大家好，歡迎來到胖先生的水處理日記，我是你們的老朋友，胖哥。如果你平時工作太忙，沒時間充電學習，不如趁著過年假期，跟著胖哥系統(tǒng)性學習下水處理技術吧！現(xiàn)在報名在送您一套價值99元活性污泥法微生物相講解課程，有感興趣的可以直接去文末，加胖哥微信好友咨詢。
胖先生的水處理日記
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這個案例取材于我們公司前段時間接的一個項目，到目前為止該項目基本完事兒了，效果挺好，不但降低出水指標達到業(yè)主要求排放標準，而且給業(yè)主省了不少運行費用，大約在20%左右，業(yè)主樂的直冒鼻涕泡。
沒辦法，現(xiàn)如今地主家里，也快沒有余糧了啊.......好了，不埋汰業(yè)主了，咱正式說說這個技改項目吧。這家污水廠位于北方某流域的一家臨海工業(yè)園內，主要收集處理工業(yè)園區(qū)內部企業(yè)的污廢水，設計規(guī)模5萬m3/d，一共分為3個系列，水中主要污染物為COD、氨氮、總氮、總磷。改造之前呢，污水廠一直執(zhí)行的是《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》中的一級B，所用工藝流程為APAN1AN2AN3OAN，也即厭氧池+前置缺氧池1+前置缺氧池2+前置缺氧池3+好氧池+二沉池+后置深床反硝化濾池，具體的工藝流程簡圖如下所示。▲該工業(yè)園區(qū)污水處理廠工藝流程簡圖這個工藝流程可能有點復雜，胖哥先給大家分析下其中流程的信息吧。
首先，該工業(yè)園區(qū)內的企業(yè)大多數為生物制藥、機械加工、汽車配件等企業(yè)，所以進水中C/N較低，厭氧單元和反硝化單元還需要額外補加碳源進行脫氮除磷，因此原工藝在厭氧池和缺氧池1處設置了碳源投加。其次，因為進水中既含有氨氮也含有硝態(tài)氮，而且硝態(tài)氮含量并不算低，直接進入厭氧池會破壞厭氧釋磷的環(huán)境，因此對于進水分成了兩部分，小部分直接進入厭氧池補充碳源。大部分則直接進入缺氧1池，經歷缺氧1池和缺氧2池的反硝化脫氮操作后，去除一部分硝態(tài)氮后再經由缺氧2池回流回到厭氧池，以降低原水中硝態(tài)氮對聚磷菌厭氧釋磷同時吸收有機物的影響。再次，因為原水總氮成分中60%是硝態(tài)氮，40%是氨氮，因此在經過好氧池處理后的回流硝化液中，一小部分回流到缺氧1池，大部分回流到缺氧3池，不在缺氧2池設置回流點，目的是放止硝化產生的硝態(tài)氮進入厭氧池抑制聚磷菌功能。
最后，污泥回流不進入厭氧池，而是越過它直接到缺氧1池，也是基于出水中硝態(tài)氮含量較高，可能會破壞厭氧池環(huán)境方面考慮，厭氧池內設置填料，同時依靠缺氧2池回流，污泥濃度基本可以得到保證。基本疑問解釋完了，您各位是不是覺得這個工藝設計的非常完美？改造前，污水廠的排放標準是一級B，這套工藝湊合也能運行，但現(xiàn)在主管部門要求其提標達到1級A，就有點勉為其難了，即便增加運行費用，也是效果甚微。更何況，業(yè)主不但不想增加運行費用，還想著借改造的機會往下砍一刀。接下來胖哥接著說說當時我們經過現(xiàn)場調研后，對現(xiàn)有工藝及設施的問題診斷及改進措施。問題有很多，其中最常見也是最嚴重的一個問題，就是硝化液回流導致的碳源損耗嚴重。對于這一點，其實哪止這家，我估計幾乎所有的污水廠或多或少都存在這個問題，其根源就在于好氧池往前置缺氧池回流的硝化液中，由于溶解氧較高，進入缺氧池后會在一段時間內形成事實上的好氧環(huán)境。而缺氧池內干活兒的那群反硝化菌，又是典型的“滑頭”，有氧時就左手拿饅頭（有機物），右手蘸白糖（氧氣），過瀟灑日子，只有當沒氧時，才會心不甘情不愿的左手拿饅頭（有機物），右手夾咸菜（NOx-N）。
作為管理者，我們自然是不希望反硝化菌太過于快活，得讓它們始終保持艱苦樸素的工作作風才行，而一旦硝化液中夾帶的“糖衣炮彈”（氧氣）太多，反硝化菌就會千方百計偷奸�；�，不好好干活兒，整個系統(tǒng)的脫氮效率下降不說，還會過多消耗我們的“饅頭”，百害而無一利。根據現(xiàn)場調研得到的數據，該廠好氧2池出水溶解氧高達5mg/L，兼之內回流比為200%，通過理論計算，這部分氧氣額外消耗的碳源，折算成COD大約在10mg/L左右。CxHyOz+（x+y/4-z/2）O2=xCO2+y/2H2O+△H可別小瞧這10mg/L的COD，如果能把這個量節(jié)省下來，乘以一天50000m³的處理量，算下來可不是一筆小錢。
