某污水處理廠工藝設計特點及運行管理

康達環(huán)保水務有限公司 河南 焦作 454000

近幾年國家提出“綠水青山就是金山銀山”的倡議,為了實現(xiàn)這一目標,政府對環(huán)保行業(yè)提出了更高的要求,對污水廠出水水質(zhì)標準要求更高、更嚴。某污水處理廠原有的工藝設計已很難適應新的出水水質(zhì)要求,尤其是TN、TP,因此升級提標勢在必行。由于原污水處理廠無提標改造用地,市政府決定由原廠址沿污水總干管東移5公里同規(guī)模遷建提標。

1 工程概況

遷建提標工程位于市區(qū)東南,占地118畝,設計水量10×104m3/d,概算總投資2.08億。收水范圍主要為主城區(qū)生活污水。處理工藝“A/A/O生物池+混合沉淀+D型濾池過濾+高效殺菌劑消毒”。設計出水全面達到一級A標。污泥采用“預機械濃縮+深度板框壓濾脫水”,壓濾后污泥含水率為約50%。該工程2014年3月破土動工,2017年5月調(diào)試生產(chǎn),2017年8月正式商業(yè)運行。

2 工藝設計

2.1 設計進、出水水質(zhì)

表1 本工程設計進、出水水質(zhì)如下表Tab.1 Design water quality of inlet and outlet of the project is as follows

2.2 工藝流程 根據(jù)原廠十幾年的實際生產(chǎn)運行情況并結合目前環(huán)保水質(zhì)要求,本次遷建提標在三個方面做了重點調(diào)整。一方面中心構筑物生物池:空間上增加了缺氧、厭氧池,設備上增加了8臺內(nèi)回流泵。保證了缺氧區(qū)及厭氧區(qū)有足夠的停留時間,盡量使生物脫氮除磷發(fā)揮到最大,然后再輔助化學藥劑除磷,從而降低直接生產(chǎn)運行成本;二方面增加了深度處理:D型濾池進一步去除懸浮物,接觸消毒池殺菌去除糞大腸桿菌;三方面污泥脫水由帶式壓濾設計為板框壓榨,含水率由原來的80%降低到50%,實現(xiàn)了污泥減量化。并且在預處理及板框車間分別設置了離子除臭和生物除臭系統(tǒng)。工藝流程圖及主要構筑物介紹如下:

圖1 工藝流程圖Fig.1 Process flow chart

2.3 核心構筑物生物池 生物池是污水處理廠的核心區(qū),利用運行設置的缺氧、厭氧、好氧的條件去除BOD5、COD、TN、TP等主要污染物。針對脫氮除磷問題,新系統(tǒng)生物池做了較大幅度的調(diào)整。該處理系統(tǒng)共設置了2個處理系列4個生物池,每座反應池均可獨立按“A/A/O生物池”工藝運轉(zhuǎn)。清池檢修時,不需全部停產(chǎn),只在進水量低時關閉待檢修生物池,其它三座正常運行,方便維修。

生物池構造:每座反應池(4座)平面內(nèi)凈總尺寸為B*L=92.9m*78.0m。有效水深6.0m。單池池容21000m3,總池容84000m3。每池第一廊道分為7格,依次是第1格為前置缺氧區(qū),最大日水力停留時間50min,第2.3格為厭氧區(qū),停留時間為2.0h,第4、5、6、7格為后缺氧區(qū),水力停留時間為3.7h。第二、三、四廊道為好氧區(qū),占整個池容的63%,單廊道有效寬度為9.4m,最大日水力停留時間為11小時。生物池總停留時間17.5小時。

生物池水力流向:經(jīng)預處理后的污水分別進入第1格(前缺氧區(qū))、第2格(厭氧區(qū)1),進入第1格第2格的比例為30%-40%及60%-70%。從二沉池回流的活性污泥進入第1格,在第1格污水與外回流污泥混合,然后依次進入?yún)捬鯀^(qū)、后置缺氧區(qū)。為保證缺氧厭氧狀態(tài),混合均勻,又不使污泥沉淀,在每個缺氧厭氧池內(nèi)各設置了1臺高速潛水攪拌器。經(jīng)過缺氧厭氧反應的污水混合液推流式進入后面的3條好氧區(qū)廊道,在好氧區(qū)進行漸減曝氣,最后流出生物池。為保證脫氮效果,增加缺氧區(qū)停留時間,在每座反應池好氧區(qū)末端(最后一條廊道)安裝2臺穿墻式內(nèi)回流泵,內(nèi)回流泵提升的混合污泥進入第四格(后缺氧區(qū)1)。

生物池內(nèi)工藝參數(shù):污泥濃度MLSS=3.5g/l;污泥負荷FW=0.070kgBOD5/kg MLSSd;泥齡:θ=12d;水力停留時間17.5小時。外回流比50%-100%,內(nèi)回流比最大100%;好氧區(qū)曝氣為微孔曝氣充氧,設計氣水比為6:1,

3 脫氮除磷工藝調(diào)整及藥劑優(yōu)化

隨著國家對出水標準要求的提高,尤其是總氮總磷,污水處理廠的藥劑消耗成本從原來的遠低于電耗逐漸上升至與電耗持平甚至超出電耗。如何減少藥劑投加量,降低運行成本,節(jié)能降耗,精細化管理是污水處理運行的核心所在。下面是我廠實際生產(chǎn)運行中挖潛增效的一些做法。

