城市污水处理厂提标改造与优化调控案例分析

全国城镇污水处理厂除磷脱氮及深度处理技术交流大会论文集II-33江苏无锡2010年7月城市污水处理厂提标改造与优化调控案例分析刘礼祥1,2，陆桂勇1，杨旭良1，石长恩1，陶涛1，杨靖波1，葛彦桦1（1.深圳市水务（集团）有限公司，广东深圳518031；2.清华大学环境科学与工程系，北京100084）摘要：以太湖流域全面推行提标改造政策为背景，介绍了该地区某污水处理厂在运行过程中所出现的问题；采用全流程工艺优化调控技术，对该厂进行了全面的工艺诊断与优化调控，实现了连续稳定达标；该优化技术可为相关污水处理厂工艺运行提供借鉴。城市污水处理厂提标运行后，运行成本增加显著，主管部门加强源头控制是解决该问题的根本办法，必要时可以考虑为污染治理企业增加一定的污水处理费用，以保证企业健康稳定运行；政府部门应出台相应监管措施，以响应新排放标准的推广应用，如达标率或总量控制等，从而实现污水处理事业稳定低耗可持续发展。关键词：城市污水处理厂；提标改造；全流程；工艺诊断；优化调控CaseAnalysisontheProcessOptimizationofUpgradingandReconstructionWWTPLIULi-xiang1,2,LUGui-yong1,YANGXu-liang1,SHIChang-en1,TAOTao1,YANGJing-bo1,GEYan-hua(1.ShenzhenWaterGroupCo.，Ltd，Shenzhen518031，China；2.DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineeringTsinghuaUniversity，Beijing100084,China)Abstract:AsthebackgroundsoftheTaiLakeBasinprovidethefullimplementationpoliciesofupgradingandreconstruction,someproblemsofaWWTPinthisregionwereintroduced.Theplant-wideprocessoptimizationandcontroltechnologywasapplied,theprocessdiagnosisandoptimizationalcontrolwerecarriedout,andthecontinuousstableeffluentqualitywasachieved.TheoptimizationtechniquescouldbereferencedbysomeotherWWTPsprocessoperationTheoperationalcostsofWWTPwereincreasedsignificantlybecauseoftheupgradingandreconstruction.Thefundamentalwaytosolvethisproblemistostrengthenthepollutionsourcecontrolbyauthorities.Itcouldbeconsideredforpollutiontreatmententerprisestoincreasecertainfeesinordertoensurethemstableoperationandhealthydevelopment.Inordertoachievestabilityandlowpowerconsumptionwastewatertreatmentsustainabledevelopment,improvedsupervisionmeasuresshouldbebringouttothepopularizationandapplicationofnewemissionstandardsbythegovernment,forexample,thequalificationratioortotalamountcontroletc.Keywords:WWTP；upgradingandreconstruction；plant-wide；processdiagnosis；optimizationalcontrol自2007年6月太湖蓝藻事件爆发以来，城市污水处理厂的提标改造步伐明显加快。