福建某污水處理廠運行優(yōu)化分析及建議措施

游麗燕

(福建海峽環(huán)保集團股份有限公司，福建 福州 350014)

根據(jù)國家水污染防治行動計劃要求，福建某污水處理廠于2018年完成一級A提標改造，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A排放標準。出水水質(zhì)標準提高對污水處理廠的生產(chǎn)運行水平提出更高要求。本文以該污水處理廠為例，通過分析其處理工藝全過程水質(zhì)，開展不同功能區(qū)模擬實驗，確定污水廠運行過程中應重點關(guān)注控制的指標，提出運行優(yōu)化措施。

1 研究方法

1.1 樣品采集

福建某污水處理廠設(shè)計處理規(guī)模為10萬m3/d，采用AAO工藝，分2組運行，生物段總停留時間為11小時，于2018年完成一級A提標改造，設(shè)計進水水質(zhì)為：COD為300 mg/L、BOD5為150 mg/L、SS為200 mg/L、TN為45 mg/L、NH3-N為25 mg/L、TP為4 mg/L，處理后出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A排放標準。本文在2020年8月對進水段、預處理階段、生物處理階段以及出水段進行采樣分析，污水處理工藝流程及采樣點位設(shè)置如圖1所示。取樣期間污水處理廠工藝運行模式為：污水進水點分別為厭氧池A1、厭氧池A2和缺氧池A3，進水比約為35%∶30%∶35%，內(nèi)回流點為缺氧池A3，內(nèi)回流比為100%。

圖1 工藝流程及布點取樣圖

1.2 功能區(qū)指標優(yōu)化模擬實驗

對特定功能區(qū)內(nèi)活性污泥去除污染物的效能進行測試，進而評估污水處理廠生化工藝段不同功能區(qū)是否正常運行。測定指標主要有硝化速率、反硝化速率、潛力、釋磷潛力等。

實驗方法：取8L好氧池混合液，加入1.2 gNH4Cl，充分混合并將溶解氧濃度維持在2mg/L，間歇取樣，進行污泥硝化速率測定試驗；取4L缺氧池活性污泥及4L生化池進水，并加入1.2 g KNO3，進行反硝化速率測定試驗；取8 L缺氧池混合液，加入1.2 g的KNO3及2 g固體乙酸鈉，開展反硝化潛力測定試驗；取8L好氧池末端活性污泥并投加2 g乙酸鈉，攪拌并將溶解氧濃度維持在0 mg/L，開展釋磷潛力測定試驗。

1.3 混凝沉淀實驗

為研究不同除磷藥劑對出水總磷的去除效果，開展除磷混凝沉淀燒杯試驗。選取除磷藥劑為聚合氯化鋁(PAC，10%)、聚合氯化鋁鐵(PAFC，12%)、聚合硫酸鐵(PFS，11.6%)和聚合氯化鐵(PFC，38%)。對除磷藥劑進行配制，并投加到盛有生化池末端泥水混合液的燒杯，實現(xiàn)燒杯中有效除磷藥劑分別為0、3、6、9、12、15mg/L?；炷龡l件為：快速攪拌1min、中速攪拌3min、慢速攪拌10min，沉淀15min。

2 運行現(xiàn)狀分析

2.1 工藝全流程功能測試

工藝全流程功能測試是通過對污水處理全流程進行沿程布點取樣，檢測分析主要污染物的沿程變化特點，評估不同工藝段對污染物的去除效果。

2.1.1 溶解氧沿程變化情況

取樣檢測污水處理廠不同工藝段溶解氧情況，測試結(jié)果如圖2所示。從圖2可知，厭氧池A1和缺氧池A3溶解氧濃度分別為0.75mg/L和1.05mg/L，溶解氧濃度較高，無法形成厭缺氧環(huán)境。分析認為，進水及旋流沉砂池復氧嚴重導致厭氧池A1溶解氧濃度高，造成碳源無效損耗，且不利于厭氧釋磷反應。缺氧池A3為內(nèi)回流點，內(nèi)回流攜帶的溶解氧破壞了缺氧環(huán)境，會造成碳源無效損耗。

圖2 DO沿程變化情況

2.1.2 COD沿程變化情況

如圖3所示，進水COD濃度約為151mg/L，SCOD為57 mg/L，SCOD占比低，僅為38%。旋流沉砂池復氧較嚴重，COD濃度進一步降至116mg/L。進入生化池后，COD濃度始終維持在20 mg/L以下，出水COD可實現(xiàn)一級A標準的穩(wěn)定達標排放。

圖3 COD沿程變化情況

2.1.3 不同形態(tài)氮沿程變化情況

圖4 不同形態(tài)氮沿程變化情況

2.1.4 不同形態(tài)磷沿程變化情況

圖5 不同形態(tài)磷沿程變化情況

2.2 不同功能區(qū)活性污泥性能分析

2.2.1 硝化速率

2.2.2 反硝化速率及潛力

圖6 活性污泥反硝化速率曲線

2.2.3 厭氧釋磷潛力

2.3 混凝沉淀試驗

從圖7可知，有效質(zhì)量除磷藥劑投加量相同條件下，PFS除磷效率最高，其次為PAC，PAFC和PFC除磷效果較差。PFS對磷酸鹽去除效果好的原因可能是因為鐵鹽可形成更大的礬花，挺高的網(wǎng)捕效果，沉淀效果好。

圖7 相同有效含量條件下不同除磷藥劑除磷效果對比

3 運行優(yōu)化建議

①為降低化學除磷藥劑費用，可將除磷藥劑PAC更換為PFC。

②旋流沉砂池出水至生化池進水管段存在跌水，導致生化池進水復氧嚴重，建議對該管段進行改造，降低進水復氧程度。

③在確保NH3-N硝化程度高的情況下，建議將好氧池曝氣量控制在較低水平，降低內(nèi)外回流溶解氧濃度。

④進旋流沉砂池復氧嚴重、內(nèi)回流溶解氧含量高，建議內(nèi)回流點調(diào)整至厭氧池A1，將A1池調(diào)整為消氧區(qū)，進水調(diào)整到厭氧池A2，減少內(nèi)回流攜帶溶解氧對進水攜帶碳源的消耗，同時為后續(xù)生物脫氮提供良好的缺氧條件。