污水處理廠運(yùn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)與優(yōu)化方案

污水處理廠運(yùn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)與優(yōu)化方案

廣東省一家工業(yè)轉(zhuǎn)移公園污水處理廠的設(shè)計(jì)規(guī)模為3.3萬(wàn)米3.5萬(wàn)元。廢水主要來(lái)自園區(qū)工廠的生產(chǎn)廢水和公園內(nèi)的廢水。由于該產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移園區(qū)位于珠三角重要水源地東江中上游,需執(zhí)行更加嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn),處理出水要求達(dá)到地表水Ⅲ的標(biāo)準(zhǔn)。本文所選的優(yōu)化方案針對(duì)該污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn),結(jié)合調(diào)試運(yùn)行狀況,并通過必要的工藝優(yōu)化措施,實(shí)現(xiàn)了出水達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的排放要求。1流程和主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)1.1運(yùn)轉(zhuǎn)管理單元該污水處理廠采用改良A2/O工藝和礫石濾池加人工濕地深度處理組合工藝,分為五個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)管理單元:污水提升及一級(jí)處理單元(包括粗格柵及提升泵房、細(xì)格柵、沉砂池);二級(jí)生物處理單元(生物池);二沉池、回流及污泥處理單元(脫水車間);礫石濾池和人工濕地深度處理單元;加氯消毒處理單元(加氯間)等。污水處理廠工藝流程如圖1所示。1.2污泥及礫石濾池填料表1為污水廠主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)。該污水處理廠整體工藝設(shè)計(jì)流量為30000m3/d,A2/O工藝生物池設(shè)計(jì)污泥濃度MLSS=2.0g/L,污泥齡8~10d,污泥負(fù)荷為0.0975kgBOD5/kgMLSS·d,容積負(fù)荷為0.195kgBOD5/m3·d。礫石濾池填料為石灰石填料,采用曝氣氧化的方式,氣水比1.5︰1,起到補(bǔ)充部分堿度進(jìn)一步強(qiáng)化硝化反應(yīng)的作用。濕地為垂直流人工濕地,布水負(fù)荷1.5m3/m2·d。2進(jìn)水有機(jī)物濃度從2009年11月至2010年6月,我們對(duì)污水廠實(shí)際進(jìn)水水量以及主要水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了分析檢測(cè),進(jìn)水流量、COD、BOD和SS等變化如圖2所示,NH3-N、、TN和TP等變化如圖3所示。由圖2可知,污水廠進(jìn)水流量波動(dòng)范圍較大(1.3萬(wàn)~2.3萬(wàn)m3/d),且遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計(jì)值。進(jìn)水COD(均值為99mg/L)、BOD5(均值為25.7mg/L)濃度較低,可生化性較差(BOD5/COD<0.3),屬于碳源受限型污水。該污水處理廠之所以進(jìn)水有機(jī)物濃度比較低,主要原因是該產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移園區(qū)引進(jìn)企業(yè)以高科技、低污染企業(yè)為主,其中電子信息產(chǎn)業(yè)和模具機(jī)械制造業(yè)為兩大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),所產(chǎn)生工業(yè)廢水污染物濃度較低。另一方面,由于工業(yè)園區(qū)內(nèi)生產(chǎn)區(qū)域雨水也需要收集處理,管網(wǎng)系統(tǒng)采用合流制,導(dǎo)致雨天進(jìn)水流量大幅度提高,進(jìn)水有機(jī)物濃度被稀釋至更低。由圖3可以看出,進(jìn)水中TN、TP和NH3-N濃度(均值為15.8mg/L、1.52mg/L、10.1mg/L)卻相對(duì)較高,導(dǎo)致進(jìn)水中BOD5/TN(均值為1.76)、BOD5/TP(均值為18.0)較一般城市污水處理廠更低。這便使得污水生物脫氮和生物除磷碳源不足的矛盾更加突出,從而使出水達(dá)到地表水III類的標(biāo)準(zhǔn)面臨碳源不足而影響到生物脫氮除磷的效果的問題。這種“進(jìn)水濃度低,出水要求高”的污水處理特點(diǎn)是具有代表性的。3工藝處理效果圖4反映了A2/O工藝和人工濕地出水COD、BOD、SS、NH3-N等的水質(zhì)情況,圖5反映了A2/O工藝出水和人工濕地出水TN、NO3-、NO2-和TP等的水質(zhì)情況。由圖4可以看出,A2/O工藝對(duì)COD、BOD和NH3-N的去除效果較好,出水可達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn);經(jīng)人工濕地后出水COD、BOD、SS和NH3-N去除率提高到89%、95%、91.8%和96.6%,平均濃度分別為9.9、1.02、9.8和0.3mg/L,均滿足地表水III類水排放要求;由圖5可以看出,整體工藝對(duì)TN和TP的去除效果不好,平均去除率僅為24.9%和47.3%,出水中硝酸鹽氮的濃度(均值為8.33mg/L)較高,出水TN和TP不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。