城市污水处理中的工艺运行优化张志军

嗬而t中国精细化工协会第五届水处理化学品行业年会论文集2009年7月城市污水处理中的工艺运行优化张志军(邯郸市市政污水处理有限责任公司,河北邯郸056002)[摘要」由于实际进水水质与设计值有偏差,造成采用改良氧化沟工艺的邯郸市西污水处理厂,运行管理困难且费用较高。针对该厂的实际运行情况,探讨了曝气系统的DO、MLSS、泥龄等运行参数的控制问题,并对各参数进尸了分析、优化调整。结果显示:该厂好氧区出水DO控制在.25~.35m目工,缺氧区DO控制在.03~.07mglL时,可保证良好的除磷效果;将N几55控制在50()0m目1左右,并通过排泥将泥龄控制在16~19d左右时,氧化沟系统可在最低运行能耗下获得最优硝化、脱氮效果:避免过多的硝酸盐随回流污泥进入厌氧选择池也是该系统工艺控制的关键,适宜的进水BOD,八N比值以及稳定可靠的反硝化控制,可进一步提高该系统的处理效果,尤其是脱氮效果。〔关键词〕改良氧化沟;脱氮除磷;优化控制邯郸市西污水处理一期工程是经国家发改委批准立项,河北省利用世行贷款建设的城市基础设施项目之一。采用改良型推流式氧化沟工艺,建设规模为处理能力10万m3ld,其中生活污水约占65%,工业废水约占35%。该工程于2004年5月建成投产。受收水管网及收水率制约,目前实际处理量为.85x104m3d/.该厂主要处理邯郸市京广铁路东北部和铁路以西区域的生活污水及该区域内的部分工业企业生产废水,服务面积约50km2,服务人口约45万人,2020年规划收集污水量为20万m3d/,分两期实施.运行实践表明,该污水厂的出水水质始终优于《污水综合排放标准》(BG8978~一19%)的二级标准,己达到了设计要求。l工艺流程该厂采用的改良氧化沟工艺,将氧化沟和厌氧选择池合建为一个处理单元,它是一个多沟串联系统,分为两组,每组8个廊道,共安装24台转碟曝气机,其中单、双速转碟各12台,在各沟道内交替均匀布置。进水与回流污泥在厌氧选择池内均匀混合后进入氧化沟,在沟内往复循环流动。由于该氧化沟工艺独特的沟型和转碟曝气机的布置方式,为有机物的去除和脱氮除磷创造了良好的宏观和微观环境,使得该系统最终能获得稳定、优良的出水水质。氧化沟出水进入中心进水周边出水的辐流式沉淀池,进行泥水分离后,其出水一部分排放至厂区北部输元河,另一部分通过抽升泵站及管路排入市内沁河,做为景观用水。污泥通过剩余污泥泵房排入污泥浓缩池及脱水机房进行相应的处理,最终进行填埋或制肥。改良氧化沟的主要构筑物及设计参数见表1。平面图见图1。青海西宁中国精细化工协会第五届水处理化学品行业年会论文集吓而t表l`西污水处理厂主要构筑物及设计参数构构筑物物数里里尺寸寸参数数名名称称称称称粗粗格栅栅1座座12xlZmmm栅条间隙20~、宽度10mmmm间间间间间间进进水泵泵1座座12x6mmm5417m3几几房房房房房房细细格栅栅1座座12xlZmmm栅条间隙6Inln、宽度Slnlnnn间间间间间间沉沉砂池池2座座直径4.87m、池深深5417时lhhh5555555.05mmmmm厌厌氧选选1座座4格、水深4m、4200扩扩停留时间lh、流盈4167m平小小择择池池池池池氧氧化沟沟2座座池宽7.5m、水深4mmm停留时间17.3h、污泥产率0.8k四Slkl尹ODS、污泥泥单单单单池容积36000衬衬负荷0.0625k叨oD亦gh几ss.d、容积负荷0.2555kkkkkkkkkgBoo岁m,.ddd剩剩余污污l座座gxsmmm剩余泥量1科ookgDSdl、含水率9.9204、最大回流流泥泥泵房房房房比l0()%%%沉沉淀池池4座座直径45m、水深4mmm水力停留.4h7、表面负荷.085m3lm2.hhh污污泥浓浓2座座直径20m、池边水深深水力停留1.6h7、污泥固体表面负荷45kgDSlmZ.hhh缩缩池池池4mmmmm排排泥泵泵1座座6x6mmm干泥量1科00k叨dlS、含水率97.5%、工作时间24咐咐房房房房房房污污泥脱脱l座座24x10mmm干泥量144X()处刃ds/、含水率97.5%、工作时间24hlddd水水机房房房房房图1改良氧化沟单组沟平面示意图203芍而t中国精细化工协会第五届水处理化学品行业年会论文集2009年7月2工艺控制改良氧化沟工艺是集有机物降解、脱氮、除磷三种功能于一体的生物处理技术,因此该工艺的运行控制应同时满足各项功能的要求。