北京某工廠工業(yè)污水處理提標(biāo)改造設(shè)計(jì)

易亞杰

(湖南中集環(huán)境投資有限公司,湖南 長(zhǎng)沙 410002)

0 前言

近年來(lái)，由于環(huán)境、生態(tài)問(wèn)題日益受到重視，各地的污水排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，排污物排放指標(biāo)上限值不斷下探。為了防止污水造成城市黑臭，設(shè)定氮、磷污染因子去除率，研究降低CODCr，去除氨氮、總磷濃度，有效提高各污染因子去除率的方法在污水處理項(xiàng)目中的應(yīng)用。

1 污水處理系統(tǒng)存在問(wèn)題及原因分析

1.1 污水處理存在問(wèn)題

本項(xiàng)目污水處理規(guī)模為800 t/d，原污水處理系統(tǒng)流程如圖1 所示。

圖1 改造前工藝流程圖

最初的排放標(biāo)準(zhǔn)為《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)。由于工廠的發(fā)展，排放物種類、濃度發(fā)生變化，導(dǎo)致污水廠出水水質(zhì)不穩(wěn)定，廢水中多個(gè)污染因子的含量已不能滿足北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 11/307—2013)的要求[1]。污水廠的進(jìn)水水質(zhì)、出水水質(zhì)及出水指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 進(jìn)水水質(zhì)、出水水質(zhì)及出水指標(biāo) mg/L

1.2 原因分析

原污水站建設(shè)較早，無(wú)論是設(shè)計(jì)還是環(huán)保指標(biāo)檢測(cè)，均沒(méi)有考慮廢水的氨氮、總磷排放問(wèn)題，導(dǎo)致現(xiàn)有處理工藝缺少脫氮、除磷的單元及設(shè)備，處理后的水中氨氮和總磷含量嚴(yán)重超標(biāo)，且由于生化停留時(shí)間較短，出水CODCr、BOD5同樣不能穩(wěn)定。

2 改造內(nèi)容及新工藝流程

2.1 主要改造內(nèi)容

針對(duì)污水處理系統(tǒng)存在的問(wèn)題和近期水質(zhì)檢測(cè)狀況及排放標(biāo)準(zhǔn)，主要改造項(xiàng)目見(jiàn)表2，改造后的工藝流程如圖2 所示。

圖2 改造后工藝流程圖

表2 升級(jí)改造工程項(xiàng)目清單

2.2 工藝改造后各主要單元

2.2.1 隔油沉淀池

隔油沉淀池利用廢水中懸浮物和水的比重不同的原理達(dá)到分離的目的。原有污水站的隔油沉淀池和配套設(shè)施設(shè)備運(yùn)行正常，故改造項(xiàng)目?jī)H對(duì)隔油池進(jìn)行清淤處理，仍利用原設(shè)施作為隔油預(yù)處理工藝，去除水中少量重油、機(jī)油(石油類)。

2.2.2 氣浮池

2.2.2.1 一級(jí)氣浮池

一級(jí)氣浮池是對(duì)含油污水隔油后的補(bǔ)充處理以及二級(jí)生物處理前的預(yù)處理，目的是保證生物處理進(jìn)水水質(zhì)的相對(duì)穩(wěn)定，去除比重接近于水、難以沉淀的懸浮物(例如油脂、纖維等)，同時(shí)使水中表面活性劑、石油類附著在氣泡表面上浮，從而與水分離。一級(jí)氣浮池設(shè)置1 座，尺寸為9.5 m×6.0 m×5.0 m(H)，有效容積為280 m3。

2.2.2.2 二級(jí)氣浮池

二級(jí)氣浮池的功能和一級(jí)氣浮池相同，是對(duì)一級(jí)氣浮池作用的強(qiáng)化。二級(jí)氣浮池設(shè)置1 座，尺寸為8.5 m×6.0 m×5.0 m(H)，有效容積為250 m3。

2.2.3 缺氧反硝化池

將現(xiàn)有中間水池改造為缺氧反硝化池，與好氧池共同組成混合液回流系統(tǒng)，既充分利用了現(xiàn)有的設(shè)施，降低建設(shè)投資成本，又升級(jí)了原處理工藝。改建的缺氧反硝化池尺寸為4.8 m ×5.1 m ×5.0 m(H)，有效容積為100 m3，水力停留時(shí)間為3 h。

