段開放 萬銀霞 楊 樂

(河南心連心化肥有限公司河南新鄉(xiāng)453731)

IMC污水處理系統(tǒng)運行總結(jié)

段開放 萬銀霞 楊 樂

(河南心連心化肥有限公司河南新鄉(xiāng)453731)

1 IMC工藝特點

(1) 根據(jù)反應(yīng)動力學(xué)理論，生物作用于有機(jī)基質(zhì)的反應(yīng)速率與基質(zhì)濃度呈一級動力學(xué)反應(yīng)，IMC是按時間作推流的，即隨著污水在池內(nèi)反應(yīng)時間的延長，基質(zhì)濃度由高到低，是一種典型的時間推流型反應(yīng)器。從選擇器理論可知，其擴(kuò)散系數(shù)最小，不存在濃度返混作用。在每個運行周期的充水階段，IMC反應(yīng)池內(nèi)的污水濃度高，生物反應(yīng)速率也大，故反應(yīng)池單位容積處理效率高于完全混合型反應(yīng)池以及不完全推流式反應(yīng)池。

(2) 由于IMC反應(yīng)池內(nèi)的活性污泥交替處于厭氧、缺氧和好氧狀態(tài)，因此，具有脫氮、除磷的功效；而A/O法(厭氧好氧工藝法)要使脫氮率達(dá)75%以上，其污泥回流量須為數(shù)倍的進(jìn)水量，動力消耗很大。由于IMC法運行是在同一反應(yīng)池內(nèi)進(jìn)行的，池內(nèi)污泥濃度最大，因此，IMC法的脫氮效率不但高而且穩(wěn)定。

(3) IMC法的運行效果穩(wěn)定，既無完全混合型反應(yīng)池中的跨越流，也無接觸氧化法中的溝流。

(4) 在運行初期，IMC反應(yīng)池內(nèi)BOD5(5 d生化需氧量)濃度高，而DO(溶解氧)濃度較低，即存在著較大的氧傳遞推動力，故在相同的曝氣設(shè)備條件下，IMC法可以獲得更高的氧傳遞效率。

(5) IMC反應(yīng)池中BOD5濃度梯度的存在有利于抑制絲狀菌的生長，能克服傳統(tǒng)活性污泥法常見的污泥膨脹問題。

(6) 池型采用了完全混合式，抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)。

(7) 按照水力學(xué)的觀點，活性污泥的沉降，以在完全靜止?fàn)顟B(tài)下效果為佳。IMC法幾乎是在靜止?fàn)顟B(tài)下沉降，故沉降的時間短，效率高。

(8) IMC法可根據(jù)來水的水溫、水量、水質(zhì)情況調(diào)節(jié)運行工況，以適應(yīng)不同情況的運行要求。

(9) 利用控制閥、溶氧儀、pH儀、自動記時器及可編程序控制器等設(shè)備，可使IMC污水處理系統(tǒng)的運行過程實現(xiàn)全自動化。

2 污水來源及流程

生活用水：污水處理裝置界區(qū)周圍設(shè)有地下生活給水管線以及供洗碗、洗手等用水，水壓約0.4 MPa。地面沖洗水、沖廁所水及洗滌水等生活污水通過重力經(jīng)地下管網(wǎng)送往污水處理崗位，生活污水進(jìn)水口標(biāo)高為-4.0 m。

生產(chǎn)用水：設(shè)有地下生產(chǎn)給水管線，水質(zhì)符合工業(yè)用水水質(zhì)要求，水壓約0.4 MPa，水量可滿足污水處理裝置的用水要求。本裝置所接收的生產(chǎn)廢水分別為氣化灰水(約100 m3/h)、尿素解析廢液(30 m3/h左右)等崗位，廢水提壓后經(jīng)管線送往污水處理崗位。

反應(yīng)池排泥及沉淀調(diào)節(jié)池排泥均進(jìn)入污泥濃縮池，經(jīng)濃縮后由污泥泵送至污泥脫水機(jī)，形成一套完整的污泥處理系統(tǒng)。脫水后的泥餅含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)約80%，上清液及濾液均自流入調(diào)節(jié)池循環(huán)處理。

3 工藝原理

IMC工藝，即序批式活性污泥法，利用微生物來分解有機(jī)物，從而達(dá)到凈化污水的目的。采用硝化-反硝化生化處理技術(shù)(適時補(bǔ)充碳源、NaOH)去除COD、氨氮(NH3- N)等污染物，確保處理后污水達(dá)標(biāo)排放。

該崗位設(shè)5座IMC反應(yīng)池進(jìn)行間歇多循環(huán)反應(yīng)(每天操作3個循環(huán)，每個循環(huán)8 h)。該工藝通過在單個池內(nèi)多次重復(fù)進(jìn)行的曝氣、攪拌，最后進(jìn)行沉淀、排放(排水、排泥)，創(chuàng)造好氧、缺氧、厭氧環(huán)境，利用好氧、兼氧、厭氧微生物分解有機(jī)物和脫除氨氮。

