哈爾濱群力污水處理廠工藝調(diào)試及優(yōu)化調(diào)整

劉 莉， 代純偉

(1.哈爾濱市環(huán)境監(jiān)察支隊(duì)，哈爾濱 150076;2.哈爾濱康達(dá)環(huán)保投資公司，哈爾濱 150070)

哈爾濱群力污水處理廠工藝調(diào)試及優(yōu)化調(diào)整

劉 莉1， 代純偉2

(1.哈爾濱市環(huán)境監(jiān)察支隊(duì)，哈爾濱 150076;2.哈爾濱康達(dá)環(huán)保投資公司，哈爾濱 150070)

針對(duì)哈爾濱群力污水處理廠進(jìn)水成分復(fù)雜，水質(zhì)波動(dòng)大等特點(diǎn)，通過(guò)調(diào)整曝氣時(shí)間、污泥負(fù)荷、充水比、反硝化時(shí)間等，優(yōu)化調(diào)整CASS工藝參數(shù)。試運(yùn)行結(jié)果表明:該污水處理廠按進(jìn)水0.5 h、曝氣2.5 h、靜沉1.5 h、潷水1.5 h的方式運(yùn)行，MLSS控制在7 000 mg/L左右時(shí)，CASS工藝能穩(wěn)定運(yùn)行，且CODCr去除率達(dá)87.5%，BOD5去除率達(dá)80.4%，氨氮去除率達(dá)97.83%，TN去除率達(dá)86.21%，TP去除率達(dá)89.36%，SS去除率達(dá)97.14%。各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均能達(dá)到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)B的標(biāo)準(zhǔn)。

污水處理;CASS工藝;調(diào)試

Abstract:Aimed at addressing more complicated components and greater fluctuation in water quality in Harbin Qunli Wastewater Treatment Plant，this paper discusses the application of CASS process for treating the wastewater of Qunli WWTP，by adjusting the aeration time，sludge loading，water-filled ratio and denitrification time to improve the system stable running.The results show that，in the presence of the filing time of 0.5 h，aeration time of 2.5 h，setting time of 1.5 h ，decanting time of 1.5 h，and MLSS of about 7 000 mg/L，the plant remains in stable operation，with the removal ratios of 87.5%，80.4%，97.83%，86.21%，89.36%，97.14%respectively in CODCr，BOD5，NH+4－N，TN，TP and SS，up to the requirement of the standard of level B in classⅠof Discharge Standard of Pollution for Municipal Wastewater Treatment Plant(GB 18918—2002).

Key words:wastewater treatment;CASS process;commissioning

哈爾濱群力污水處理廠工程是國(guó)家節(jié)能減排工作中松花江水污染治理和哈爾濱市三溝一河整治的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，是哈爾濱何家溝綜合整治工程的重要組成部分，主要處理何家溝流域的污水。處理廠位于哈爾濱城市西北角，處于松花江與何家溝交匯處。該項(xiàng)目建成投產(chǎn)后，將極大地降低何家溝向松花江排放的廢水污染物總量，也將改善松花江哈爾濱段水質(zhì)。

流入該污水處理廠的污水成分較為復(fù)雜，除了城市生活污水外，還包括了食品加工、制藥、電鍍、電池等行業(yè)的廢水。污水處理廠采用CASS工藝，CASS池占地面積12.5 hm2，加蓋全封閉并采用除臭系統(tǒng)，首期建設(shè)規(guī)模為15×104m3/d，項(xiàng)目總投資3億余元，廠區(qū)主要污水處理設(shè)備及檢測(cè)設(shè)備均為德國(guó)、加拿大、丹麥、美國(guó)等進(jìn)口產(chǎn)品。

污水處理廠從2011年7月份開(kāi)始試運(yùn)行，經(jīng)過(guò)2個(gè)多月的優(yōu)化調(diào)整，成功地實(shí)現(xiàn)了CASS工藝活性污泥培養(yǎng)［1］和工藝系統(tǒng)調(diào)試。

1 工藝參數(shù)與分析方法

1.1 工藝流程及設(shè)計(jì)參數(shù)

哈爾濱群力污水處理廠工藝流程如圖1所示。

圖1 污水處理廠的工藝流程Fig.1 Technological process of wastewater treatment plant

該污水處理廠首期工程共修建24個(gè)CASS池，分為三個(gè)系列。每個(gè)反應(yīng)池依次運(yùn)行進(jìn)水、進(jìn)水曝氣、曝氣、靜沉、潷水五個(gè)階段，每4個(gè)CASS池為一個(gè)控制單元，運(yùn)行時(shí)序依次錯(cuò)開(kāi)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)水連續(xù)出水。

