康達(dá)環(huán)保水務(wù)有限公司 河南 焦作 454000

近幾年國(guó)家提出“綠水青山就是金山銀山”的倡議,為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),政府對(duì)環(huán)保行業(yè)提出了更高的要求,對(duì)污水廠出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求更高、更嚴(yán)。某污水處理廠原有的工藝設(shè)計(jì)已很難適應(yīng)新的出水水質(zhì)要求,尤其是TN、TP,因此升級(jí)提標(biāo)勢(shì)在必行。由于原污水處理廠無提標(biāo)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(biāo)。

1 工程概況

遷建提標(biāo)工程位于市區(qū)東南,占地118畝,設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)出水全面達(dá)到一級(jí)A標(biāo)。污泥采用“預(yù)機(jī)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(dòng)工,2017年5月調(diào)試生產(chǎn),2017年8月正式商業(yè)運(yùn)行。

2 工藝設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

表1 本工程設(shè)計(jì)進(jìn)、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(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況并結(jié)合目前環(huán)保水質(zhì)要求,本次遷建提標(biāo)在三個(gè)方面做了重點(diǎn)調(diào)整。一方面中心構(gòu)筑物生物池:空間上增加了缺氧、厭氧池,設(shè)備上增加了8臺(tái)內(nèi)回流泵。保證了缺氧區(qū)及厭氧區(qū)有足夠的停留時(shí)間,盡量使生物脫氮除磷發(fā)揮到最大,然后再輔助化學(xué)藥劑除磷,從而降低直接生產(chǎn)運(yùn)行成本;二方面增加了深度處理:D型濾池進(jìn)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(shè)計(jì)為板框壓榨,含水率由原來的80%降低到50%,實(shí)現(xiàn)了污泥減量化。并且在預(yù)處理及板框車間分別設(shè)置了離子除臭和生物除臭系統(tǒng)。工藝流程圖及主要構(gòu)筑物介紹如下:

圖1 工藝流程圖Fig.1 Process flow chart

2.3 核心構(gòu)筑物生物池 生物池是污水處理廠的核心區(qū),利用運(yùn)行設(shè)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(duì)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(shè)置了2個(gè)處理系列4個(gè)生物池,每座反應(yīng)池均可獨(dú)立按“A/A/O生物池”工藝運(yùn)轉(zhuǎn)。清池檢修時(shí),不需全部停產(chǎn),只在進(jìn)水量低時(shí)關(guān)閉待檢修生物池,其它三座正常運(yùn)行,方便維修。

生物池構(gòu)造:每座反應(yīng)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(shí)間50min,第2.3格為厭氧區(qū),停留時(shí)間為2.0h,第4、5、6、7格為后缺氧區(qū),水力停留時(shí)間為3.7h。第二、三、四廊道為好氧區(qū),占整個(gè)池容的63%,單廊道有效寬度為9.4m,最大日水力停留時(shí)間為11小時(shí)。生物池總停留時(shí)間17.5小時(shí)。