尤其对太湖流域要求更为严格：不但对2007年6月底前已建、在建的169座城镇污水处理厂进行限期除磷脱氮改造，并要求该流域所有新建城镇污水处理厂必须严格按照一级A标准进行建设。为保证提标改造技术和设备的经济适用性，江苏省建设厅还安排了专项经费3000万元开展城镇污水处理厂除磷脱氮改造技术攻关及示范，分别开展了A/A/O、氧化沟、SBR、MBR、硅藻精土、粉末活性基金项目：国家“十一五”科技支撑项目“城市污水处理全流程节能降耗途径与技术集成”（编号：2006BAC19B06）全国城镇污水处理厂除磷脱氮及深度处理技术交流大会论文集II-34江苏无锡2010年7月炭、曝气生物滤池、砂滤、转盘过滤器、滤布过滤器、微滤膜过滤器等多项关键技术研究[1]，旨在为太湖流域城市污水处理厂一级A提标改造提供技术与设备支持。太湖流域作为城市污水厂提标改造的先行者，在升级改造方面积累的经验颇可借鉴，如“三先三后”技术原则：先优化运行，后工程措施；先内部碳源，后外加碳源；先生物除磷，后化学除磷。在实际运行过程中也遇到如下三大难题亟待解决：工业废水的影响、冬季低温的影响及碳源的问题。除此之外，有关专家还对现行的监管方式提出了质疑，希望能在排放标准提高的同时，进一步完善细化监管模式。本文以太湖流域某污水厂为案例，采用全流程优化调控技术[2]，对该厂扩建与提标改造后所面临的问题进行工艺诊断与优化调控，为相关污水厂在提标运行方面提供借鉴。1项目简介太湖流域某污水处理厂自2008年开始进行扩建与提标改造相关工作，提标前该厂按照一级B标准考核，所采用工艺为改良A2/O工艺。在扩建与提标改造设计中，考虑到该厂将会有部分工业废水接入，因此在改良A2/O工艺前增设了水解酸化池、中间沉淀池、二级提升泵房、中沉池污泥回流泵房，扩建原有改良A2/O池（新增一个序列二级处理工艺，并将原有二级生化池水力停留时间由13.6h增加至14.1h），二沉池出水末端增设了絮凝沉淀池、均质滤料V型滤池及接触消毒池，按一级A标准进行考核；提标改造后的工艺流程如图1所示。图1某城市污水处理厂工艺流程图该厂提标改造后各工艺单元主要设计参数如下：水解酸化池采用折返廊道式水平推流式反应器，设计停留时间为7.0h；中间沉淀池为中进周出辐流式沉淀池（桁车刮泥机），设计停留时间为2.0h，表面负荷为1.9m3/(m2·h)；改良A2/O池采用廊道式推流反应池，设计停留时间为14.1h（其中厌氧池1.6h、缺氧池4.0h、好氧池8.5h），污泥负荷为0.10kgBOD5/(kgMLSS·d)，污泥龄为15d；二沉池为中进周出辐流式沉淀池，采用全桥式虹吸排泥，设计停留时间为4.0h，表面负荷为0.96m3/(m2·h)；混凝池为机械混合机械絮凝池，混合时间为82s，絮凝时间为20min，絮凝剂为PAC和PAM联合投加；高效沉淀池上升流速为2.8mm/s；V型滤池为均质石英砂滤池，滤料粒径为0.9mm，滤层厚度为900mm，滤速为7.96m/h，设计反冲洗方式为气冲－气水冲－水冲（3－4－5min）；接触消毒池采用二氧化氯消毒，接触消毒时间为30min。该项目提标改造完成后，出现了水解酸化池运行不稳定、生化池运行状态不稳定、二沉池出进水粗格栅一级提升泵房细格栅旋流沉砂池水解酸化池中间沉淀池二级提升泵房改良A2/O池二沉池三级提升泵房混凝池高效沉淀池V型滤池接触消毒池达标排放栅渣砂污泥回流污泥浓缩池污泥回流部分超越絮凝剂剩余污泥剩余污泥脱水机房泥饼外运ClO2全国城镇污水处理厂除磷脱氮及深度处理技术交流大会论文集II-35江苏无锡2010年7月水难以稳定达到一级B标准、深度处理出水SS及粪大肠菌群不能稳定达标等一系列问题，导致整个工艺无法连续稳定达标。