针对该厂的进水水质特点,在总结氧化沟工艺长期运行控制经验的基础上,得出了具体的优化控制方式。2.1对曝气系统DO的控制在该改良氧化沟脱氮除磷工艺中,由于生物除磷本身并不消耗氧气,故实际供氧量只需考虑以下三部分:脱碳需氧量、硝化需氧量及反硝化产氧量。在该厂的实际运行控制中,各段曝气量一般是根据在线DO仪和便携式DO仪的监测值,通过调整曝气转碟开启台数或叶轮转速来控制的·经长期的运行实践可得出各区DO的控制范围:笔化沟内MLsS较高(一般可达到4000~5800m叭),一般保持缺氧区DO为.03~.07mg飞,好氧区DO控制在.20~3.2m目1,若太低会抑制硝化作用,太高则会使DO随回流污泥进入厌氧区,影响聚磷菌的释磷,而且会使聚磷菌在好氧区消耗过多的有机物,从而影响对磷的吸收。从实际运行效果来看,该氧化沟工艺的除磷效果始终能保持在较高的水平,这得益于对氧化沟各区内DO的有效控制,尤其是好氧区,其出水Do控制在.25一3.sm留飞,当混合液进入二沉池完成泥水分离后,充足的DO保证了聚磷菌能将磷牢牢地聚积于体内而不释放于水中,最终确保了良好的除磷效果。2.2对MLSS的控制在运行过程中,经监测分析发现该厂的MLss偏高,一般为4000~5800m乡1,有时甚至高达6000m乡吃以上。在这种情况下,由于提高了沟内的活性污泥浓度,降低了有机负荷,相应地延长了污泥龄,为硝化菌的生长提供了有利条件,最终也获得了较好的脱氮效果,因此较高的加几55对硝化、脱氮过程较为有利。同时也发现,系统中开也得到了较好的去除,两者间并没有出现矛盾关系。其原因可能是污泥中的聚磷菌数量也相应增加。传统除磷理论认为,排除的剩余污泥量越多,即泥龄越短,对磷的去除率就会越高,但加大排泥量必然会导致卜几55降低。在实际运行控制中,发现适当地减少排泥量,即提高MLSS,结果反而对除磷更为有利。该厂MLss为4500m泌(设计值)左右时的除磷效果并不是很理想,经过调整并尝试逐渐减少排泥量,将hnjss提高至S000m叭左右时发现除磷效果更好,也相应地保证了系统较好的硝化、脱氮效果,当然MLSS也不能过高,在实际运行中有时因受季节影响造成不能正常排泥,沟内MLss曾一度增至70o0m乡1以上,并导致局部出现污泥膨胀现象,所幸出水水质未曾受到影响,只是运行能耗相应增加(约15%~20%)。因此,在实际运行控制中,应尽可能将MLss控制在5000m留飞左右,以使氧化沟系统在最低运行能耗下获得最优处理效果。调整MLSS前、后处理效果的对比见表2。青海西宁中国精细化工协会第五届水处理化学品行业年会论文集有而t表2MIJSS调整前、后对、NT、作去除效果的对比项项项入n`5555NH月+-NNN1NNN冲冲目目目倾乒刁)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))进进进进水水出水水去除除进水水出水水去除除进水水出水水去除除份份份份lg’-Ll)))(mg-.L勺勺率/%%%(mg.L”)))(mg.L’勺勺率/%%%m(gU勺勺m(g’-Ll)))率///%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%数数数450000]!9.54445.777770.477747.300025.422246.26663.16661.1222645.666值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值55555心洲犯犯:七0.07773.255582.966649.899923.766652.38882.75550.399985.82222.3对泥龄和排泥的控制生物脱氮过程一般要求有较长的泥龄,而生物除磷是通过排除富磷的剩余污泥来实现,故不得不维持较高的污泥排放量,系统的泥龄也不得不相应地降低。