2.2.4 好氧池+MBR 池

將原有的調(diào)節(jié)池改造為合建式“好氧池+MBR池”，充分利用現(xiàn)有調(diào)節(jié)池，不另增設(shè)構(gòu)筑物，既提升了處理效果，也節(jié)約了建設(shè)成本。合建式“好氧池+MBR 池”與缺氧反硝化池組成了AO+MBR 池系統(tǒng)。

新增AO +MBR 生化與膜系統(tǒng)有兩個(gè)原因：一是原生化池尺寸僅為5.5 m×4.7 m×5.2 m，水力停留時(shí)間短，為3.6 h，無(wú)法有效提高CODCr與BOD5的去除率，出水水質(zhì)不穩(wěn)定，而新增好氧池，水力停留時(shí)間增加為6 h，加大了生化段的可靠性；二是可通過(guò)回流系統(tǒng)，在缺氧反硝化池內(nèi)去除氨氮，同時(shí)MBR 膜池降低SS 含量，增加出水水質(zhì)穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)由于污泥老化使二沉池沉淀效果不佳的情況[2]。

好氧池+MBR 池尺寸為13.2 m ×5.1 m ×5.0 m(H)；有效容積為300 m3；水力停留時(shí)間為9 h。主要設(shè)備包括1 套MBR 膜組件、2 臺(tái)污水提升泵(流量Q=35 m3/h，揚(yáng)程H=7 m，電機(jī)功率N=1.5 kW)、2 臺(tái)反洗水泵(流量Q=40 m3/h，揚(yáng)程H=12 m，電機(jī)功率N=3.0 kW)、1 臺(tái)污泥回流泵(流量Q=25 m3/h，揚(yáng)程H=8 m，電機(jī)功率N=2.2 kW)、1 套曝氣裝置。

2.2.5 化學(xué)除磷沉淀池

將原有的生化池改造為化學(xué)除磷沉淀池，且通過(guò)添加PAC、PAM(助凝)等化學(xué)藥劑去除水中磷污染?；瘜W(xué)除磷沉淀池?cái)?shù)量為1 座；尺寸為5.5 m×4.7 m×5.2 m(H)；有效容積為120 m3；混凝反應(yīng)時(shí)間為0.5 h，沉淀時(shí)間為3 h。主要設(shè)備包括1 套攪拌機(jī)、1 套PAC 加藥裝置、1 套PAM 加藥裝置、1 臺(tái)剩余污泥泵、1 批斜管填料。

2.2.6 折點(diǎn)加氯反應(yīng)池

將現(xiàn)有砂濾池改造為折點(diǎn)加氯反應(yīng)池，目的是對(duì)前端工藝處理的廢水中剩余的氨氮進(jìn)行深度凈化，確保出水中的氨氮含量達(dá)標(biāo)。通過(guò)在折點(diǎn)加氯反應(yīng)池內(nèi)投加次氯酸鈉(工業(yè)級(jí)，有效氯35%)進(jìn)行反應(yīng)，可進(jìn)一步去除AO+MBR 系統(tǒng)未去除的氨氮，同時(shí)次氯酸根對(duì)出水具有消毒殺菌的功能。折點(diǎn)加氯的方法可解決北方水溫低影響生化效率，從而導(dǎo)致氨氮去除低的問(wèn)題。

折點(diǎn)加氯池設(shè)置1 座，尺寸為7.5 m ×3.2 m ×3.5 m (H)，有效容積為70 m3，水力停留時(shí)間為2 h。主要設(shè)備包括：1 臺(tái)攪拌機(jī)、1 套次氯酸鈉投加系統(tǒng)(產(chǎn)量4 kg/h)、2 套投加系統(tǒng)(其中1 套可用于加酸回調(diào)pH 值，體積為3 m3)、2 臺(tái)計(jì)量泵(流量Q=20 L/h)。

