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(shí)工作太忙，沒時(shí)間充電學(xué)習(xí)，不如趁著過年假期，跟著胖哥系統(tǒng)性學(xué)習(xí)下水處理技術(shù)吧！現(xiàn)在報(bào)名在送您一套價(jià)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
一個(gè)水處理工程師的工作日常分享
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這個(gè)案例取材于我們公司前段時(shí)間接的一個(gè)項(xiàng)目，到目前為止該項(xiàng)目基本完事兒了，效果挺好，不但降低出水指標(biāo)達(dá)到業(yè)主要求排放標(biāo)準(zhǔn)，而且給業(yè)主省了不少運(yùn)行費(fèi)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(gè)技改項(xiàng)目吧。這家污水廠位于北方某流域的一家臨海工業(yè)園內(nèi)，主要收集處理工業(yè)園區(qū)內(nèi)部企業(yè)的污廢水，設(shè)計(jì)規(guī)模5萬m3/d，一共分為3個(gè)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(biāo)準(zhǔn)》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(gè)工藝流程可能有點(diǎn)復(fù)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(nèi)的企業(yè)大多數(shù)為生物制藥、機(jī)械加工、汽車配件等企業(yè)，所以進(jìn)水中C/N較低，厭氧單元和反硝化單元還需要額外補(bǔ)加碳源進(jìn)行脫氮除磷，因此原工藝在厭氧池和缺氧池1處設(shè)置了碳源投加。其次，因?yàn)檫M(jìn)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(jìn)入?yún)捬醭貢茐膮捬踽屃椎沫h(huán)境，因此對于進(jìn)水分成了兩部分，小部分直接進(jìn)入?yún)捬醭匮a(bǔ)充碳源。大部分則直接進(jìn)入缺氧1池，經(jīng)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(jīng)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(shí)吸收有機(jī)物的影響。再次，因?yàn)樵偟煞种?0%是硝態(tài)氮，40%是氨氮，因此在經(jīng)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(shè)置回流點(diǎn)，目的是放止硝化產(chǎn)生的硝態(tài)氮進(jìn)入?yún)捬醭匾种凭哿拙δ堋?br data-filtered="filtered" style="-webkit-tap-highlight-color: transparent; margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;" />
最后，污泥回流不進(jìn)入?yún)捬醭�，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(nèi)設(shè)置填料，同時(shí)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(gè)工藝設(shè)計(jì)的非常完美？改造前，污水廠的排放標(biāo)準(zhǔn)是一級B，這套工藝湊合也能運(yùn)行，但現(xiàn)在主管部門要求其提標(biāo)達(dá)到1級A，就有點(diǎn)勉為其難了，即便增加運(yùn)行費(fèi)用，也是效果甚微。更何況，業(yè)主不但不想增加運(yùn)行費(fèi)用，還想著借改造的機(jī)會往下砍一刀。接下來胖哥接著說說當(dāng)時(shí)我們經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研后，對現(xiàn)有工藝及設(shè)施的問題診斷及改進(jìn)措施。問題有很多，其中最常見也是最嚴(yán)重的一個(gè)問題，就是硝化液回流導(dǎo)致的碳源損耗嚴(yán)重。對于這一點(diǎn)，其實(shí)哪止這家，我估計(jì)幾乎所有的污水廠或多或少都存在這個(gè)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(jìn)入缺氧池后會在一段時(shí)間內(nèi)形成事實(shí)上的好氧環(huán)境。而缺氧池內(nèi)干活兒的那群反硝化菌，又是典型的“滑頭”，有氧時(shí)就左手拿饅頭（有機(jī)物），右手蘸白糖（氧氣），過瀟灑日子，只有當(dāng)沒氧時(shí)，才會心不甘情不愿的左手拿饅頭（有機(jī)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(fēng)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(jì)偷奸�；缓煤酶苫顑�，整個(gè)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(jù)現(xiàn)場調(diào)研得到的數(shù)據(jù)，該廠好氧2池出水溶解氧高達(dá)5mg/L，兼之內(nèi)回流比為200%，通過理論計(jì)算，這部分氧氣額外消耗的碳源，折算成COD大約在10mg/L左右。PS：好氧氧化有機(jī)物的化學(xué)方程通式如下所示：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(gè)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(jìn)水點(diǎn)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(diǎn)位，統(tǒng)一改到脫氣池進(jìn)行過量氧氣脫除；（4）把缺氧2池回流厭氧池的點(diǎn)位后移至缺氧3池處；（5）取消厭氧池碳源投加點(diǎn)位，依靠缺氧3池回流液中攜帶的碳源補(bǔ)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(nèi)碳源不被氧氣浪費(fèi)。