一般是将泥龄控制在一个较窄的范围内,以兼顾脱氮与除磷的需要。基于此,为取得较好的脱氮除磷效果,该氧化沟系统的泥龄采用18d(实际泥龄控制在16~19d),以保持较高的加几55,一般侧、冲的去除率可分别达到45%、75%以上。.在排泥控制过程中,除了用泥龄核算排泥量外,还需保持系统中稳定的MLSS和MLvSS,一般应通过排泥使MLSS保持在4600~400mg工、卜n刃55保持在2300~2700m叭。在实际运行过程中,按上述范围进行操作控制,均能获得稳定、优良的出水水质。2.4BODS仃N和BODS厅P硝化菌的比例与污水的BOD,汀N值相关。从理论上讲,当污水的BOD,八N2.86时,有机物即可满足反硝化的碳源需要,但由于实际上并不是所有的BOD,都能被反硝化菌利用,故实际运行中应控制其值4.0l2[。硝化则与BoD负荷有关。有资料显示,BoD,负荷.0巧k叨on功眯沙乙s.sd)时,处理系统的硝化反应才能顺利进行。在实际操作控制中,一般将该厂氧化沟系统的污泥负荷保持在.006一o.13k叨oDs(/khg仁ss.d)左右,硝化率70%.污水生物脱氮除磷工艺中厌氧区有机基质的含量、种类及其与微生物营养物之间的比例关系(主要指BoD卯即:l是影响聚磷菌摄磷效果的一个不可忽视的控制因素,其值越大则释磷效果越好,对后续除磷越有利,尤其是进水中易降解有机物的含量越高越好。有研究表明,若要使出水中磷含量控制在1.om目工以下,进水中BOD5n?应控制在20~30。通过实际运行控制发现,该厂进水水质毋。DS厅p=54、BoDS八N=3.4)可保证BoD,!I,2o,而BoDS几N4,除TN外,其他参数均能很好地满足系统运行需要。3运行效果.邯郸市西污水处理厂的设计及实际进、出水水质如表3所示,主要设计参数及2007年实际运行参数见表4。峨而t中国精细化工协会第五届水处理化学品行业年会论文集2009年7月表3邯郸市西污水处理厂的设计及实际进、出水水质参参数数进水水质/(mg一勺勺出水水质/(mg.L`,)))去除率l(%)))设设设计值值实际波动范围及平均值值设计值值实际波动范围及平均值值设计计实际际BBBODsss2oooo.46~3988818444夕OOO3~2999l666之肠肠91.3000CCCODDD4500089~751113533351200013~89994111习33388.3888SSSSSS2500065~8700037555夕OOO4~62221777冲88895.4777妞妞公-双双255511.57~34.855523.6999夕5550.22~24.75556.75555571.5111IIINNN355527~94.822253.49999918.23~45.500026.04444451.3222开开开3331.47~9.09993.4333三111.006~.065550.4222扣77787.7666表4主要设计参数及2007年的实际运行参数参参数数流量量泥龄/dddHRT/hhh污泥回流比比供气量量NnJSSSS污泥负荷荷(((((lo4m3.-d,)))))))(%)))(kgOZ·h’,)))(吨·L`1)))你叨oDS·-gk,MMMLLLLLLLLLLLLLLLLLSS·d`,)))设设计计l000l88815.44410000712.444450())).0肠9444运运行行7.88816~1999200065~9000545.7775000000.07888目前该厂所接纳的城市污水中约65%为生活污水,2008年部分月份的实际运行结果