某污水处理厂工艺设计特点及运行管理

康达环保水务有限公司 河南 焦作 454000

近几年国家提出“绿水青山就是金山银山”的倡议,为了实现这一目标,政府对环保行业提出了更高的要求,对污水厂出水水质标准要求更高、更严。某污水处理厂原有的工艺设计已很难适应新的出水水质要求,尤其是TN、TP,因此升级提标势在必行。由于原污水处理厂无提标改造用地,市政府决定由原厂址沿污水总干管东移5公里同规模迁建提标。

1 工程概况

迁建提标工程位于市区东南,占地118亩,设计水量10×104m3/d,概算总投资2.08亿。收水范围主要为主城区生活污水。处理工艺“A/A/O生物池+混合沉淀+D型滤池过滤+高效杀菌剂消毒”。设计出水全面达到一级A标。污泥采用“预机械浓缩+深度板框压滤脱水”,压滤后污泥含水率为约50%。该工程2014年3月破土动工,2017年5月调试生产,2017年8月正式商业运行。

2 工艺设计

2.1 设计进、出水水质

表1 本工程设计进、出水水质如下表Tab.1 Design water quality of inlet and outlet of the project is as follows

2.2 工艺流程 根据原厂十几年的实际生产运行情况并结合目前环保水质要求,本次迁建提标在三个方面做了重点调整。一方面中心构筑物生物池:空间上增加了缺氧、厌氧池,设备上增加了8台内回流泵。保证了缺氧区及厌氧区有足够的停留时间,尽量使生物脱氮除磷发挥到最大,然后再辅助化学药剂除磷,从而降低直接生产运行成本;二方面增加了深度处理:D型滤池进一步去除悬浮物,接触消毒池杀菌去除粪大肠杆菌;三方面污泥脱水由带式压滤设计为板框压榨,含水率由原来的80%降低到50%,实现了污泥减量化。并且在预处理及板框车间分别设置了离子除臭和生物除臭系统。工艺流程图及主要构筑物介绍如下:

图1 工艺流程图Fig.1 Process flow chart

2.3 核心构筑物生物池 生物池是污水处理厂的核心区,利用运行设置的缺氧、厌氧、好氧的条件去除BOD5、COD、TN、TP等主要污染物。针对脱氮除磷问题,新系统生物池做了较大幅度的调整。该处理系统共设置了2个处理系列4个生物池,每座反应池均可独立按“A/A/O生物池”工艺运转。清池检修时,不需全部停产,只在进水量低时关闭待检修生物池,其它三座正常运行,方便维修。

生物池构造:每座反应池(4座)平面内净总尺寸为B*L=92.9m*78.0m。有效水深6.0m。单池池容21000m3,总池容84000m3。每池第一廊道分为7格,依次是第1格为前置缺氧区,最大日水力停留时间50min,第2.3格为厌氧区,停留时间为2.0h,第4、5、6、7格为后缺氧区,水力停留时间为3.7h。第二、三、四廊道为好氧区,占整个池容的63%,单廊道有效宽度为9.4m,最大日水力停留时间为11小时。生物池总停留时间17.5小时。

生物池水力流向:经预处理后的污水分别进入第1格(前缺氧区)、第2格(厌氧区1),进入第1格第2格的比例为30%-40%及60%-70%。从二沉池回流的活性污泥进入第1格,在第1格污水与外回流污泥混合,然后依次进入厌氧区、后置缺氧区。为保证缺氧厌氧状态,混合均匀,又不使污泥沉淀,在每个缺氧厌氧池内各设置了1台高速潜水搅拌器。经过缺氧厌氧反应的污水混合液推流式进入后面的3条好氧区廊道,在好氧区进行渐减曝气,最后流出生物池。为保证脱氮效果,增加缺氧区停留时间,在每座反应池好氧区末端(最后一条廊道)安装2台穿墙式内回流泵,内回流泵提升的混合污泥进入第四格(后缺氧区1)。

生物池内工艺参数:污泥浓度MLSS=3.5g/l;污泥负荷FW=0.070kgBOD5/kg MLSSd;泥龄:θ=12d;水力停留时间17.5小时。外回流比50%-100%,内回流比最大100%;好氧区曝气为微孔曝气充氧,设计气水比为6:1,

3 脱氮除磷工艺调整及药剂优化

随着国家对出水标准要求的提高,尤其是总氮总磷,污水处理厂的药剂消耗成本从原来的远低于电耗逐渐上升至与电耗持平甚至超出电耗。如何减少药剂投加量,降低运行成本,节能降耗,精细化管理是污水处理运行的核心所在。下面是我厂实际生产运行中挖潜增效的一些做法。