▲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(qiáng)的可行性，如果付諸實(shí)現(xiàn)，出水達(dá)到1級A應(yīng)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(fèi)，一是藥劑費(fèi)。本系統(tǒng)原有的藥劑只有碳源，碳源采用的是乙酸鈉，因?yàn)槌缀兔摰加凶畹虲/N和C/P的要求，這個(gè)想降低的話不太容易，所以只能從電費(fèi)入手。要想降低電費(fèi)，自然是從各種水泵、風(fēng)機(jī)下手，風(fēng)機(jī)由定頻改為變頻，不但能夠節(jié)約電費(fèi)，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(diǎn)，因此不過多討論。除了風(fēng)機(jī)，就是水泵，而水泵分為兩種，其一是原水進(jìn)水泵，這個(gè)肯定不能小，其二就是各種回流水泵，這個(gè)就大有空間了，肯定是越少越好。根據(jù)這個(gè)原則，我提出的方案改造內(nèi)容如下：（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(jìn)水，并分為3部分分別進(jìn)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(gè)點(diǎn)位改成了1個(gè)，工藝流程圖如下所示。
▲我提出的工藝改造方案流程簡圖
當(dāng)然了，看到我的改動方案后一定會有人提出2點(diǎn)疑問：“第二，硝化液回流系統(tǒng)取消了，如何保證總氮達(dá)標(biāo)？”先說第一個(gè)問題，沒錯(cuò)，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(jìn)水中的總磷成分，有相當(dāng)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(shí)間段中，實(shí)際需要生化工藝或者化學(xué)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(xué)除磷藥劑，單純依靠生化系統(tǒng)也能勉強(qiáng)達(dá)標(biāo)。然后就是對比單純化學(xué)除磷和生化除磷的能耗，目前采用生化除磷工藝，因?yàn)樵泻械腘Ox-N濃度較高，需要從缺氧池回流相當(dāng)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(fèi)的，經(jīng)過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場負(fù)責(zé)回流的水泵有3臺，每臺功率15kw/h，按照電費(fèi)0.75元/度計(jì)算，回流這部分水量的電費(fèi)成本就是0.027元/m³。采用化學(xué)沉淀除磷工藝的話，除磷劑用PAC，根據(jù)化學(xué)除磷反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系，理論上去除1mg/L的P需要用到0.87mg/L的Al，核算去除設(shè)計(jì)總磷濃度所需要的PAC投加量約為20mg/L。按照市售PAC價(jià)格1300元/t計(jì)算，直接采用PAC沉淀除磷的工藝運(yùn)行成本為0.026元/m³。很明顯，直接采用PAC化學(xué)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(fèi)用，并且在管理上明顯也是化學(xué)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(xué)除磷工藝，既省錢還方便，又能強(qiáng)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(yàn)，結(jié)果證明以17mg/L的PAC投加量，即可實(shí)現(xiàn)出水總磷濃度≤0.3mg/L的效果，運(yùn)行成本甚至比我當(dāng)初估算的更低。然后再說第二個(gè)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(guān)于這個(gè)問題其實(shí)胖哥在之前的文章中說過很多次了，也就是分段多級進(jìn)水和串聯(lián)單級進(jìn)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(jìn)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(shí)現(xiàn)同樣脫除總氮的效果。所以這里您各位且容胖哥偷個(gè)懶，咱們就不過多展開了，類似文章可以參考這一篇：關(guān)于這個(gè)項(xiàng)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(gè)問題外，其實(shí)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?jǐn)?shù)又突破5000字了，要是全寫完還不知道要再寫多少字，字?jǐn)?shù)太多的話，您看的也累，我寫的也累。所以這個(gè)問題后面咱們有機(jī)會，胖哥再寫吧。
好了，今天日記的內(nèi)容就到這了。
最后，十分感謝您關(guān)注胖哥的水處理日記，有時(shí)間的話，咱們下次繼續(xù)聊水處理的那些事兒。
PS：還沒有關(guān)注胖哥的朋友們，動動小手關(guān)注下吧~
寫在文末：我是胖先生，專注于污水處理技術(shù)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(hù)高級工程師。
作為一名環(huán)保老兵，我會不定期在本公眾號分享有關(guān)于水處理技術(shù)上的個(gè)人心得、經(jīng)驗(yàn)和一些有趣的案例故事，歡迎大家關(guān)注、分享。
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