污水厂处理工艺运行方案优化.pdf

净水技术2 0 11，3 0(4)：7 4-7 7W a t e rP u r i f i c a t i o nT e c h n o l o g y污水厂处理工艺运行方案优化陈广L 2，贾丽碉1,2，何义亮-，杨卫华2(1 上海交通大学环境科学与工程学院，上海2 0 0 2 4 0；2 河北工程大学城市建设学院，河北邯郸0 5 6 0 3 8)摘要以南方某污水处理厂为研究对象，通过对该污水处理厂进出水水质进行全面的监测分析其进水水质特点，结合调试运行情况，提出工艺运行优化方案。针对其高标准排放要求，在不改变原有构筑物的基础上，采用了投加外碳源和增加生物后混凝的优化方案，系统优化运行后其出水水质可以稳定达标，对东江水质的保护起到积极的作用。关键词强化反硝化外碳源优化运行中图分类号：T U 9 9 2 3文献标识码：A文章编号：1 0 0 9-0 1 7 7(2 0 1 1)0 4 _ 0 0 7 4-0 4O p t i m i z a t i o no fO p e r a t i o nS c h e m ef o rT r e a t m e n tP r o c e s s e si nW a s t e w a t e rT r e a t m e n tP l a n tC h e nG u a n g u，J i aL i y u e 坫，H eY i l i a n 9 1，Y a n gW e i h u a 2“S c h o o lo f E n v i r o n m e n t a lS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g，S h a n g h a iJ i a o 昭U n i v e r s i t y，鼽喇2 0 0 2 4 0，C h i n a；2 S c h o o lo fU r b a nC o n s t r u c t i o n，H e b e iU n b J e r s 毋o f E n g i n e e r i n g，H a n d a n0 5 6 0 3 8，C h i n a)A b s t r a c tB a s e do naw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n ti nS o u t hC h i n a,i n t l u e n ta n de f f l u e n tq u a l i t yw e l 3 9m o n i t o r e da n da n a l y z e d I no r-d e rt om e e tt h eh i s hs t a n d a r do fe f f l u e n t，t h eo p t i m i z a t i o ns c h e m e so fa d d i n ge x t e r n a lc a r b o nS O U l C ea n df l o c e u l a t i o nw e r es e l e c t e d，w h i c hc a nm a k et h ee f f l u e n tq u a l i t ym e e tt h ed i s c h a r g es t a n d a r dw i t h o u tc h a n g i n gt h es t r u c t u r e s T h ep r o j e c th a sap o s i t i v ei m p a c to np r o t e c t i n gt h ew a t e rq u a l i t yo fD o n g j i a n gR i v e r K e yw o r de n h a n c e dd e n i t r i f i c a t i o ne x t e r n a lc a r b o n8 0 u l _ c eo p t i m i z a t i o no fo p e r a t i o n广东某产业转移园区污水处理厂，工程设计规模为3 00 0 0m V d，污水主要来源于园区工厂企业排出的生产废水以及园区内所产生的生活污水。由于该产业转移园区位于珠三角重要水源地东江中上游，需执行更加严格的排放标准，处理出水要求达到地表水的标准。