某工業(yè)園區(qū)污水處理廠,主要服務(wù)范圍為所在工業(yè)園內(nèi)居民生活區(qū)、精細化工區(qū)、海洋裝備制造區(qū)、石油化工區(qū),設(shè)計處理規(guī)模為5x104m3/d。進廠污水中,工業(yè)廢水占90%以上,且進水可生化性極差、水質(zhì)復(fù)雜多變、部分指標超標嚴重,原處理工藝無法保障出水水質(zhì)穩(wěn)定達標。
隨著工業(yè)園區(qū)不斷發(fā)展以及對環(huán)境要求的逐步提高,該污水處理廠不僅亟需解決如此復(fù)雜的現(xiàn)狀問題,也面臨著提標改造的嚴峻任務(wù)。根據(jù)相關(guān)要求,該污水處理廠于2015年11月完成了提標改造。結(jié)合該污水廠實際進水水質(zhì)和工業(yè)園區(qū)發(fā)展情況,確定了設(shè)計進水水質(zhì),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)—級A排放標準及廣東省地方標準《水污染物排放限值》(DB44/26—2001)二時段一級標準的較嚴值,具體進、出水水質(zhì)見表1。
一、提標改造前概況
1.1 運行情況
該廠原采用A/O微孔曝氣氧化溝工藝,工藝流程為“污水—粗格柵及提升泵房—細格柵及旋流沉砂池—A/O微孔曝氣氧化溝—沉淀池—紫外線消毒間—排放”。出水排放標準執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)二級排放標準及廣東省地方標準《水污染物排放限值》(DB44/26—2001)二時段二級標準的較嚴值。
1.2 存在問題
?、俑?a href="http://jintianmj.com/" target="_blank" class="keylink">水質(zhì)指標均無法穩(wěn)定達到提標后的水質(zhì)標準,尤其是COD和氮的處理難度較大:原處理工藝中,進水難生物降解或不可生物降解COD比例較高,出水COD不穩(wěn)定;進水氨氮波動較大,出水氨氮、TN不穩(wěn)定。
?、谶M水不利于生化處理:水質(zhì)波動較大,成分復(fù)雜,可能存在有毒有害物質(zhì),有機物和氨氮沖擊負荷大;可生化性極差,碳源不足,進水B0D5普遍低于30mg/L,B/C值小于0.3,極端B/C值低于0.1;管網(wǎng)存在海水倒灌的問題,氯離子濃度偏高(271~4191mg/L),對活性污泥生長繁殖抑制較大。
③氧化溝活性污泥濃度偏低、活性極差:因進水水質(zhì)原因,氧化溝活性污泥MLVSS濃度約為1000mg/L,SVI約為30mL/g,污泥活性極差。
?、苎趸瘻洗嬖谒浪畢^(qū),有效池容利用不足:氧化溝轉(zhuǎn)角導(dǎo)流墻設(shè)計和推流器布置不合理,導(dǎo)致轉(zhuǎn)角區(qū)域存在死水區(qū)。
二、提標改造方案
2.1 工藝流程
本提標改造工程關(guān)注的重點應(yīng)為COD和TN的去除,改造總體思路如下:
?、購娀到釩OD:在優(yōu)化氧化溝生物處理的基礎(chǔ)上,通過增加混凝沉淀、膜過濾、臭氧催化氧化及活性炭吸附等工藝去除難降解COD。
?、趶娀锩摰荷锩摰悄壳白顬榻?jīng)濟可行的工藝路線。為此必須保證生物系統(tǒng)一定的污泥量,因此在氧化溝增加MBBR工藝(流動床生物膜反應(yīng)器)維持合理的污泥濃度、增強硝化效果,并增設(shè)污泥內(nèi)回流泵增強反硝化。為保障良好的反硝化效果,增加碳源投加設(shè)施。
③控制進水水質(zhì):工業(yè)園區(qū)內(nèi)企業(yè)廢水排放需逐步嚴格執(zhí)行相關(guān)排放標準。
根據(jù)上述改造思路,確定改造后的生產(chǎn)工藝為“MBBR氧化溝+混凝沉淀+超濾+臭氧催化氧化(輔以活性炭吸附)”,工藝流程如圖1所示。
2.2 方案及參數(shù)
①氧化溝(改造)
原氧化溝為A/O工藝,總停留時間為15.1h,池容滿足生物脫氮除磷要求,但由于進水有機物濃度偏低、可生化性較差,為此在氧化溝中增加MBBR工藝,在氧化溝內(nèi)投加懸浮填料:好氧段停留時間為9.8h,將其分為兩部分,其中一部分投加懸浮填料3400m3,填料投加比為35%。