3.1 脱氮工艺调整及药剂优化 出水总氮为污水处理厂最难控制的指标。脱氮要求碳源充足、长时间缺氧环境、低曝气量、高浓度、高泥龄等条件。结合我市进水水质及工艺设计,合理调整工艺。由于当地进水指标不是太高,通过多次监测溶解氧和出水指标对比,降低风机风量,气水比控制在4:1。厌氧区溶解氧浓度控制在0.1mg/L以下,缺氧区0.3mg/L以下,硝化液回流溶解氧浓度控制在1.5mg/L以下,污泥浓度控制在4000-5000 mg/l,好氧区渐减曝气,8台内回流泵全部开启,内回流比在100%。因进水BOD5较低,在生物池进水口即前置缺氧区投加含有甲醇、乙酸等小分子微生物营养液补充碳源。平均每天需投加约10吨,该营养液COD值在25万mg/l左右,单价为850元/吨。每月碳源费用25.5万元。出水总氮维持在12mg/l左右,能确保稳定达标排放。

3.1.1 外部增效节能降耗 为降低药剂投加成本,我厂因地制宜,目前联系我市餐厨垃圾废液作为补充碳源。为提高碳源利用率,在进水口安装一座储存罐,现每天免费运送40吨餐厨废液至储存罐内,然后再均匀流入粗格栅前端。该餐厨垃圾投加半年多,出水总氮稳定达标,微生物营养液投加量降低至8吨/日,每月节省碳源费用5.1万元。

3.1.2 内部挖潜增效节能降耗 本厂与二厂共用一个市政管网,进水口在围墙内侧分开。理论上进水指标应该基本相同。但实际化验室进水监测报告显示:一厂进水总氮日均值要比二厂偏高8mg/l左右。经过整个工艺流程分析,两个厂共同使用的污泥板框压榨车间的压榨滤液全部排入一厂进水口,经分时段取样分析,板框压榨滤液是造成进水总氮偏高的主要原因。初期滤液总氮为46 mg/l,30分钟为80 mg/l,60分钟为160 mg/l,100分钟为208 mg/l,120分钟为283 mg/l。随着压榨时间的延长,滤液中总氮值逐渐升高。

分析结果得出结论:压榨初期滤液主要是污泥颗粒之间的空隙水,总氮含量略低。由于投加生石灰发热微生物细胞壁被破坏,并伴随着压榨机压力的增加,细胞内部的结合水逐渐被挤压出来。死亡的微生物体液内总氮含量很高,因此滤液内总氮含量也相应逐渐增加。

找出进水总氮偏高原因后,工艺进行调整。由于污水处理厂去除总氮无特效药剂,只有生物反硝化脱氮,因此工艺调整只能从进泥及压榨时间上来调整。每台压榨机每次投进95%含水率污泥60立方米左右,共六台压榨机。为避免高浓度总氮污水同时流入泵房冲击系统,造成出水总氮不稳定,浪费碳源投加。要求污泥车间六台压榨机错开时段进泥及压榨,高浓度压榨污水依次避开进水高峰均匀流量流入一厂系统,尽量降低出水总氮的波动值,从而减少碳源投加,每月可节约药剂费用约1万元。

3.2 除磷工艺药剂优化调整 本工程设计化学除磷加药点为两处:一处为生物池出水口,一处为混合反应池前端。除磷药剂选用性价比较高的聚合硫酸铁。

运行初期,除磷药剂投加在生物池出水口,每天投加10%的聚铁8吨左右,出水总磷0.2mg/l。但聚铁对二次提升泵叶轮腐蚀严重,更换威乐泵叶轮3.8万元,维修费用偏高。然后调整加药点,在混合反应池前端投加聚合硫酸铁。因城市来水量随居民生活波动很大,为避免药剂浪费,我厂增加了自控加药系统,根据中提泵启动台数实时自动调整加药量。目前每天投加聚铁5吨左右,出水总磷达到0.1mg/l,完全满足一级A标。

4 结论

迁建提标工程总投资2.08亿,在实际生产中,合理优化调整工艺,因地制宜降低药剂消耗,直接运行成本处于较低水平。吨水耗电量0.28kwh,吨水直接费用0.50元。四年来,该工程出水全因子能稳定达到一级A标,COD、NH3-N、BOD5等部分指标可达地表水四类标准。达标后的出水用作了本市景观河流水源和电厂冷却用水,提高了本市环境质量,为当地经济可持续发展做出了贡献。