本文所选的优化方案针对该污水处理厂的进水水质特点，结合调试运行状况，并通过必要的工艺优化措施，实现了出水达到高标准的排放要求。1 工艺流程和主要构筑物设计参数1 1 工艺流程该污水处理厂采用改良A 2 O 工艺和砾石滤池加人工湿地深度处理组合工艺，分为五个运转管理单元：污水提升及一级处理单元(包括粗格栅及提【收稿日期l2 0 1 l 0 2 2 2【基金项目】十一五”国家重大科技水专项(2 0 0 8 Z X 0 7 2 11-0 0 2)f 作者简介】陈广(1 9 8 6-)，男，硕士，研究方向为水污染控制。电话：1 3 9 3 0 0 4 3 3 4 6；E-m a i l：c h e n _ g u a n 9 0 8 s i n a c o m。【通讯作者1 何义亮。电话：1 3 7 0 1 6 1 9 1 6 2；E-m a i l：y l h e s j t u e d u c n。7 4 升泵房、细格栅、沉砂池)；二级生物处理单元(生物池)；二沉池、回流及污泥处理单元(脱水车间)；砾石滤池和人工湿地深度处理单元；加氯消毒处理单元(加氯间)等。污水处理厂工艺流程如图1 所示。出水_ 1 竺墨鲨兰望卜1 尘二混合液同流原污水刊预处理卜叫预缺氡I 厌氧I 缺氧l 好氧H 配水池H 终沉。癌硅南瓣一。J r泥饼外运q 亚弘恒壅图1 污水处理厂工艺流程图F i g 1F l o wC h a r to fP r o c e s si nW 哪!2 主要构筑物设计及运行参数表1 为污水厂主要构筑物设计运行参数。该污水处理厂整体工艺设计流量为3 00 0 0m 3 d，A V O 工艺生物池设计污泥浓度M L S S：2 0s L，污泥龄8 1 0d，污泥负荷为0 0 9 75k g B O D，k g M L S S。d，容积负荷为0 1 9 5k g B O D s m 3 d。砾石滤池填料为万方数据净水技术W A T E RP U R I F I C A T I O NT E C H N O L O G YV 0 1 3 0，N o 4，2 0 1 1A u g u s t2 5 t h，2 0 11表1 主要构筑物及其设计参数T a b 1M a i nS t r u c t u r e sa n dP a r a m e t e r so fD e s i g n处理单元构筑物有效容移己m，有效水深m 停留时间h石灰石填料，采用曝气氧化的方式，气水比1 5：1，起到补充部分碱度进一步强化硝化反应的作用。湿地为垂直流人工湿地，布水负荷1 5m 3 m L d。2 进水水质及其特点分析从2 0 0 9 年1 1 月至2 0 1 0 年6 月，我们对污水厂实际进水水量以及主要水质指标进行了分析检测，进水流量、C O D、B O D 和s s 等变化如图2 所示，N H，一N、T N 和r I P 等变化如图3 所示。2 5 02 0 0j1 5 001 0 05 0O3 02 52 0k1 5苫1 0501 1l35月份图3 进水N H 3-N、T N 和即F i g 3N H r-N，T Na n dT Po fl n f l u e n t至更低。由图3 可以看出，进水中T N、r I P 和N H，一N 浓度(均值为1 5 8m g L、1 5 2m g L、1 0 1m g L)却相对较高，导致进水中B O D J T N(均值为1 7 6)、B O D，T P(均值为1 8 0)较一般城市污水处理厂更低1 2 l。这便使得污水生物脱氮和生物除磷碳源不足的矛盾更加突出，从而使出水达到地表水l I I 类的标准面临碳源不足而影响到生物脱氮除磷的效果的问题。这种“进水浓度低，出水要求高”的污水处理特点是具有代表性的。2 53 工艺出水水质及处理效果分析2拿1 57暑1S苫0 5O1 1l35月份图2 进水流量(Q)、C O D、B O D，和S SF i g 2F l o wC a p a c i t i e s(Q)，C O D，B O D 5a n dS So fl n f l u e n t由图2 可知，污水厂进水流量波动范围较大(1 3 万2 3 万m 3 d)，且远未达到设计值。