原氧化溝內(nèi)采用回流門控制內(nèi)回流,回流效果不理想,增加混合液內(nèi)回流栗強化反硝化效果,每組池子分別設(shè)置2臺穿墻泵,單泵(Q=213I7s,混合液內(nèi)回流比可達150%。為改善氧化溝水力條件,在原轉(zhuǎn)角處進行導(dǎo)流墻改造,拆除導(dǎo)流墻共24處,新建12處導(dǎo)流墻。同時,增加8臺推流器,單機功率為3.1kW。
?、诩渌拔勰嗷亓鞅梅?改造)
原集配水井土建規(guī)模為10x104m3/d,設(shè)備規(guī)模為5x104m3/d,配備2臺回流污泥泵(1用1備),單泵流量為1100m3/h,回流比為53%,偏小。本工程增設(shè)2臺污泥回流滎,單滎流量為1100m3/h,加上已有2臺回流栗,2用2備,均回流至氧化溝內(nèi),提高污泥回流比最大至100%,以提高氧化溝的抗沖擊負荷能力。
③二次提升泵房(新建)
沉淀池出水經(jīng)二次提升泵房提升后接人高效沉淀池。二級提升采用潛水離心泵。設(shè)計規(guī)模:5x104m3/d,總變化系數(shù)fc=1.38。配備4臺潛水離心泵(3用1備),單泵(Q=1100m3/h,P=28kW。
?、芨咝С恋沓?新建)
沉淀池出水經(jīng)二次提升泵房提升后接人高效沉淀池,進一步去除懸浮物、BOD5、COD、重金屬、乳化油等其他工業(yè)廢水污染物和化學除磷。設(shè)計規(guī)模為5x104m3/d,總變化系數(shù)心=1.38,并考慮膜過濾車間20%(膜反洗排水和溢流水)的回流量。高峰時表面負荷為12.4m3/(m2•h),平均時表面負荷為9.4m3/(m2•h),有效水深為6.25m?;炷齽㏄AC投加量為40mg/L,絮凝劑PAM投加量為0•1mg/L。并輔以粉末活性炭投加,水質(zhì)異常時去除生物無法降解的溶解性有機物和痕量重金屬,投加量為125kg/h,最大粉末活性炭投加量為60mg/L。
?、菽み^濾車間(新建)
該單元是本次提標改造的核心處理單元。超濾膜系統(tǒng)采用浸沒式聚偏氟乙烯(PVDF)簾式中空纖維膜,設(shè)計產(chǎn)水能力為5x104m3/d,總變化系數(shù)h=1.38,膜平均孔徑為0.02〜0.04,名義通量為31.017(m2.h),跨膜壓差(TMP):0~35kPa。分為8個膜單元、每個膜單元4個膜組器,共計32個膜組器,總膜面積為67200m2
?、蕹粞醮呋趸佑|池(新建)
該單元用于降解剩余的難降解有機污染物,具備消毒、氧化、脫色等多種功能。設(shè)計規(guī)模:5x104m3/d,總變化系數(shù)心=1.38,6座反應(yīng)池,單池水力停留時間為1h,單池催化劑接觸時間為0.5h,正常濾速為5.13m/h,強制濾速為6.16m/h。采用周期性氣水沖洗方式,沖洗周期為1次/15d,沖洗程序:氣沖—氣水沖—水沖,沖洗強度:氣沖15L/(m2.s),水沖12L/(m2.s)。
三、運行效果及分析
提標改造投產(chǎn)前、后七年多來處理系統(tǒng)對各水質(zhì)指標的處理情況和運行效果見表2。
3.1 對COD的去除效果
由表2可見,改造前進水COD平均值為143mg/L,出水COD平均值為47.3mg/L,平均去除率為66.1%;改造后進水COD平均值為145mg/L,出水COD平均值為26.0mg/L,平均去除率為80.4%,出水COD穩(wěn)定達標。
改造前,由于進水水質(zhì)復(fù)雜、可生化性差,系統(tǒng)微生物活性較差,且無法去除難生物降解的有機物,對COD的處理無法穩(wěn)定達標,且出水水質(zhì)波動較大;改造后,通過投加碳源(乙酸)提高了水質(zhì)可生化性,改造導(dǎo)流墻改善了水力條件,氧化溝的污泥濃度由1500mg/L提高到了3500mg/L;通過MBBR工藝形成了復(fù)合式生化系統(tǒng),在懸浮活性污泥與懸浮填料表面的生物膜的共同作用下,大大提高了系統(tǒng)的抗沖擊負荷能力;后續(xù)又經(jīng)過高效沉淀池的混凝沉淀(輔以活性炭吸附)、超濾膜系統(tǒng)的過濾、臭氧催化氧化池的臭氧和羥基自由基(*OH)的強氧化能力將水中殘留的難降解有機物進一步氧化分解,使得出水COD穩(wěn)定達標。
3.2 對NH3-N的去除效果
由表2可見,改造前進水NH3-N平均值為10_3mg/L,出水NH3-N平均值為2.29mg/L,平均去除率為83.8%;改造后進水NH3-N平均值為3.5mg/L,出水NH3-N平均值為0.41mg/L,平均去除率為86.7%,出水NH3-N穩(wěn)定達標。