2.2.7 自控儀表

在污水廠內(nèi)設(shè)置較完善的儀表監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，且從儀表精度、耐腐蝕度、工作可靠性、安裝方便的角度對(duì)儀表進(jìn)行選型[3]。由于污水處理站工作環(huán)境、介質(zhì)條件較差，特別是傳感器直接與污水、污泥接觸時(shí)，極易腐蝕、結(jié)垢，因此選用非接觸式、無(wú)阻塞隔膜式、電磁式和可清洗式的傳感器。

3 運(yùn)行效果分析

3.1 CODCr、BOD5、SS、氨氮去除率

投加接種污泥后，調(diào)節(jié)曝氣量，好氧池出水口與MBR 膜池進(jìn)水口處的溶解氧含量控制在2 mg/L 左右。為有效去除氨氮，不斷調(diào)節(jié)好氧池回流量，最佳回流比最終鎖定在150%，污水氨氮去除率逐漸提高，最后達(dá)到80%。隨著調(diào)試深入，運(yùn)行10 d 后，污泥濃度升高至2 500 mg/L，各污染因子去除率趨于穩(wěn)定，如圖3 所示。

圖3 AO+MBR 對(duì)各污染因子去除率

由圖3 可知，調(diào)試10 d 后，CODCr去除率達(dá)到90%，BOD5去除率為95%，氨氮去除率達(dá)到80%，SS 去除率為98%。另外，由于項(xiàng)目采用MBR 膜設(shè)備，生化出水SS 含量穩(wěn)定，初期即可達(dá)標(biāo)。

3.2 化學(xué)除磷池加藥量對(duì)出水總磷濃度的影響分析

由于改造后的生化系統(tǒng)缺乏厭氧池，生化除磷效率有限，污水經(jīng)過(guò)MBR 膜池后，總磷去除率僅50%，總磷濃度仍約為3 mg/L。污水進(jìn)入化學(xué)除磷池后，通過(guò)池內(nèi)添加PAC(有效含量為26%)、PAM(投加量為5 mg/L)，不斷調(diào)節(jié)PAC 濃度，研究藥劑投加量對(duì)出水總磷濃度的影響，結(jié)果如圖4 所示。當(dāng)PAC 濃度為35 mg/L 時(shí)，總磷去除率可達(dá)95%；之后再增大投加量，總磷去除率的增幅不大。

圖4 PAC 添加量對(duì)總磷去除率的影響

3.3 折點(diǎn)加氯池反應(yīng)分析

二沉池出水的氨氮濃度為7 mg/L 左右，北方冬季水溫較低，約7 ℃，不利于生化。通過(guò)投加不同量次氯酸鈉，研究次氯酸鈉投加量對(duì)氨氮去除率的影響[4-5]，結(jié)果如圖5 所示。次氯酸鈉的投加量分別為5‰、6.5‰、8‰、9.5‰(重量比)時(shí)，對(duì)應(yīng)的氨氮去除率分別為70%、85%、90%、98%；繼續(xù)增大次氯酸鈉投加量，氨氮濃度甚至可以降到0.2 mg/L 以下，同時(shí)能夠去除約20%的CODCr。

圖5 次氯酸鈉投加量對(duì)氨氮去除率的影響

3.4 小結(jié)

將原中間水池及調(diào)節(jié)池升級(jí)為AO +MBR 系統(tǒng)后，通過(guò)增加水力停留時(shí)間提高CODcr與BOD5的去除率，通過(guò)MBR 膜處理設(shè)備提高出水水質(zhì)穩(wěn)定性；污水中氮、磷污染比較嚴(yán)重，針對(duì)北方溫度低不利于生化的問(wèn)題，增加化學(xué)除磷、折點(diǎn)加氯工藝，有效提高氮、磷的去除率，使出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)研究考慮污水的特點(diǎn)，對(duì)標(biāo)地方環(huán)境與生態(tài)的要求，對(duì)原污水處理系統(tǒng)進(jìn)行改造。經(jīng)過(guò)調(diào)試，最終出水水質(zhì)高標(biāo)準(zhǔn)地達(dá)到了《水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 11/307—2013)的要求，并確定了化學(xué)除磷、折點(diǎn)加氯工藝的最佳加藥濃度參數(shù)，其中折點(diǎn)加氯工藝可克服北方冬季水溫低生化活性差的特點(diǎn)，適合推廣于北方小規(guī)模工業(yè)污水去除氨氮的應(yīng)用。