（1）把缺氧1池改為脫氣池，作用為去除好氧硝化液回流中夾帶的過量氧氣；（2）把原缺氧1池的原水進水點位后移至缺氧2池，保證原水中自帶的碳源不被硝化液中氧氣消耗；（3）取消好氧硝化回流缺氧3池的回流點位，統(tǒng)一改到脫氣池進行過量氧氣脫除；（4）把缺氧2池回流厭氧池的點位后移至缺氧3池處；（5）取消厭氧池碳源投加點位，依靠缺氧3池回流液中攜帶的碳源補充厭氧池碳源。同事改造方案的原則很簡單，就是將原工藝中的缺氧1池作為脫氣池使用，這樣缺氧2池就能更好發(fā)揮反硝化脫氮效能，然后還可以往厭氧池里面回流碳源，這樣既可以保證厭氧池的釋磷，又能保證缺氧池內碳源不被氧氣浪費。
▲同事提出的工藝改造方案流程簡圖
毫無疑問，同事的改造方案有很強的可行性，如果付諸實現(xiàn)，出水達到1級A應該問題不大，但還不夠省錢。怎么省錢呢？很簡單，從兩方面下手：一是電費，一是藥劑費。本系統(tǒng)原有的藥劑只有碳源，碳源采用的是乙酸鈉，因為除磷和脫氮都有最低C/N和C/P的要求，這個想降低的話不太容易，所以只能從電費入手。要想降低電費，自然是從各種水泵、風機下手，風機由定頻改為變頻，不但能夠節(jié)約電費，還能夠控制好氧池出水DO值別那么高，不過這體現(xiàn)不出我的改造方案特點，因此不過多討論。除了風機，就是水泵，而水泵分為兩種，其一是原水進水泵，這個肯定不能小，其二就是各種回流水泵，這個就大有空間了，肯定是越少越好。（1）取消厭氧池，改為脫氣池，去除回流液中多余的氧氣；（4）取消好氧池2到缺氧1池、缺氧3池的硝化液回流；（5）取消厭氧池進水，并分為3部分分別進入缺氧1池、缺氧2池和缺氧3池。我的方案主要以“取消”為主，基本原則就是把能省的都省了，包括硝化液回流系統(tǒng)、缺氧池到厭氧池的回流系統(tǒng)。碳源投加也從2個點位改成了1個，工藝流程圖如下所示。
▲我提出的工藝改造方案流程簡圖
當然了，看到我的改動方案后一定會有人提出2點疑問：“第二，硝化液回流系統(tǒng)取消了，如何保證總氮達標？”先說第一個問題，沒錯，要是按照我這么改的話，生物除磷就別指望了，但我這么改，肯定也是有原因的。首先進水中的總磷成分，有相當一部分是不溶性的顆粒磷，可以隨著剩余污泥一起排出系統(tǒng)，因此在90%以上時間段中，實際需要生化工藝或者化學沉淀工藝去除的總磷值≤1mg/L，并不算太高，所以原工藝中不加任何化學除磷藥劑，單純依靠生化系統(tǒng)也能勉強達標。然后就是對比單純化學除磷和生化除磷的能耗，目前采用生化除磷工藝，因為原水中含有的NOx-N濃度較高，需要從缺氧池回流相當一部分水到厭氧池才能有效厭氧釋磷。而這部分回流是需要電費的，經過調查，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場負責回流的水泵有3臺，每臺功率15kw/h，按照電費0.75元/度計算，回流這部分水量的電費成本就是0.027元/m³。采用化學沉淀除磷工藝的話，除磷劑用PAC，根據化學除磷反應的計量關系，理論上去除1mg/L的P需要用到0.87mg/L的Al，核算去除設計總磷濃度所需要的PAC投加量約為20mg/L。按照市售PAC價格1300元/t計算，直接采用PAC沉淀除磷的工藝運行成本為0.026元/m³。很明顯，直接采用PAC化學沉淀除磷的成本和生化除磷的成本幾乎一致，但您可別忘了，我還沒算生物除磷工藝所需的碳源乙酸鈉的費用，并且在管理上明顯也是化學除磷更加方便，而且節(jié)省出來的厭氧池空間，還可以作為硝化液回流脫氣池。所以取消生化除磷工藝，改為單純的化學除磷工藝，既省錢還方便，又能強化系統(tǒng)脫氮效果，簡直就是一箭三雕的好事兒，何樂而不為？
后續(xù)公司按照我的提議開展現(xiàn)場中試PAC除磷試驗，結果證明以17mg/L的PAC投加量，即可實現(xiàn)出水總磷濃度≤0.3mg/L的效果，運行成本甚至比我當初估算的更低。然后再說第二個問題，也就是硝化液回流系統(tǒng)取消后，會不會影響脫總氮效果。
關于這個問題其實胖哥在之前的文章中說過很多次了，也就是分段多級進水和串聯(lián)單級進水工藝的區(qū)別，通過系統(tǒng)物料平衡分析可以得知，分段多級進水的確是能夠大大降低回流流量，甚至于可以取消硝化液回流系統(tǒng)，僅憑污泥回流系統(tǒng)即可實現(xiàn)同樣脫除總氮的效果。所以這里您各位且容胖哥偷個懶，咱們就不過多展開了，類似文章可以參考這一篇：關于這個項目，回流液溶解氧較高的問題解決思路，基本就是這樣，除了這個問題外，其實還有很多別的問題，例如后置深床反硝化濾池脫氮效率不好等。
不過這篇文章的字數又突破5000字了，要是全寫完還不知道要再寫多少字，字數太多的話，您看的也累，我寫的也累。
好了，今天日記的內容就到這了。
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寫在文末：我是胖先生，專注于污水處理技術研發(fā)10年有余，注冊環(huán)保工程師，注冊給排水工程師，環(huán)境保護高級工程師。
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