CASS池［2］前段設(shè)置生物選擇區(qū)，通過(guò)回流泵將主反應(yīng)區(qū)的污泥回流至選擇區(qū)與進(jìn)水充分混合，利用菌膠團(tuán)對(duì)污染物進(jìn)行吸附，形成高負(fù)荷區(qū)，抑制污泥的膨脹，同時(shí)為聚磷菌對(duì)磷的釋放創(chuàng)造條件。在厭氧區(qū)內(nèi)，被吸附的有機(jī)物發(fā)生水解，微生物利用進(jìn)水中的碳源進(jìn)行反硝化反應(yīng)，從而降低硝態(tài)氮的濃度，且進(jìn)一步促進(jìn)磷的釋放［3］。在主反應(yīng)區(qū)通過(guò)控制溶解氧、曝氣時(shí)間、污泥質(zhì)量濃度、泥齡等工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)化學(xué)需氧量(COD)、懸浮物(SS)、生化需氧量(BOD)、總磷(TP)及總氮(TN)的去除。CASS末端設(shè)有一托二的潷水器，兩臺(tái)剩余污泥泵。污水處理廠主要設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。

1.2 進(jìn)出水水質(zhì)參數(shù)及分析方法

群力污水處理廠的進(jìn)水包括了城市生活污水和眾多的工業(yè)廢水，成份復(fù)雜，水質(zhì)波動(dòng)大。根據(jù)哈爾濱北方水環(huán)境檢測(cè)有限公司的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，該廠進(jìn)水CODCr質(zhì)量濃度約為300 mg/L;BOD5質(zhì)量濃度小于100 mg/L;B/C約為0.3，最低僅0.23，可生化性較低;TN質(zhì)量濃度最高值大于100 mg/L，平均值達(dá)82 mg/L;氨氮質(zhì)量濃度平均值約為53 mg/L;TP質(zhì)量濃度均值為4 mg/L;硫化物質(zhì)量濃度高達(dá)50 mg/L，遠(yuǎn)高于GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí) B標(biāo)準(zhǔn)的1 mg/L;汞含量約為0.002 mg/L。該監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明群力污水處理廠的進(jìn)水可生化性較差，氨氮和有毒物質(zhì)含量較高，對(duì)生化工藝的運(yùn)行影響較大。

表1 CASS池的主要設(shè)計(jì)參數(shù)Table 1 Main design parameters of CASS

該污水處理廠設(shè)計(jì)出水水質(zhì)執(zhí)行GB 18918—2002中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見(jiàn)表2。

表2 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)參數(shù)Table 2 Design parameters of water quality of inflow-outflow mg/L

各指標(biāo)的分析測(cè)試方法［4］見(jiàn)表3。

表3 常規(guī)污染物分析測(cè)試方法Table 3 Analytical method of conventional pollutants

2 運(yùn)行調(diào)試結(jié)果與分析

2.1 污泥的接種與馴化

群力污水處理廠于2011年7月12日開(kāi)始試運(yùn)行，采用污泥培養(yǎng)馴化同步進(jìn)行的方式。引入文昌、太平污水處理廠及少量哈藥總廠的脫水污泥(含水率為80%)共1 200 t進(jìn)行接種培養(yǎng)。采用邊進(jìn)水邊投加污泥的方式，污泥直接投入CASS池的厭氧區(qū)，每個(gè)池的投加量為50 t。然后開(kāi)啟攪拌器、內(nèi)回流泵、好氧區(qū)曝氣，同時(shí)污泥在厭氧區(qū)悶曝24 h。悶曝后的CASS池污泥質(zhì)量濃度為3 000 mg/L，每天按進(jìn)水1.5 h，曝氣8 h，靜沉1.5 h，潷水1 h的方式運(yùn)行兩個(gè)周期，運(yùn)行3 d后污泥質(zhì)量濃度達(dá)到3 200 mg/L。將運(yùn)行時(shí)間調(diào)整為8 h一個(gè)周期，少量排泥，運(yùn)行2 d后污泥質(zhì)量濃度達(dá)到3 500 mg/L。將運(yùn)行時(shí)間調(diào)整為6 h一個(gè)周期，運(yùn)行參數(shù)按設(shè)計(jì)控制。