造成整個(gè)工藝TN去除效果不理想的原因,顯然和系統(tǒng)碳源不足密切相關(guān)。應(yīng)該說,A2/O工藝生物池中硝化作用進(jìn)行得較徹底,進(jìn)水中的氨氮大部分轉(zhuǎn)化成硝酸鹽氮。但缺氧區(qū)的反硝化作用并不明顯,A2/O出水NO3-、NO2-濃度均比較高。經(jīng)人工濕地前的礫石濾池后,氨氮以及NO2-進(jìn)一步被轉(zhuǎn)化NO3-,但從濕地的出水水質(zhì)看,在相對(duì)缺氧的人工濕地內(nèi),NO3-并未被有效去除,這同樣與濕地內(nèi)碳源不足、反硝化差有關(guān)。A2/O工藝對(duì)TP的去除效果不理想,與系統(tǒng)污泥濃度低有很大的關(guān)系。因污水廠進(jìn)水有機(jī)物濃度低,加之實(shí)際進(jìn)水量遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值,造成系統(tǒng)有機(jī)容積負(fù)荷(實(shí)際容積負(fù)荷為0.025kgBOD5/m3·d)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值。污水廠調(diào)試運(yùn)行以來(lái),生物處理系統(tǒng)污泥濃度始終提高不上去(均值為700mg/L)。較低的污泥濃度又導(dǎo)致二次沉淀池內(nèi)難以形成有效的絮體沉淀,導(dǎo)致A2/O出水SS較高(如圖4),污泥流失嚴(yán)重,形成惡性循環(huán)。嚴(yán)重的碳源不足,影響了厭氧區(qū)磷的釋放,而生物池較低的污泥濃度又影響了系統(tǒng)的正常排泥,致使磷的去除率很低。4生物池特征特性及加藥系統(tǒng)的確定為了使整體工藝出水水質(zhì)可以穩(wěn)定地達(dá)標(biāo),在污水處理廠現(xiàn)有構(gòu)筑物的基礎(chǔ)上,考慮運(yùn)行費(fèi)用和工藝靈活性,提出以下優(yōu)化方案。(1)以強(qiáng)化反硝化為目標(biāo),在A2/O工藝缺氧段投加部分外碳源。碳源選擇一般污水處理廠廣泛采用的甲醇,投加量按每還原1gNO2-和1gNO3-分別需要消耗甲醇1.53g和2.47g計(jì),實(shí)際需投加甲醇量為289kg/d。(2)圍繞強(qiáng)化除磷,改善終沉池污泥沉降效果,減少污泥流失以及提高生物池污泥濃度的目的,在A2/O工藝生物池后采取后混凝的措施。選擇生物池出水口為加藥點(diǎn),以生物池出水口到配水井的管路(DN600)為“反應(yīng)器”,利用水體現(xiàn)有流速(0.7m/s),使絮凝劑和生物池出水得到充分的混合,在終沉池中完成絮凝沉降的過程。通過對(duì)聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵、硫酸亞鐵和PAM四種絮凝劑的小試研究,綜合考慮沉降效果和TP的去除情況,選擇聚合氯化鋁作為工程用藥劑,并確定其最優(yōu)投加量為10mg/L。(3)由工藝流程可以看出,優(yōu)化方案充分利用現(xiàn)有構(gòu)筑物,無(wú)需進(jìn)行任何土建改動(dòng),僅需增加兩套加藥裝置,如此可以顯著減低工程投資,且工藝運(yùn)轉(zhuǎn)較為靈活,可以根據(jù)實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)及時(shí)的調(diào)整加藥量。為實(shí)施和驗(yàn)證上述工藝優(yōu)化方案,設(shè)計(jì)加工并安裝了加藥系統(tǒng)。由于污水廠現(xiàn)進(jìn)水水量維持在20000m3/d左右,加藥系統(tǒng)按日處理水量20000m3設(shè)計(jì),裝置由儲(chǔ)藥池和加藥泵兩部分組成,儲(chǔ)藥池為高1.6m,底面直徑1.56m的圓柱形裝置,內(nèi)部有效容積為3m3。加藥泵為意大利SEKOSPRINGMS1系列機(jī)械隔膜計(jì)量泵,流量為5.5~460L/h,最大壓強(qiáng)為106Pa,沖程頻率為58、78、116次/min,裝置為24h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),調(diào)整流速控制加藥量。按照工藝優(yōu)化方案進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化并連續(xù)運(yùn)行近一個(gè)月后,整體工藝出水水質(zhì)穩(wěn)定,各項(xiàng)指標(biāo)均滿足地表III類水排放要求,表2為系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行后出水水質(zhì)情況。5污水廠污水處理系統(tǒng)的優(yōu)化方案當(dāng)前我國(guó)南方大部分污水處理廠由于進(jìn)水碳源不足普遍存在脫氮除磷效率低的問題,通過對(duì)該污水廠進(jìn)出水水質(zhì)分析和優(yōu)化方案的研究,得出以下結(jié)論和建議:(1)污水廠由于進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷較低,很難達(dá)到同時(shí)脫氮除磷的目的,可以通過補(bǔ)充外碳源強(qiáng)化反硝化進(jìn)行脫氮,輔助以化學(xué)方法進(jìn)行除磷,碳源和絮凝劑的選擇可以進(jìn)一步研究,使污水處理費(fèi)用降至更低水平。(2)污水廠污水處理系統(tǒng)經(jīng)過優(yōu)化運(yùn)行后,其出水水