污水处理厂优化设计与运行经验介绍.pdf

污水处理厂优化设计与运行经验介绍周丹1周雹2刘继先1 赵欣萍1高凌鹏1王姬芳1(1 中国市政工程华北设计研究院，天津3 0 0 0 7 4；2 天津市市政工程设计研究院，天津3 0 0 0 5 1)摘要近年来随着污水处理厂建设速度的加快和污水处理工艺的不断发展，污水处理厂的优化设计与运行已成为污水处理领域关注的问题。以A o、A 2 o、S B R 及其衍生工艺为例，介绍了污水处理厂在优化设计与运行中的若干经验，并在此基础上进行了工艺流程选择、预处理和一级处理设施选择的分析探讨。关键词污水处理厂优化设计A OA 2 OS B R 运行近年来，我国的污水处理事业已进人高速发展阶段，污水处理的设计和运行都取得了丰富的经验和教训，这些经验教训是我们的宝贵财富，有必要加以总结提高，为今后的污水处理设计和运行提供借鉴。笔者多年从事污水处理设计工作，现参照各地的经验教训，归纳出污水处理设计和运行中的若干问题的体会，与同行们切磋。1A O、A 2 o 工艺的优化设计和节能措施(1)生物反应池可设计为能灵活运行的池型，可以按A O、A 2 o 或其他工艺运行，主要方法是将进水、回流污泥和混合液内回流多点布置，开启不同的进口就可按不同的工艺运行(见图1)。图1 生化反应池优化设计不葸如图1 所示，当采用A O 脱氮工艺运行时，污水、回流污泥、混合液均从前端缺氧区进入；采用A 2 o 工艺时，污水和部分污泥从前端厌氧区进入，部分污泥和混合液从下一点缺氧区进入；采用A 0除磷工艺时，污水和污泥均从前端厌氧区进入，混合液不回流；采用倒置A 2 O 工艺时，部分污水和全部污泥从前端缺氧区进入，部分污水从下一点厌氧区进入，混合液不回流；采用U C T 工艺时，全部污水从前端厌氧区进入，污泥和混合液从下一点缺氧区进入，增加缺氧池回流液从前端厌氧区进入。实现不同工艺灵活运行需要增加阀门和相应的管道，对于从两点进入的污水和污泥还要考虑其定量分配。从土建上来看，缺氧区和厌氧区在构造上没有任何区别，可以相互转换，区别仅在于混合液进入的地方有硝态氮，是缺氧区，不进混合液的地方没有硝态氮，是厌氧区。(2)将始端进水廊道与末端出水廊道布置成仅一墙之隔，通过穿墙推流泵即可实现混合液内回流(见图2)。泵的扬程可降至1r n 以下，比常规的混合液回流泵扬程降低1 5-,2m，节能效果显著。图2 穿墙推流泉安装不葸(3)在好氧区和缺氧区交接处设置机动区，既安装曝气设备，又安装水下搅拌器，可根据需要按好氧工况或缺氧工况运行，池容大小不宜小于水力停留时间1h。当冬季水温低时，为保证硝化效率，按好氧工况运行，适当减小缺氧区和厌氧区，必要时可给水排水V 0 1 3 5N o 52 0 0 )2 9 万方数据取消厌氧区，确保硝化反硝化的顺利进行。当水温升高后，硝化池容可以减小，机动区就可按缺氧工况运行，前端的缺氧区可恢复为厌氧区，发挥生物除磷功能，节省化学除磷药耗。(4)反硝化与生物除磷都需要碳源，当污水碳氮比不高时，往往出现两者不能兼顾的情况，这时建议确保反硝化而放弃生物除磷。因为在碳源不足时，反硝化需外加碳源，这不仅费用高，还存在投加量不易控制、出水B O D s 超标的危险。反之，如放弃生物除磷，可用化学除磷代替，除磷药剂费较低，还有利于活性污泥沉降。事实上在实际工程中，很多情况下单纯依靠生物除磷难以使总磷达标，需辅以化学除磷，这时只需增加投药量就可解决，易于操作。此外，生物除磷产生的污泥在厌氧条件下会重新释磷，如果后续工序有污泥重力浓缩或厌氧消化，生物除磷的效果将大大抵消。(5)A O、A 2 O 工艺传统池型为推流式，对水量水质变动造成的冲击负荷适应性差，影响处理效果，特别是规模小的污水处理厂，水量水质波动很大，影响更明显。为改善其抗冲击负荷能力，可在池型上加以改进，将整个反应池分为几个区域，每个区域采用完全混合池型，或者像氧化沟一样的环流式，再把几个区域串联起来，形成推流式和完全混合式相结合的池型，既具有推流式抗污泥膨胀的性能，又具有完全混合式抗冲击负荷的特性。2S B R 工艺的运行方式变换S B R 是一种很灵活的工艺，只要不超过其负荷能力，同一组S B R 可以处理不同水量，或按不同方式运行以满足不同要求，只需事先制定各种不同运行工况的控制程序，当外部情况变化时，可自动或手动切换到适宜的运行工况，从而实现全厂的优化控制。(1)当水量变化大时，可通过调节周期长短来处理不同水量。