分析原污泥系統(tǒng)的生物相，結(jié)果表明，在接種培養(yǎng)開(kāi)始的前4 d，鏡檢中生物種類(lèi)豐富，生物數(shù)量隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而減少，當(dāng)運(yùn)行時(shí)間調(diào)整為6 h一個(gè)周期時(shí)，CASS池內(nèi) SV30為 20.5%，MLSS為4 224 mg/L，DO為2.0～3.5 mg/L，且鏡檢生物相中發(fā)現(xiàn)有楯纖蟲(chóng)、鐘蟲(chóng)、累枝蟲(chóng)、偶見(jiàn)漫游蟲(chóng)和輪蟲(chóng)，說(shuō)明活性污泥接種培養(yǎng)以及馴化基本完成。

系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后除BOD外其他指標(biāo)均未達(dá)到要求，出水COD質(zhì)量濃度為100 mg/L，SS質(zhì)量濃度為40 mg/L，氨氮質(zhì)量濃度為25 mg/L，TP質(zhì)量濃度為1.5 mg/L，TN質(zhì)量濃度為40 mg/L。

2.2 BOD的質(zhì)量濃度變化

系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后的進(jìn)出水BOD質(zhì)量濃度變化見(jiàn)圖2。

圖2 進(jìn)出水中BOD的質(zhì)量濃度變化Fig.2 Concentration change of BOD of inflow-outflow

運(yùn)行結(jié)果顯示，BOD的去除效果很好，出水中BOD的質(zhì)量濃度低于20 mg/L，去除率為80.4%，達(dá)到了GB 18918—2002一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 氨氮的質(zhì)量濃度變化

對(duì)出水中氨氮的質(zhì)量濃度進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)CASS池內(nèi)的MLSS達(dá)到4 000 mg/L時(shí)提高曝氣量到5.0 mg/L，出水氨氮質(zhì)量濃度為23.61 mg/L，其去除率僅為50%，效果并不明顯。分別對(duì)24個(gè)CASS池進(jìn)行分析，結(jié)果表明，部分CASS池出水氨氮質(zhì)量濃度較高，其可能原因是CASS池的泥齡較短，故采取暫停排泥、延長(zhǎng)泥齡的調(diào)整方式，待硝化效果轉(zhuǎn)好再排泥。調(diào)試過(guò)程中氨氮的質(zhì)量濃度變化情況見(jiàn)圖3。

圖3 進(jìn)出水中氨氮的質(zhì)量濃度變化Fig.3 Concentration change of NH4+－N of inflow-outflow

經(jīng)過(guò)4 d的調(diào)試后，出水中的氨氮質(zhì)量濃度基本穩(wěn)定在1.0 mg/L左右，其去除率達(dá)到97.83%，故延長(zhǎng)CASS池的污泥齡，能有效促進(jìn)硝化作用，提高氨氮的降解率，使出水中氨氮的質(zhì)量濃度達(dá)到GB 18918—2002一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 COD和SS的質(zhì)量濃度變化

出水的COD較高，其可能原因是:第一，CASS池的出水中含有大量的微生物，新生的微生物不能和菌膠團(tuán)絮凝，同時(shí)，大量的新生微生物的流失會(huì)導(dǎo)致SS的質(zhì)量濃度升高;第二，污泥活性較差，其中MLSS為4 224 mg/L，而MLVSS為1 141 mg/L，VSS/MLSS約為0.27。通過(guò)分析后，考慮采取如下措施:

(1)提高CASS池內(nèi)的有效微生物量，MLSS由4 000 mg/L提高到8 000 mg/L，使VSS增加一倍，同時(shí)調(diào)整CASS池工作的時(shí)序:進(jìn)水0.5 h、曝氣3 h、靜沉1 h、潷水1.5 h，以提高CASS池的工作效率。此外，在保證處理量不變的情況下，調(diào)整充水比為0.185，提高CASS池的有效容積，降低池內(nèi)負(fù)荷，提高對(duì)來(lái)水的抗沖擊能力。

(2)由于進(jìn)水的BOD較低，SS較高，為了降低SS的質(zhì)量濃度，使出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，考慮采用多個(gè)平流沉淀池同時(shí)運(yùn)行的方式，但增設(shè)的平流式沉淀池太多，會(huì)導(dǎo)致CASS池的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量降低，活性污泥灰分升高。經(jīng)計(jì)算，開(kāi)設(shè)6座平流式沉淀池，以化糞池污液作為外部碳源進(jìn)行投加，提高活性污泥的活性。

