的观点，活性污泥的沉降，以在完全静止状态下效果为佳。IMC法几乎是在静止状态下沉降，故沉降的时间短，效率高。

(8) IMC法可根据来水的水温、水量、水质情况调节运行工况，以适应不同情况的运行要求。

(9) 利用控制阀、溶氧仪、pH仪、自动记时器及可编程序控制器等设备，可使IMC污水处理系统的运行过程实现全自动化。

2 污水来源及流程

生活用水：污水处理装置界区周围设有地下生活给水管线以及供洗碗、洗手等用水，水压约0.4 MPa。地面冲洗水、冲厕所水及洗涤水等生活污水通过重力经地下管网送往污水处理岗位，生活污水进水口标高为-4.0 m。

生产用水：设有地下生产给水管线，水质符合工业用水水质要求，水压约0.4 MPa，水量可满足污水处理装置的用水要求。本装置所接收的生产废水分别为气化灰水(约100 m3/h)、尿素解析废液(30 m3/h左右)等岗位，废水提压后经管线送往污水处理岗位。

反应池排泥及沉淀调节池排泥均进入污泥浓缩池，经浓缩后由污泥泵送至污泥脱水机，形成一套完整的污泥处理系统。脱水后的泥饼含水质量分数约80%，上清液及滤液均自流入调节池循环处理。

3 工艺原理

IMC工艺，即序批式活性污泥法，利用微生物来分解有机物，从而达到净化污水的目的。采用硝化-反硝化生化处理技术(适时补充碳源、NaOH)去除COD、氨氮(NH3- N)等污染物，确保处理后污水达标排放。

该岗位设5座IMC反应池进行间歇多循环反应(每天操作3个循环，每个循环8 h)。该工艺通过在单个池内多次重复进行的曝气、搅拌，最后进行沉淀、排放(排水、排泥)，创造好氧、缺氧、厌氧环境，利用好氧、兼氧、厌氧微生物分解有机物和脱除氨氮。

3.1 曝气阶段(好氧)

(1) 有机物的分解反应：

(2) 硝化反应：

(1)

(2)

式(1)与式(2)合并：

(3)

3.2 搅拌阶段(厌氧)

(1) 反硝化脱氮反应(需补加碳源——甲醇)：

(4)

(5)

式(4)与式(5)合并：

(6)

(2) 废水因C/N低，需补充碳源。补加甲醇浓度公式如下：

甲醇浓度=2.47No+1.53Nj+0.87DO

在生化反应过程中，硝化反应降低水中碱度，脱氮反应可提高水中碱度，且根据计算可得知[H+]>[OH-]，故总反应过程pH会降低，故在5座IMC反应池加入NaOH用以调节pH。

3.3 硝化反应的影响因素及控制

(1)溶解氧。曝气阶段的溶解氧质量浓度一般控制在2～4 mg/L，因为硝化菌可忍受的溶解氧质量浓度极限在0.5～0.7 mg/L，当溶解氧质量浓度低于2 mg/L条件下时，氮可以完全被硝化，但需要较长的污泥停留时间，因此一般应维持混合液的溶解氧质量浓度在2～4 mg/L，但高于该指标会提高溶解氧对生物絮体的穿透力，进而降低反应的硝化速率。

(2)pH。硝化反应的最佳pH范围是7.5～8.6，超出这个范围硝化反应的速率会明显降低，低于6.5或高于9.5时，硝化反应将停止进行。

(3)温度。硝化反应温度应控制在20～30 ℃，温度低于15 ℃时，硝化反应速度迅速降低；温度在12～14 ℃时，系统中会出现亚硝酸盐的积累；温度在15～35 ℃时，硝化反应速率随温度的升高而加快；温度达到30 ℃后，蛋白质的变性会降低硝化菌的活性，硝化反应增速幅度变小。

3.4 反硝化反应的影响因素及控制

(2) 温度。反应温度在20～40 ℃为宜，当反应温度低于15 ℃时，细菌的代谢速率明显受抑制。

(3)pH。反应pH在7.0～8.0为宜，当pH小于7.0或大于8.0时，反硝化反应将受到强烈抑制。

(4)碳源。当污水中C/N较低时(一般要求BOD5/TN>3)，水中碳源无法满足细胞合成的需要，需添加碳源。以甲醇为碳源时，反硝化反应速率较高，且分解产物为CO2和H2O，不留任何难以降解的中间产物。

4 处理效果

污水处理效果见表1。

经检测，污水处理站对氨氮、悬浮物、氰化物、COD、硫化物、总氮和挥发酚平均去除率分别为99.9%，85.9%，80.6%，88.7%，66.7%，97.7%和56.0%，虽然部分污染物去除率较低，但整体去除效果比较理想。

5 运行成本

因为日常NaOH和甲醇的投加量需根据来水水质情况进行调整，在降总氮过程中为了促进反硝化反应，甲醇的投加量比较大，会造成处理成本较高(约为4.52元/m3)。

表1 污水处理效果

注：1)硫化物检出限为0.02 mg/L。

6 运行控制心得

污泥其实就是微生物，微生物是以菌落的形式组合进行反应的，因此，为了保证出水水质合格，必须有足够的条件及适当的营养源，才能满足微生物的需求。在恶劣环境下，微生物虽然能进行优胜劣汰，但在出水方面就变得不易控制了。

IMC工艺技术流程简单，PLC控制系统及相关仪表设置合理，抗冲击能力强，仅设置生化处理单元，同时可完成反应、沉淀、排水和排泥功能，操作简便，劳动定员大大减少。

此外，对总氮的去除率高，在进水氨氮质量浓度达300 mg/L(实际工程中有时达400 mg/L)时，氨氮去除率高达98%左右，可确保出水达标。氨氮废水经IMC脱氮技术处理后，主要产物为N2和CO2，不会造成二次污染。

2016- 01- 26)