进水C O D(均值为9 9m g L)、B O D，(均值为2 5 7m g L)浓度较低，可生化性较差(B O D J C O D 昌555533221l0OI-1g一Nkz765432O鲫加加mOl-1 M g 一d万方数据陈广，贾丽碉，何义亮，等污水厂处理工艺运行方案优化V 0 1 3 0，N o 4，2 0113 02 5，、2 0曹1 5、l O5O1 1l351 ll35月份图5 出水T N、b l O i、N 啦和什F i 9 5T N，N O i，N 0 ia n dT Po fE f f l u e n t度分别为9 9、1 0 2、9 8 和0 3m g L，均满足地表水I I I类水排放要求；由图5 可以看出，整体工艺对 I N 和T P 的去除效果不好，平均去除率仅为2 4 9 和4 7 3，出水中硝酸盐氮的浓度(均值为8 3 3m g L)较高，出水T N 和1 P 不能稳定达标。造成整个工艺T N 去除效果不理想的原因，显然和系统碳源不足密切相关。应该说，A z o 工艺生物池中硝化作用进行得较彻底，进水中的氨氮大部分转化成硝酸盐氮。但缺氧区的反硝化作用并不明显，A z O 出水N O i、N O f 寥农度均比较高。经人工湿地前的砾石滤池后，氨氮以及N O r 进一步被转化N O i，但从湿地的出水水质看，在相对缺氧的人工湿地内，N O 拼未被有效去除，这同样与湿地内碳源不足、反硝化差有关。A 2 O 工艺对1 P 的去除效果不理想，与系统污泥浓度低有很大的关系。因污水厂进水有机物浓度低，加之实际进水量远小于设计值，造成系统有机容积负荷(实际容积负荷为0 0 2 5k g B O D，m 3 d)远低于设计值。污水厂调试运行以来，生物处理系统污泥浓度始终提高不上去(均值为7 0 0m g L)。较低的污泥浓度又导致二次沉淀池内难以形成有效的絮体沉淀，导致A 2 o 出水S S 较高(如图4)，污泥流失严重，形成恶性循环。严重的碳源不足，影响了厌氧区磷的释放1 3 1，而生物池较低的污泥浓度又影响了系统的正常排泥，致使磷的去除率很低。4 工艺优化与工程实施效果为了使整体工艺出水水质可以稳定地达标，在污水处理厂现有构筑物的基础上，考虑运行费用和工艺灵活性，提出以下优化方案。(1)以强化反硝化为目标，在A 2 O 工艺缺氧段投加部分外碳源。碳源选择一般污水处理厂广泛采一7 6 一用的甲醇M，投加量按每还原lg N O r 和1g N O r 分别需要消耗甲醇1 5 3g 和2 4 7g 计，实际需投加甲醇量为2 8 9k g d。(2)围绕强化除磷，改善终沉池污泥沉降效果，减少污泥流失以及提高生物池污泥浓度的目的，在A 2 0 工艺生物池后采取后混凝的措施。选择生物池出水口为加药点，以生物池出水口到配水井的管路(D N 6 0 0)为“反应器”，利用水体现有流速(0 7m s)，使絮凝剂和生物池出水得到充分的混合，在终沉池中完成絮凝沉降的过程。通过对聚合氯化铝(P A C)、聚合硫酸铁、硫酸亚铁和P A M 四种絮凝剂的小试研究，综合考虑沉降效果和1 1 P 的去除隋况，选择聚合氯化铝作为工程用药剂，并确定其最优投加量为1 0m g L。(3)由工艺流程可以看出，优化方案充分利用现有构筑物，无需进行任何土建改动，仅需增加两套加药装置，如此可以显著减低工程投资，且工艺运转较为灵活，可以根据实际进出水水质及时的调整加药量。为实施和验证上述工艺优化方案，设计加工并安装了加药系统。由于污水厂现进水水量维持在2 00 0 0m 3 d 左右，加药系统按E t 处理水量2 00 0 0m 3 设计，装置由储药池和加药泵两部分组成，储药池为高1 6m，底面直径1 5 6m 的圆柱形装置，内部有效容积为3m 3。加药泵为意大利S E K OS P R I N GM S l 系列机械隔膜计量泵，流量为5 5 4 6 0L h，最大压强为1 0 6P a，冲程频率为5 8、7 8、1 1 6 次m i n，装置为2 4h 连续运转，调整流速控制加药量。按照工艺优化方案进行系统优化并连续运行近一个月后，整体工艺出水水质稳定，各项指标均满足地表I I I 类水排放要求，表2 为系统优化运行后出水水质情况。5 结论与建议当前我国南方大部分污水处理厂由于进水碳源不足普遍存在脱氮除磷效率低的问题，通过对该污水厂进出水水质分析和优化方案的研究，得出以下结论和建议：(1)污水厂由于进水有机负荷较低，很难达到同时脱氮除磷的目的，可以通过补充外碳源强化反硝化进行脱氮，辅助以化学方法进行除磷，碳源和絮凝剂的选择可以进一步研究，使污水处理费用降至更低水平。一_-1婶E一iJL55522llOO万方数据净水技术W A T E RP U R I F I C A T I O NT E C H N O L O G YV 0 1 3 0，N o 4，2 0 1 1A u g u s t2 5 t h，2 0 11表2 系统优化后出水水质流式合流制。