系統(tǒng)經(jīng)過(guò)穩(wěn)定運(yùn)行后，進(jìn)出水COD及SS質(zhì)量濃度變化曲線見(jiàn)圖4、5。

圖4 進(jìn)出水中COD質(zhì)量濃度變化Fig.4 Concentration change of COD of inflow-outflow

圖5 進(jìn)出水中SS質(zhì)量濃度變化Fig.5 Concentration change of SS of inflow-outflow

當(dāng)負(fù)荷控制為 0.016 kg/(kg·d)、MLSS、SV30和泥齡設(shè)計(jì)參數(shù)分別為7 000 mg/L、30%和35 d時(shí)，經(jīng)過(guò)半個(gè)月的穩(wěn)定運(yùn)行后活性污泥的絮凝體較大，其吸附性能和沉降性較好，對(duì)水中的污染物去除能力較高，且出水較為澄清，COD質(zhì)量濃度低于60 mg/L，去除率為87.5%，SS質(zhì)量濃度低于20 mg/L，去除率達(dá)97.14%，均達(dá)到GB 18918—2002一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 TN的質(zhì)量濃度變化

TN是出水水質(zhì)考核的重要指標(biāo)之一，在試運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)脫氮效果不好，總氮的去除率較低，僅為40%。調(diào)整CASS池工作的時(shí)序，減少曝氣時(shí)間至2.5 h，設(shè)置后置反硝化，時(shí)間為0.5 h。這樣，在厭氧區(qū)和曝氣區(qū)分別形成了一次反硝化，即在一個(gè)處理周期內(nèi)形成兩次反硝化:前置反硝化和后置反硝化，提高了TN的去除率。調(diào)整后的出水TN的變化曲線如圖6所示。

經(jīng)過(guò)調(diào)整后運(yùn)行5 d，出水中TN的質(zhì)量濃度低于20 mg/L，去除率為86.21%，達(dá)到 GB 18918—2002一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。

2.6 TP的質(zhì)量濃度變化

出水TP也在COD和SS達(dá)標(biāo)后通過(guò)一段時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行，每天以剩余污泥的定量排放形式使其小于1.0 mg/L，運(yùn)行7 d后各項(xiàng)出水指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，去除率為89.36%，標(biāo)志著群力污水處理廠調(diào)試結(jié)束。

圖6 進(jìn)出水中TN的質(zhì)量濃度變化Fig.6 Concentration change of TN of inflow-outflow

3結(jié)論

(1)經(jīng)過(guò)2個(gè)多月的調(diào)試運(yùn)行，群力污水處理廠按進(jìn)水0.5 h、曝氣2.5 h、靜沉1.5 h、潷水1.5 h的方式運(yùn)行，MLSS控制在7 000 mg/L左右，出水效果較好，運(yùn)行比較穩(wěn)定。

(2)工程運(yùn)行結(jié)果表明，CASS工藝能有效處理群力污水處理廠的污水，其中，CODCr去除率達(dá)87.5%，BOD去除率達(dá) 80.4%，氨氮去除率達(dá)97.83%，TN去除率達(dá) 86.21%，TP去除率達(dá)89.36%，SS去除率達(dá)97.14%。各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)B的標(biāo)準(zhǔn)，表明哈爾濱群力污水處理廠工藝調(diào)試及優(yōu)化調(diào)整成功。

［1］ 戴維良，程曉波，林 哲，等.上海市竹園第二污水處理廠的啟動(dòng)及污泥培養(yǎng)馴化［J］.中國(guó)給水排水，2009，25(4):92－95.

［2］ 甘冠雄，彭永臻，桂麗娟，等.CASS工藝改造與強(qiáng)化脫氮研究［J］.中國(guó)給水排水，2011(19):68－71.

［3］ 鄒嘉樂(lè)，張勝海，戚敏捷，等.湛江霞山污水處理廠CAST工藝的啟動(dòng)及調(diào)試［J］.中國(guó)給水排水，2011(14):98－101，104.

［4］ 魏復(fù)盛.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法［M］.4版.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

［5］ 馬 放，楊基先，魏 利，等.環(huán)境微生物圖譜［M］.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2011.

［6］ 韓洪軍.廢水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)與計(jì)算［M］.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2002.

［7］ 張自杰.廢水處理理論與設(shè)計(jì)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

(編輯 荀海鑫)

Start-up and optimization of CAST process in Harbin Qunli WWTP

LIU Li1，DAI Chunwei2
(1.Harbin Environmental Monitoring Detachment，Harbin 150076，China;2.Harbin Kangda Environment Protection Investment Co.Ltd.，Harbin 150070，China)

X703

A

1671－0118(2011)05－0364－04

2011－09－15

劉 莉(1964－)，女，黑龍江省哈爾濱人，研究方向:膜處理應(yīng)用，E-mail:queenliuli@163.com。