工業(yè)污水處理一級A達標排放的關鍵因素分析與運行控制
銀川市第三污水處理廠一期工程始建于2003年3月,2004年7月投產,設計日處理污水量50000m3,采用卡魯塞爾2000氧化溝工藝,執(zhí)行國家二級排放標準(GB18918-2002)。隨著城市不斷發(fā)展,污水量急劇增加,原有污水處理設施及排放標準已經無法滿足社會、環(huán)境要求,迫切需要擴建及提標改造。升級改造工程2013年10月立項建設,2015年7月30日建成投產運行,日處理污水規(guī)模達到100000m3,采用變形式氧化溝+深度處理工藝,由二級排放標準提升到一級A排放標準(GB18918-2002)。但由于第三污水處理廠處理的工業(yè)污水占到75%,水質變化大、生化性極差,理論設計與運行存在著較大的差異,給實際的生產運行帶來了極大的困難,經過兩年的運行及大量的實踐,積累了豐富的運行經驗,使該廠運行穩(wěn)定,持續(xù)達標排放,良好的環(huán)境、社會效益日益突顯,為以后綜合工業(yè)污水處理提供了借鑒與藍本。
1服務區(qū)內污水現狀
1.1服務區(qū)內污水組成
工業(yè)污水占比總處理量的75%左右,主要有西夏工業(yè)園區(qū)、金鳳工業(yè)園區(qū)的污水;有印染廠、化肥廠、煉油廠、水泥廠、熱電廠、硫酸廠、羊絨加工廠、機械加工廠等40余家企業(yè)排放的污水。城市居民生活污水占比總處理量的25%左右。
1.2工業(yè)污水特性
色澤各異;氨氮、COD高、BOD低;TN、TP高;C:N比低、生化性差。生化處理難度大,給城市污水處理廠設計、運行造成極大的困難,需要把控關鍵處理段與關鍵參數。
1.3進水水質
(1)進水COD(見圖1、圖2)。
(2)進水BOD(見圖3、圖4)。
(3)進水TP(見圖5、圖6)。
(4)進水TN(見圖7、圖8)。
2升級改造工藝流程
從工藝設計(見圖9)給予TP、SS、TN專門的構筑物、專門的加藥設施、足夠的水力停留時間來降解、去除。
3運行過程中關鍵參數及工藝段的控制
3.1關鍵參數控制
3.1.1TP控制
較高的BOD負荷,可以取得較好的除磷效果,進行生化除磷的低限是BOD/TP=17,根據實際進水復核BOD/TP<17,生物除磷效果一般需要補充碳源及化學藥劑除磷。
污水處理廠二級生化處理TP一般達到60%~75%的去除率,基本屬于極限,若要達到更低0.5mg/L一級A指標,需要加化學藥劑PAC(聚合氯化鋁或者鋁鐵鹽復合劑)處理,同時嚴格控制厭氧區(qū)的氧氣量不大于0.3mg/L。
設計理論PAC藥劑加藥量(Al2O3>10%)Fz=(4.5~5.5)×1.5×16.45=111.0mg/L~135.7mg/L,除磷加藥量為120mg/L。實際生產中因水流速度及沉降性的變化,出現較大的偏差,加藥量及水量變化(見表1)。
從實際加藥化驗指標對比:(1)實際加藥除磷大于理論計算;(2)持續(xù)加藥可提高去除率;(3)加藥量達不到要求出現數據超標情況,去除率低,達不到設計要求。同時要嚴格控制二級生化除磷降低到2mg/L以內,對于深度處理化學除磷才能達到要求。
3.1.2TN控制
從1.3項中的進水指標可以看出,BOD/TN>3~6,即可認為污水有足夠的碳源供反硝化菌利用,按現有復核計算BOD/TN=3~2,屬于碳源一般的污水,去除TN從理論上已經比較困難。
TN的去除要滿足三個條件,分別是缺氧環(huán)境、優(yōu)質的碳源以及反硝化時間。實際運行中反硝化區(qū)的容積已定,滿負荷時水力停留時間無法調整,只能減少外回流、增大內回流;調整反硝化區(qū)的氧氣量,在確保COD、氨氮數據合格的情況下,整體降低曝氣量,使得反硝化區(qū)的氧氣量控制在0.5mg/L內;加大碳源的補充。在保持反硝化區(qū)缺氧相同的情況下,反硝化區(qū)的數據(見表2)。