T a b 2E m u e mQ u a l 时o f h eP l a Pma 舭ro p i 商盟i。no f参考文献r o c e s s e s1 矽 m指标(m C O g D 魄B O D(N r r I g H r-N(n l g IN(m g T P 砷慨N O；呱N O i 嘶S S 1 2 3 4(2)污水厂污水处理系统经过优化运行后，其出水水质得到很大的改善，出水满足地表水类水的排放标准。(3)污水厂工艺优化运行应针对污水厂现状工艺流程、进出水水质、现有构筑物参数及现状可改 6 造条件，结合污水处理的最终出路，确定工艺优化方案，并充分考虑1 3 后的日常维护管理。(4)城市配套污水排放管网应及时完善，宜采用雨污分流制，已建成的合流制管网可以改造成截李军，任健，杨晓冬，等碳源受限型污水化学辅助除磷试验叨北京T 业大学学报，2 0 0 9，1o f 3 5)：1 3 9 6-1 4 0 1 周艳萍关于城市污水处理厂升级改造的探讳J】科技情报与经济2 0 0 9 1 9(3 1)：2 11-2 1 2 叶从容微曝氧化沟除磷工艺运行状况研究【J】水处理技术，2 0 0 9 3 5(1)：9 7 9 9 O S A K AT，Y O S H I ES，T S U N E D AS，e td I d e n t i f i c a t i o no fa t e e t a t eo rm e t h a n o l-a s s i m i l a t i n gb a c t e r i au n d e rn i t r a t e-r e d u c i n gc o n d i t i o n sb ys t a b l e-i s o t o p ep r o b i n g0 1 M i c r o b i a lE c o l o g y，2 0 0 6，5 2(2)：2 5 3-2 6 6 蔡碧婧，谢丽，杨殿海，等反硝化脱氮工艺补充碳源选择与优化研究进展【J】净水技术，2 0 0 72 6(6)：3 7-4 1 马勇，彭永臻，王淑莹不同外碳源对污泥反硝化特性的影响【J】北京工业大学学报2 0 0 9 3 5(6)：8 2 0 8 2 4 李贤林，王琳。施永生生物法同步脱氮除磷主要工艺及问题探诽J】净水技术2 0 0 5 2 4(6)：3 0-3 3 路晓波，王佳伟，甘一萍，等A A O 工艺全流程节能途径与对策们净水技术，2 0 0 9，2 8(6)：3 9-4 3,5 7 一7 7 万方数据污水厂处理工艺运行方案优化污水厂处理工艺运行方案优化作者：陈广，贾丽玥，何义亮，杨卫华，Chen Guang，Jia Liyue，He Yiliang，Yang Weihua作者单位：陈广,贾丽玥,Chen Guang,Jia Liyue(上海交通大学环境科学与工程学院,上海200240;河北工程大学城市建设学院,河北邯郸056038)，何义亮,He Yiliang(上海交通大学环境科学与工程学院,上海,200240)，杨卫华,Yang Weihua(河北工程大学城市建设学院,河北邯郸,056038)刊名：净水技术英文刊名：Water Purification Technology年，卷(期)：2011,30(4)参考文献(8条)参考文献(8条)1.路晓波;王佳伟;甘一萍 A/A/O工艺全流程节能途径与对策期刊论文-净水技术 2009(06)2.李贤林;王琳;施永生 生物法同步脱氮除磷主要工艺及问题探讨期刊论文-净水技术 2005(06)3.马勇;彭永臻;王淑莹 不同外碳源对污泥反硝化特性的影响期刊论文-北京工业大学学报 2009(06)4.蔡碧婧;谢丽;杨殿海 反硝化脱氮工艺补充碳源选择与优化研究进展期刊论文-净水技术 2007(06)5.OSAKA T;YOSHIE S;TSUNEDA S Identification of acetate or methanol-assimilating bacteria under nitrate-reducingconditions by stable-isotope probing外文期刊 2006(02)6.叶从容 微曝氧化沟除磷工艺运行状况研究期刊论文-水处理技术 2009(01)7.周艳萍 关于城市污水处理厂升级改造的探讨期刊论文-科技情报开发与经济 2009(31)8.李军;任健;杨晓冬 碳源受限型污水化学辅助除磷试验期刊论文-北京工业大学学报 2009(35)本文链接：