3.1 曝氣階段(好氧)

(1) 有機(jī)物的分解反應(yīng)：

(2) 硝化反應(yīng)：

(1)

(2)

式(1)與式(2)合并：

(3)

3.2 攪拌階段(厭氧)

(1) 反硝化脫氮反應(yīng)(需補(bǔ)加碳源——甲醇)：

(4)

(5)

式(4)與式(5)合并：

(6)

(2) 廢水因C/N低，需補(bǔ)充碳源。補(bǔ)加甲醇濃度公式如下：

甲醇濃度=2.47No+1.53Nj+0.87DO

在生化反應(yīng)過程中，硝化反應(yīng)降低水中堿度，脫氮反應(yīng)可提高水中堿度，且根據(jù)計算可得知[H+]>[OH-]，故總反應(yīng)過程pH會降低，故在5座IMC反應(yīng)池加入NaOH用以調(diào)節(jié)pH。

3.3 硝化反應(yīng)的影響因素及控制

(1)溶解氧。曝氣階段的溶解氧質(zhì)量濃度一般控制在2～4 mg/L，因為硝化菌可忍受的溶解氧質(zhì)量濃度極限在0.5～0.7 mg/L，當(dāng)溶解氧質(zhì)量濃度低于2 mg/L條件下時，氮可以完全被硝化，但需要較長的污泥停留時間，因此一般應(yīng)維持混合液的溶解氧質(zhì)量濃度在2～4 mg/L，但高于該指標(biāo)會提高溶解氧對生物絮體的穿透力，進(jìn)而降低反應(yīng)的硝化速率。

(2)pH。硝化反應(yīng)的最佳pH范圍是7.5～8.6，超出這個范圍硝化反應(yīng)的速率會明顯降低，低于6.5或高于9.5時，硝化反應(yīng)將停止進(jìn)行。

(3)溫度。硝化反應(yīng)溫度應(yīng)控制在20～30 ℃，溫度低于15 ℃時，硝化反應(yīng)速度迅速降低；溫度在12～14 ℃時，系統(tǒng)中會出現(xiàn)亞硝酸鹽的積累；溫度在15～35 ℃時，硝化反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快；溫度達(dá)到30 ℃后，蛋白質(zhì)的變性會降低硝化菌的活性，硝化反應(yīng)增速幅度變小。

3.4 反硝化反應(yīng)的影響因素及控制

(2) 溫度。反應(yīng)溫度在20～40 ℃為宜，當(dāng)反應(yīng)溫度低于15 ℃時，細(xì)菌的代謝速率明顯受抑制。

(3)pH。反應(yīng)pH在7.0～8.0為宜，當(dāng)pH小于7.0或大于8.0時，反硝化反應(yīng)將受到強(qiáng)烈抑制。

(4)碳源。當(dāng)污水中C/N較低時(一般要求BOD5/TN>3)，水中碳源無法滿足細(xì)胞合成的需要，需添加碳源。以甲醇為碳源時，反硝化反應(yīng)速率較高，且分解產(chǎn)物為CO2和H2O，不留任何難以降解的中間產(chǎn)物。

4 處理效果

污水處理效果見表1。

經(jīng)檢測，污水處理站對氨氮、懸浮物、氰化物、COD、硫化物、總氮和揮發(fā)酚平均去除率分別為99.9%，85.9%，80.6%，88.7%，66.7%，97.7%和56.0%，雖然部分污染物去除率較低，但整體去除效果比較理想。

5 運行成本

因為日常NaOH和甲醇的投加量需根據(jù)來水水質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整，在降總氮過程中為了促進(jìn)反硝化反應(yīng)，甲醇的投加量比較大，會造成處理成本較高(約為4.52元/m3)。

表1 污水處理效果

注：1)硫化物檢出限為0.02 mg/L。

6 運行控制心得

污泥其實就是微生物，微生物是以菌落的形式組合進(jìn)行反應(yīng)的，因此，為了保證出水水質(zhì)合格，必須有足夠的條件及適當(dāng)?shù)臓I養(yǎng)源，才能滿足微生物的需求。在惡劣環(huán)境下，微生物雖然能進(jìn)行優(yōu)勝劣汰，但在出水方面就變得不易控制了。

IMC工藝技術(shù)流程簡單，PLC控制系統(tǒng)及相關(guān)儀表設(shè)置合理，抗沖擊能力強(qiáng)，僅設(shè)置生化處理單元，同時可完成反應(yīng)、沉淀、排水和排泥功能，操作簡便，勞動定員大大減少。

此外，對總氮的去除率高，在進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度達(dá)300 mg/L(實際工程中有時達(dá)400 mg/L)時，氨氮去除率高達(dá)98%左右，可確保出水達(dá)標(biāo)。氨氮廢水經(jīng)IMC脫氮技術(shù)處理后，主要產(chǎn)物為N2和CO2，不會造成二次污染。

2016- 01- 26)