從表2的NO3/NH4(mg/L)(>40時反硝化減弱)運行數據分析,反硝化區(qū)沒有投加足夠的碳源,即使增大反硝化區(qū)及缺氧環(huán)境,幾乎不進行反硝化,因此足夠的碳源很重要,三個條件缺一不可,都會影響反硝化、影響TN的去除。根據實際運行的經驗,可適合補充的碳源乙酸鈉,要求配比濃度大于30%,投加量每10×104m3污水需要至少15t乙酸鈉,方可運行穩(wěn)定,去除TN效果良好。
3.1.3生化區(qū)運行過程O2、ORP、NO3/NH4參數的綜合控制
在運行過程中,分區(qū)控制O2,除磷區(qū),氧氣控制在0.3mg/L以內;反硝化區(qū)控制在0.5mg/L以內;好氧區(qū)控制在1.5mg/L~3.5mg/L范圍內。ORP控制在正負50mg/L范圍內最佳,既可以控制反硝化區(qū)又可以減少能源消耗。NO3/NH4控制在40mg/L以內反硝化良好,40mg/L以上反硝化逐漸減弱,達到100mg/L時,完全沒有反硝化。
3.2關鍵工藝段的控制
3.2.1生化區(qū)工藝控制
生化區(qū)運行過程精細控制關系到去除COD、BOD、TP、TN、NH3-N等參數關鍵性因素,如同3.1.3的控制。在此過程控制中COD<60mg/L、BOD<15mg/L、TP<2mg/L、TN<15mg/L、NH3-N<8mg/L達到該數據以下,才能確保升級段進一步去除達到一級A的要求。
3.2.2高效沉淀池工藝段的控制
該段工藝即為混凝沉淀,是污水深度處理的關鍵控制點。
(1)能夠進一步去除污水中呈膠體和微小懸浮狀態(tài)的有機物和無機物質,在化學藥劑的輔助下進一步去除COD、BOD、SS等指標。(2)有效的去除總磷,因污水中的磷酸鹽大部分為可溶性,二級處理達到60%~75%,在深度處理即混凝沉淀中能達到90%~95%,是最有效的除磷方法。
控制的參數:(1)PAM加藥量,PAM是高分子聚合物,具有凝聚污水中的微小顆粒,形成較大的絮團,在重力作用下容易沉淀,屬于絮凝劑,根據進水量6.5×104m3~10×104m3可調控在0.6m3/h~0.8m3/h(配比濃度0.1%),能夠形成較大絮團;(2)PAC加藥量,PAC(聚合氯化鋁或者鋁鐵鹽復合劑)要求Al2O3>10%,能夠迅速助凝,將污水中呈膠體和微小懸浮狀態(tài)的有機物和無機物質混凝沉淀,根據進水量6.5×104m3~10×104m3可調控在0.38m3/h~0.58m3/h;(3)MLSS的控制,根據實際運行經驗,要求高效池中的MLSS控制在1.5mg/L~2.5mg/L范圍內,SV30可控制在30%~60%范圍,更有利于沉降,低于該值絮團分散不利于沉降,高于該值設備負荷大、出水帶有部分微小顆粒,加大后續(xù)處理的難度;(4)回流量控制,在不斷的投加藥劑的情況下,水中的藥劑需要保持持續(xù)的濃度,需要給予合適的回流量,一般控制在4%~6%,既能夠保持水中的藥劑濃度又可以節(jié)約藥劑。
銀川市第三污水處理廠雖屬城市污水處理廠,但其承擔著處理75%的工業(yè)污水,其工業(yè)水質的性質決定了處理的難度。升級改造完成后成為寧夏最大的一級A標準的污水處理廠,又是寧夏最大的、執(zhí)行標準最高的工業(yè)污水處理廠,經過一年多時間的運行,從各個方面積累了豐富的運行數據及經驗,為水質穩(wěn)定、持續(xù)達標提供了保障;極大的改善了居民居住環(huán)境及水環(huán)境;社會效益及經濟效益日趨突顯;為以后提標改造后的污水處理廠提供可行的運行經驗。