3.1 脫氮工藝調(diào)整及藥劑優(yōu)化 出水總氮為污水處理廠最難控制的指標。脫氮要求碳源充足、長時間缺氧環(huán)境、低曝氣量、高濃度、高泥齡等條件。結合我市進水水質(zhì)及工藝設計,合理調(diào)整工藝。由于當?shù)剡M水指標不是太高,通過多次監(jiān)測溶解氧和出水指標對比,降低風機風量,氣水比控制在4:1。厭氧區(qū)溶解氧濃度控制在0.1mg/L以下,缺氧區(qū)0.3mg/L以下,硝化液回流溶解氧濃度控制在1.5mg/L以下,污泥濃度控制在4000-5000 mg/l,好氧區(qū)漸減曝氣,8臺內(nèi)回流泵全部開啟,內(nèi)回流比在100%。因進水BOD5較低,在生物池進水口即前置缺氧區(qū)投加含有甲醇、乙酸等小分子微生物營養(yǎng)液補充碳源。平均每天需投加約10噸,該營養(yǎng)液COD值在25萬mg/l左右,單價為850元/噸。每月碳源費用25.5萬元。出水總氮維持在12mg/l左右,能確保穩(wěn)定達標排放。

3.1.1 外部增效節(jié)能降耗 為降低藥劑投加成本,我廠因地制宜,目前聯(lián)系我市餐廚垃圾廢液作為補充碳源。為提高碳源利用率,在進水口安裝一座儲存罐,現(xiàn)每天免費運送40噸餐廚廢液至儲存罐內(nèi),然后再均勻流入粗格柵前端。該餐廚垃圾投加半年多,出水總氮穩(wěn)定達標,微生物營養(yǎng)液投加量降低至8噸/日,每月節(jié)省碳源費用5.1萬元。

3.1.2 內(nèi)部挖潛增效節(jié)能降耗 本廠與二廠共用一個市政管網(wǎng),進水口在圍墻內(nèi)側分開。理論上進水指標應該基本相同。但實際化驗室進水監(jiān)測報告顯示:一廠進水總氮日均值要比二廠偏高8mg/l左右。經(jīng)過整個工藝流程分析,兩個廠共同使用的污泥板框壓榨車間的壓榨濾液全部排入一廠進水口,經(jīng)分時段取樣分析,板框壓榨濾液是造成進水總氮偏高的主要原因。初期濾液總氮為46 mg/l,30分鐘為80 mg/l,60分鐘為160 mg/l,100分鐘為208 mg/l,120分鐘為283 mg/l。隨著壓榨時間的延長,濾液中總氮值逐漸升高。

分析結果得出結論:壓榨初期濾液主要是污泥顆粒之間的空隙水,總氮含量略低。由于投加生石灰發(fā)熱微生物細胞壁被破壞,并伴隨著壓榨機壓力的增加,細胞內(nèi)部的結合水逐漸被擠壓出來。死亡的微生物體液內(nèi)總氮含量很高,因此濾液內(nèi)總氮含量也相應逐漸增加。

找出進水總氮偏高原因后,工藝進行調(diào)整。由于污水處理廠去除總氮無特效藥劑,只有生物反硝化脫氮,因此工藝調(diào)整只能從進泥及壓榨時間上來調(diào)整。每臺壓榨機每次投進95%含水率污泥60立方米左右,共六臺壓榨機。為避免高濃度總氮污水同時流入泵房沖擊系統(tǒng),造成出水總氮不穩(wěn)定,浪費碳源投加。要求污泥車間六臺壓榨機錯開時段進泥及壓榨,高濃度壓榨污水依次避開進水高峰均勻流量流入一廠系統(tǒng),盡量降低出水總氮的波動值,從而減少碳源投加,每月可節(jié)約藥劑費用約1萬元。

3.2 除磷工藝藥劑優(yōu)化調(diào)整 本工程設計化學除磷加藥點為兩處:一處為生物池出水口,一處為混合反應池前端。除磷藥劑選用性價比較高的聚合硫酸鐵。

運行初期,除磷藥劑投加在生物池出水口,每天投加10%的聚鐵8噸左右,出水總磷0.2mg/l。但聚鐵對二次提升泵葉輪腐蝕嚴重,更換威樂泵葉輪3.8萬元,維修費用偏高。然后調(diào)整加藥點,在混合反應池前端投加聚合硫酸鐵。因城市來水量隨居民生活波動很大,為避免藥劑浪費,我廠增加了自控加藥系統(tǒng),根據(jù)中提泵啟動臺數(shù)實時自動調(diào)整加藥量。目前每天投加聚鐵5噸左右,出水總磷達到0.1mg/l,完全滿足一級A標。

4 結論

遷建提標工程總投資2.08億,在實際生產(chǎn)中,合理優(yōu)化調(diào)整工藝,因地制宜降低藥劑消耗,直接運行成本處于較低水平。噸水耗電量0.28kwh,噸水直接費用0.50元。四年來,該工程出水全因子能穩(wěn)定達到一級A標,COD、NH3-N、BOD5等部分指標可達地表水四類標準。達標后的出水用作了本市景觀河流水源和電廠冷卻用水,提高了本市環(huán)境質(zhì)量,為當?shù)亟?jīng)濟可持續(xù)發(fā)展做出了貢獻。