周期越长，单池每周期进水量越大，在池容一定的情况下，进水所占的池容比例越大，滗水深度就越大。但滗水深度不能过大，否则会挤占下部污泥区体积，污泥就会随水滗出，影响出水水质。一般情况下，滗水深度不超过2r n，由此可大致算出单池每周期允许的最大进水量，从而确定适宜的周期长。周期也是有限制的，最短不能小于3h，因为一般采用沉淀1h，滗水1h，反应和进水至少也3 0 给水排水V 0 1 3 5N o 52 0 0 9要1h。同时，一天运行的周期数应是整数，以便于运行管理。另外，尽管单个S B R 池的进水可以是间歇的，全厂所有S B R 池的进水必须连续，不能间断，这也限制了周期的确定。在实际工程中，对于合流制系统，当下雨时可按短周期运行，旱季可按较长周期运行。当进水污染物浓度高，水量又较少时，可按长周期运行，提高处理效率。(2)对反应时段作不同的时间安排，相当于对传统反应池划分不同的缺氧区、好氧区，以达到最佳的脱氮效果。常采用的时间安排有：先搅拌，时段，再曝气t。时段，。t：相当于缺氧和好氧的池容比，这相当于前置脱氮工艺。先搅拌t t 时段，再曝气。时段，再搅拌。时段，再曝气t t 时段，相当于缺氧一好氧一缺氧一好氧工艺。在反应时段全程曝气，控制溶解氧为0 1 2，相当于奥贝尔氧化沟从外沟到中沟到内沟，可实现同步硝化反硝化。(3)调节每个周期的进水时间，与反应时段的不同时间安排相结合，可实现不同的运行工况。如在最初1h 内进水，同时处于缺氧搅拌时段，然后再进人曝气时段，相当于传统反应池的污水从头部进入缺氧池再进入好氧池。如在反应时段全程进水，就相当于传统反应池的多点进水。(4)S B R 有不同池型，有的是连续进水，有的是间歇进水。若按连续进水设计，在S B R 池前端设置一个预反应区，其容积占全池的5 1 0，并在预反应区和主反应区之间的隔墙底部开若干小孑L，控制过孑L 流速为3 5c m s，就可将紊流状态的进水转变为层流状态，实现连续进水，这种型式同样也可间歇进水。若再从主反应区回流2 0 3 0 的混合液至预反应区，就变成一个选择器，可有效抑制污泥膨胀。将预反应区的容积和混合液回流比再适当加大，就变成为厌氧区，可实现生物除磷。这种型式的S B R 池特别适合建厂初期水量少的情况，可以只先运行一个池，采用连续进水，随着水量增加再投入更多的池，逐步将连续进水转变为间歇进水，直到最后全负荷运行。3 设计时选择工艺流程的几点体会(1)对于一般生活污水，A 0、A 2 o、氧化沟、S B R 等工艺都是可行的，出水基本都能达到城镇污水处理厂污染物排放标准(G B1 8 9 1 8-2 0 0 2)一 万方数据级B 标准，它们的基建投资、运行费用、电耗等指标在通常情况下差别不大，选择工艺时要视具体情况确定。A O、A 2 O 工艺脱氮除磷效果最可靠，主要不足是对冲击负荷适应性较差，如改造为完全混合式和推流式相结合的池型，可适当提高其抗冲击负荷的能力。氧化沟工艺对水量水质变化的适应性最好，因为其池型具有很强的稀释能力，同时其运行管理最简单，主要不足是分建式占地较大和机械曝气的电耗较高。S B R 的最大优点是占地省，主要不足是自动化要求高，对维护管理要求较高。显然，各地的具体情况不同是决定选用何种工艺的主要依据。(2)对于工业废水比例大、难降解的污水，存在C()D 难以达标的风险。为此，在反应池前设置水解酸化池往往是必要的，有利于将带环和长链的难降解高分子有机物分解为相对分子质量较小的易降解有机物，从而增大B O D C O D，提高C O D 去除率。(3)对有机物浓度高的污水，一级生物处理难以达标，宜设置两级生物处理。单级生物处理的去除率是有限的，一般B O D sS S、C O D c r 的去除率分别为9 0 9 5、8 5 -9 5、7 0 8 5，即使延长停留时间，去除率也难以大幅增长。而两级生物处理由于各级的负荷不同，优势菌种不同，其总去除率明显高于单级生物处理。(4)曝气生物滤池是一种生物膜处理工艺，其出水水质一般情况下优于活性污泥法，而且占地显著节省，是一种很有竞争力的工艺。但当要求脱氮时，曝气生物滤池往往存在碳源不足、需外加碳源的问题。因为滤池对进水的悬浮物有严格要求，悬浮物过高易堵塞滤料，缩短反冲洗周期，影响出水水质，规范规定曝气生物滤池进水S S 不宜大于6 0m g L，所以一般在滤池前设置化学强化一级处理，以去除大量悬浮物。