改造前,系統(tǒng)對氨氮的去除效果并不穩(wěn)定,當發(fā)生進水氨氮沖擊時,出水氨氮濃度會隨之提高,系統(tǒng)抗沖擊能力較差。改造后,進水氨氮較改造前降低了6.8mg/L,水質(zhì)波動也大幅減小,但去除率卻比改造前提高了。除了通過加大碳源投加量改善活性污泥生物活性外,還通過在好氧池投加懸浮填料,保證污泥齡較長的硝化細菌可以較好地保留在填料上,進而強化了硝化性能,使得系統(tǒng)的抗沖擊能力提升,處理效果提升。
3.3 對TN的去除效果
由表2可見,改造前進水TN平均值為16.8mg/L,出水TN平均值為9.2mg/L,平均去除率為43.8%;改造后進水TN平均值為11.8mg/L,出水TN平均值為3.8mg/L,平均去除率為68.0%,出水TN穩(wěn)定達標。
改造前,由于進水可生化性較差,進水B0D5/TN平均值僅為2.67,碳源不足是脫氮效率偏低的重要原因;另外,原氧化溝內(nèi)采用缺氧區(qū)到好氧區(qū)的回流門控制內(nèi)回流,回流效果不理想,導(dǎo)致好氧區(qū)的硝酸鹽氮無法回流到缺氧區(qū)進行反硝化。改造后,通過投加80mg/L的乙酸,為反硝化提供了充足的碳源;在氧化溝缺氧區(qū)到好氧區(qū)增加了混合液內(nèi)回流栗,將好氧區(qū)的硝酸鹽氮回流到缺氧區(qū)進行反硝化;另外,MBBR工藝提升硝化效率也促進了反硝化效果,強化了脫氮效果。
3.4 對TP的去除效果
由表2可見,改造前進水TP平均值為3.24mg/L,出水TP平均值為1.12mg/L,平均去除率為61.2%;改造后進水TP平均值為2.42mg/L,出水TP平均值為0.19mg/L,平均去除率為90.8%,出水TP穩(wěn)定達標。
改造前,主要依賴生物除磷,進水bod5/tp平均值僅為13.8,碳源依然偏低;活性污泥有機成分偏低,容易沉降,同時原氧化溝部分導(dǎo)流墻設(shè)計不合理,存在水力死角,導(dǎo)致大量活性污泥沉降到氧化溝池底,污泥脫水量嚴重偏低,因此生物聚磷后吸附在污泥中無法及時排出系統(tǒng),除磷效率很不理想。改造后,一方面通過投加乙酸為生物除磷提供了足夠的碳源,改善了污泥活性,另一方面對原氧化溝轉(zhuǎn)角處導(dǎo)流墻進行了改造、增加了8臺推流器,水力條件大幅改善,活性污泥流動均勻,污泥沉降問題得到了解決;同時,由于懸浮填料可以富集并固定泥齡較長的硝化細菌,通過MBBR的泥齡分置功能保證了系統(tǒng)以短泥齡運行,通過強化排泥保證除磷效果;除了強化生物除磷,考慮到進水TP波動較大,利用高效沉淀池投加硫酸鋁和PAM對生物除磷無法去除的磷酸鹽進行化學除磷,充分保障了出水TP穩(wěn)定達標。
3.5 對SS的去除效果
由表2可見,改造前進水SS平均值為96mg/L,出水SS平均值為11mg/L,平均去除率為88.1%;改造后進水SS平均值為93mg/L,出水SS平均值為2rng/L,平均去除率為97.5%,出水55穩(wěn)定達標。
改造前,由于系統(tǒng)進水可生化性差,污泥活性偏低,絮凝沉淀效果較差,雖然投加了PAC/PAM輔助混凝,出水SS仍然偏髙。改造后,通過上述改造措施,強化了生化系統(tǒng);新建了高效沉淀池,進一步強化了混凝沉淀;新建了超濾膜池,膜平均孔徑為0.02〜0.04pm,可攔截生物處理和混凝沉淀未能沉降的顆粒、膠體、大分子有機物等物質(zhì),充分地保障了出水SS的穩(wěn)定達標。
四、經(jīng)濟效益分析
該廠提標改造工程總投資為1.33億元。提標改造前單位電耗為0.20kW•h/m3,提標改造后單位電耗為0.35kW•h/m3;提標改造前藥費為0.02元/m3,提標改造后藥費為0.67元/m3。
五、結(jié)論
該提標改造工程針對工業(yè)園區(qū)進廠水可生化性差、難生物降解有機物含量高、水質(zhì)波動大等特點,在原有二級處理工藝基礎(chǔ)上進行改造,采用了“MBBR氧化溝+混凝沉淀+超濾+臭氧催化氧化(輔以活性炭吸附)”工藝。該工藝首先采用MBBR技術(shù)對氧化溝進行改造,強化生物降解有機物和脫氮除磷的能力,然后通過“混凝沉淀+超濾”單元進一步去除水中有機物和懸浮物,最后采用臭氧催化氧化工藝徹底去除難降解有機物。提標改造投產(chǎn)后三年多來,該工藝實現(xiàn)了穩(wěn)定達標運行,效果理想,對類似工業(yè)園區(qū)污水處理廠的工藝選型具有借鑒意義。( >
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