生物池水力流向:經(jīng)預(yù)處理后的污水分別進(jìn)入第1格(前缺氧區(qū))、第2格(厭氧區(qū)1),進(jìn)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(jìn)入第1格,在第1格污水與外回流污泥混合,然后依次進(jìn)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(gè)缺氧厭氧池內(nèi)各設(shè)置了1臺(tái)高速潛水?dāng)嚢杵鳌＝?jīng)過缺氧厭氧反應(yīng)的污水混合液推流式進(jìn)入后面的3條好氧區(qū)廊道,在好氧區(qū)進(jìn)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(shí)間,在每座反應(yīng)池好氧區(qū)末端(最后一條廊道)安裝2臺(tái)穿墻式內(nèi)回流泵,內(nèi)回流泵提升的混合污泥進(jìn)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(fù)荷FW=0.070kgBOD5/kg MLSSd;泥齡:θ=12d;水力停留時(shí)間17.5小時(shí)。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(shè)計(jì)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(guó)家對(duì)出水標(biāo)準(zhǔn)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(yuǎn)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(yùn)行成本,節(jié)能降耗,精細(xì)化管理是污水處理運(yùn)行的核心所在。下面是我廠實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)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(biāo)。脫氮要求碳源充足、長(zhǎng)時(shí)間缺氧環(huán)境、低曝氣量、高濃度、高泥齡等條件。結(jié)合我市進(jìn)水水質(zhì)及工藝設(shè)計(jì),合理調(diào)整工藝。由于當(dāng)?shù)剡M(jìn)水指標(biāo)不是太高,通過多次監(jiān)測(cè)溶解氧和出水指標(biāo)對(duì)比,降低風(fēng)機(jī)風(fēng)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(tái)內(nèi)回流泵全部開啟,內(nèi)回流比在100%。因進(jìn)水BOD5較低,在生物池進(jìn)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(yíng)養(yǎng)液補(bǔ)充碳源。平均每天需投加約10噸,該營(yíng)養(yǎng)液COD值在25萬mg/l左右,單價(jià)為850元/噸。每月碳源費(fèi)用25.5萬元。出水總氮維持在12mg/l左右,能確保穩(wěn)定達(dá)標(biāo)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(bǔ)充碳源。為提高碳源利用率,在進(jìn)水口安裝一座儲(chǔ)存罐,現(xiàn)每天免費(fèi)運(yùn)送40噸餐廚廢液至儲(chǔ)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(dá)標(biāo),微生物營(yíng)養(yǎng)液投加量降低至8噸/日,每月節(jié)省碳源費(fèi)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(gè)市政管網(wǎng),進(jìn)水口在圍墻內(nèi)側(cè)分開。理論上進(jìn)水指標(biāo)應(yīng)該基本相同。但實(shí)際化驗(yàn)室進(jìn)水監(jiān)測(cè)報(bào)告顯示:一廠進(jìn)水總氮日均值要比二廠偏高8mg/l左右。經(jīng)過整個(gè)工藝流程分析,兩個(gè)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(jìn)水口,經(jīng)分時(shí)段取樣分析,板框壓榨濾液是造成進(jìn)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(shí)間的延長(zhǎng),濾液中總氮值逐漸升高。

分析結(jié)果得出結(jié)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(xì)胞壁被破壞,并伴隨著壓榨機(jī)壓力的增加,細(xì)胞內(nèi)部的結(jié)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(yīng)逐漸增加。

找出進(jìn)水總氮偏高原因后,工藝進(jìn)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(jìn)泥及壓榨時(shí)間上來調(diào)整。每臺(tái)壓榨機(jī)每次投進(jìn)95%含水率污泥60立方米左右,共六臺(tái)壓榨機(jī)。為避免高濃度總氮污水同時(shí)流入泵房沖擊系統(tǒng),造成出水總氮不穩(wěn)定,浪費(fèi)碳源投加。要求污泥車間六臺(tái)壓榨機(jī)錯(cuò)開時(shí)段進(jìn)泥及壓榨,高濃度壓榨污水依次避開進(jìn)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(dòng)值,從而減少碳源投加,每月可節(jié)約藥劑費(fèi)用約1萬元。

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

運(yùn)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(duì)二次提升泵葉輪腐蝕嚴(yán)重,更換威樂泵葉輪3.8萬元,維修費(fèi)用偏高。然后調(diào)整加藥點(diǎn),在混合反應(yīng)池前端投加聚合硫酸鐵。因城市來水量隨居民生活波動(dòng)很大,為避免藥劑浪費(fèi),我廠增加了自控加藥系統(tǒng),根據(jù)中提泵啟動(dòng)臺(tái)數(shù)實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整加藥量。目前每天投加聚鐵5噸左右,出水總磷達(dá)到0.1mg/l,完全滿足一級(jí)A標(biāo)。

4 結(jié)論

遷建提標(biāo)工程總投資2.08億,在實(shí)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(yùn)行成本處于較低水平。噸水耗電量0.28kwh,噸水直接費(fèi)用0.50元。四年來,該工程出水全因子能穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo),COD、NH3-N、BOD5等部分指標(biāo)可達(dá)地表水四類標(biāo)準(zhǔn)。達(dá)標(biāo)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(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。