但与此同时，有机物也随之大量去除，而氮的去除率则仍然不高，导致C N 减小，碳源不足，当污水C N 不高时，宜慎重选择。(5)常规工艺要将污水处理达到G B1 8 9 1 8 2 0 0 2 一级A 标准是困难的，主要是因为重力沉降分离难以使出水S S 稳定降至1 0m g L 以下，即使是曝气生物滤池也是如此。为达到一级A 标准，一般是对一级B 出水再进行三级处理，主要是为了去除S S，同时也可降低其他指标。采用的工艺通常是混凝一沉淀、过滤、混凝一沉淀一过滤、微絮凝过滤等常规工艺，选择哪一种视具体情况决定。(6)当出水色度难以达标或C O D 仍然不能稳定达标时，投加粉末活性炭是适宜的选择。活性炭有强大的吸附能力，可以有效去除色度和有机物。与颗粒活性炭相比，粉末活性炭的使用更具灵活性，不需要固定的滤池，而是直接投加到污水中，当色度和C O D 超标时投加，不超标时就不投加。粉末活性炭通常可在反应池中投加，对活性污泥的沉降分离还可起促进作用，也可在二沉池后、三级处理前投加，还可与投加混凝剂联用，实践证明粉末活性碳对脱色和去除少量C O D 是行之有效的。4 预处理和一级处理设施的选用(1)细格栅。细格栅是为了去除浮渣，保护后续处理单元正常运行。当采用S B R 工艺，又未设曝气沉砂池和初沉池时，格栅就成为去除浮渣的唯一工序。如果格栅间隙过大，浮渣去除率低，S B R 池中就会积聚大量浮渣，很难清除，十分影响观瞻甚至出水水质。这时宜采用转鼓式格栅机，将格栅间隙缩小至1 2m m。(2)沉砂池。常用的沉砂池型是旋流沉砂池和曝气沉砂池。旋流沉砂池比较简单，占地少，投资省，维护方便，但不能去除浮渣和油脂，除砂效果也较差。当要求去除浮渣、油脂或提高除砂效果时宜采用曝气沉砂池。(3)初沉池。初沉池是非常省能和省钱的处理工序，是常用的处理单元。但初沉污泥不稳定，卫生条件差，往往需要后续污泥厌氧或好氧稳定处理。当要求脱氮除磷时，由于初沉池去除有机物效率较高而去除氮的效率很低，会显著降低污水C N，造成碳源不足，对生物脱氮除磷不利。因此，目前倾向于少用初沉池，或减少停留时间，降低有机物去除率，多保留一些碳源。但当处理合流制污水时，初沉池则是必要的，合流污水经初沉池处理后，部分超越排放水体，既能有效减轻对水体的污染，又可显著降低后续处理单元的水力负荷，降低工程造价和运行费用。&电话：[phone]E-m a i l：z h o u d a n 9 9 c e m i C 0 1 T La n收稿日期：2 0 0 8 1 2 1 6给水排水V d 3 5N o 52 0 0 93 1 万方数据污水处理厂优化设计与运行经验介绍污水处理厂优化设计与运行经验介绍作者：周丹，周雹，刘继先，赵欣萍，高凌鹏，王姬芳作者单位：周丹,刘继先,赵欣萍,高凌鹏,王姬芳(中国市政工程华北设计研究院,天津,300074)，周雹(天津市市政工程设计研究院,天津,300051)刊名：给水排水英文刊名：WATER&WASTEWATER ENGINEERING年，卷(期)：2009,35(5)被引用次数：2次 本文读者也读过(6条)本文读者也读过(6条)1.中国城镇污水处理厂运行状况调查分析期刊论文-环境污染与防治2009,31(9)2.张辰.谭学军.ZHANG Chen.TAN Xue-jun 城镇污水处理厂升级改造的有关问题期刊论文-中国给水排水2008,24(24)3.徐晓宇.李春光.Xu Xiaoyu.Li Chunguang 污水处理厂运行的节能降耗技木进展期刊论文-给水排水2009,35(12)4.臧海龙.金彪.刘东旭.陈军.姚枝良 青岛市娄山河污水处理厂升级改造工程设计期刊论文-给水排水2011,37(3)5.许世伟.张荣兵.顾剑.石磊.彭登富 城镇污水处理厂升级改造工程对水质的改善作用探讨期刊论文-给水排水2010,36(7)6.沈晓铃.张万里.梁汀.胡邦.Shen Xiaoling.Zhang Wanli.Liang Ting.Hu Bang SBR类污水处理厂升级改造工艺选择及运行期刊论文-给水排水2010,36(7)引证文献(3条)引证文献(3条)1.刘禹利.栗野.接忠敏.句伟.俞双.董艳红 舒兰市污水处理厂CAST工艺的设计期刊论文-吉林建筑工程学院学报2010(2)2.杨自雄.吴莹莹 某污水处理厂改良型A2/O工艺设计及调试期刊论文-广西城镇建设 2010(12)3.杨自雄.吴莹莹 某污水处理厂改良型A2/O工艺设计及调试期刊论文-广西城镇建设 2010(12)本文链接：