为此，对该工艺全流程进行诊断与优化调控，以期实现出水水质稳定达标。2工艺全流程运行诊断分析2.1工艺运行诊断该项目在扩建与提标改造之前已有两年多稳定运行经验，在正常运行时，二沉池出水各项指标均基本可以稳定达到一级B排放标准。该项目扩建与提标改造完成后，在实际运行过程中却出现诸多问题，为此，笔者对进水水质及工艺全流程各阶段运行状况进行了全面调研分析，发现存在问题：①该厂在扩建之后（处理总规模增加一倍），进水水质与水量均有明显变化，处理水量增加约80%，且新增规模中大部分为工业废水排入；②在实际运行过程中，多次出现洗涤废水、含油废水、高浓度有机废水等工业废水冲击现象；③水解酸化池投产时间不长，且未实现连续稳定运行，多次出现间歇进水现象，导致中沉池出水水质很不稳定，且由于配水不均匀而多次出现严重跑泥现象；④生化池运行状况很不稳定，在不受冲击时，运行较为正常，各项水质指标基本可以达到一级B排放标准；当受到进水及水解酸化池跑泥冲击时，出水水质会立即恶化，且短时间难以恢复；⑤高效沉淀池运行状况较差，虽然多次调整投药配比，但出水仍可见大量絮体污泥流失；⑥V型滤池出水水质较为清澈，但存在配水孔堵塞、反冲洗不彻底等问题；⑦接触消毒池二氧化氯投加量较大，脱色效果明显，出水余氯含量较高，但粪大肠菌群难以稳定达标。2.2工艺优化运行调控策略针对调研过程中发现的问题，可以分为几类，并采取针对性的优化调控策略：（1）进水异常导致的出水超标问题对于这类问题，由于进水管网不由项目公司负责，除了向由当地主管部门提交进水水质超标材料，并希望加强源头管理之外，别无它法；只能通过强化系统本身的耐冲击负荷能力，以保证出水水质稳定性；可以采取的措施包括：增大水解酸化池预处理系统进水量，以有效削减冲击负荷对二级生化处理系统造成的冲击；提高二级生化池抗冲击负荷能力，在二沉池出水COD、SS及TP不能稳定达标时，通过增加深度处理单元投药量，强化深度处理效果，确保出水水质稳定性。（2）水解酸化工艺运行不稳定问题对于水解酸化工艺而言，连续进水是保证其稳定运行的前提；若间歇进水，将会导致系统内产生大量沉降性能较差的腐殖污泥，在恢复进水时，这些腐殖污泥将会对后续生化处理单元造成很大的冲击，严重时会发生污泥中毒而出现污泥解絮问题；该项目水解酸化池在设计时存在缺陷，其两组反应池存在污泥回流不均匀问题，且未设置调节阀门，导致在运行过程中，经常性会出现单边中间沉淀池跑泥现象；通过改变两组池的进水量及回流量，在一定程度上可以缓解该问题。（3）改良A2/O工艺运行不稳定问题改良A2/O工艺在设计上问题不大，其不稳定运行的主要原因是因为进水水质异常而系统耐冲击负荷能力较弱所产生的。由于该厂进水水质短时间难以有较大改善，冲击负荷在所难免；因此，在强化前处理的基础上，生化池需通过调整排泥量以维持较高的污泥浓度，并根据进水水质波动全国城镇污水处理厂除磷脱氮及深度处理技术交流大会论文集II-36江苏无锡2010年7月及时调整供气量以保证生化池内DO相对稳定；与此同时，要通过精细化控制，保证生化池各序列运行的均衡性，以提高生化系统总体耐冲击负荷能力；另外，在进水冲击负荷过高时，若已出现污泥沉降性能不佳、生物相变差、二沉池出水恶化等现象时，可以考虑在生化池出水投加少量絮凝剂以改善活性污泥絮凝效果，以免出现污泥大量流失问题，并降低深度处理负荷，保证总出水水质稳定。（4）深度处理工艺运行不稳定问题混凝沉淀单元在二级生化出水不稳定时，要加大絮凝剂的投加量，并相应增加高效沉淀池排泥时间；在增加排泥时间的同时，可以考虑将一次总排泥时间平均分配为2-3次，这样可以有效降低高沉池内污泥泥位，减少泥位过高而产生污泥流失现象。在排泥控制方面，还应该通过泥位观测管了解各序列沉淀池内泥位差异，并针对性的加强泥位较高的沉淀池排泥，以保证高效沉淀池总水质的稳定。V型滤池首先应将堵塞配水孔清通，确保滤池配水