城市污水处理厂提标改造工艺探讨

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城市污水处理厂提标改造工艺探讨

【摘要】当前,在人与环境和谐发展理念的指引下,我国各地政府和各级主管部门均出台了一系列改善生态环境的举措。尤其是对城市污水处理厂的提标改造工作,可以进一步提升城市污水处理能力。文章结合沧州市运东污水处理厂提标改造工程的相关内容进行分析研究,就污水处理厂改造工艺的要点进行介绍,并对相关方案做了比对,最终得出BBR工艺更适合运东污水处理厂提标改造的要求。

【关键词】污水处理;提标改造

1工程现状

1.1处理工艺现状

沧州市运东污水处理厂总设计规模10.0万m3/d,包含污水处理设施和污泥处理设施。其中,深度处理系统已经过一次提标改造,改造后连同始建时工程,形成2套,设计规模分别为3.0万m3/d和7.0万m3/d,2套系统处理工艺基本相同,均为高密度沉淀池+滤池。

1.2运行维护现状

污水处理厂管理运营人员具有良好的运行管理经验,现有设备基本保养良好,设施整体运行良好;面临进厂污水水质、水量负荷的季节性变化冲击,以及部分设备老化的困境,积极采取有效措施,保持出水水质的基本稳定。由于冬季进水水温较低,活性污泥生化性较差,生化系统中氨氮去除,硝化作用受温度的制约因素较强,因此运东污水处理厂冬季氨氮的去除效果不能得到很好的保障,出水氨氮容易出现波动。

1.3工程提标改造的必要性

现状运东污水处理厂采用以A2/O工艺为主体的三级深度处理工艺,设计出水水质达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标准。沧州市委、市政府印发的《沧州市消除劣V类河流攻坚行动方案》中明确提出,包括沧州市运东、运西污水处理厂在内的多家排水单位和污水处理设施,2020年底前完成提标改造;此后,又先后在2019年的9月和11月召开两次会议,落实了运东污水厂提标改造的资金来源和实施期限。方案对污水厂的出水水质提出了更高要求,现状污水处理厂在冬季低温环境下,部分指标不能满足《行动方案》的要求。根据沧州市水污染防治工作领导小组约谈要求,沧州市运东污水处理厂要在2020年7月15日前完成提标改造。

2提标改造方案

2.1提标改造思路

2.1.1CODcr的去除本次提标改造工程的目标是将现有出水的CODcr由50mg/L降至40mg/L。现有工程处理工艺成熟、完整,对水中可降解的有机污染物质已有极高的去除效率,出水中残存CODcr多为难降解成分,主要来源为:微生物代谢产物和原水难降解成分。实践表明,微生物代谢产物贡献值不足10mg/L,再通过深度处理设施的去除(主要是沉淀、过滤过程中随SS一同去除),使CODcr达到40mg/L压力不大。本厂目前实际出水CODcr指标即已满足这一要求。

2.1.2氮的去除本次改造工程出水水质对NH3-N指标提出了更高的要求,而污水处理厂对NH3-N的去除基本是在生化阶段依靠硝化作用完成的,常规AAO工艺的好氧池只要充氧充足,可以使出水NH3-N浓度满足设计要求。但由于目前实际进水氨氮已超出原设计水平,如欲利用现有池体达到改造后出水氨氮要求,经核算,氧池内硝化速率需高达0.069kgNH3-N/(kgMLVSS·d),大大超出合理范围。实际上,运营单位为使出水氨氮达到一级A标准,已采取了大量应对调整措施,但距离改造后工程要求的2mg/L仍有显著差距,故必须对现有生化池进行改造。

2.1.3磷的去除现状工程在设计阶段就已充分考虑对TP和SS的去除能力,设置了絮凝沉淀池、磁混凝高密度沉淀池和滤池等深度处理设施。通过投加絮凝剂,可以同时去除TP和悬浮物,因此这两项指标事实上成为同一个问题。提标改造工程的目标是将现有出水的0.5mg/L降至0.4mg/L。

2.2确定改造方案

综上所述,对氨氮的去除是本次改造工程的重点和难点,现有主体生化工艺是按照原设计出水水质,即GB18918-2002的一级A标准设计的,受其自身技术原理的限制,客观上对氮和磷的去除无法完全兼顾,同时脱氮除磷能力有限。由此确定本次改造对工艺选择的路径如下:①重点强化生物脱氮效果,保证出水的氮,尤其是氨氮、总氮达标;②由生化处理系统发挥除磷的主要功能,针对污水中的溶解性无机磷,采取必要的改造措施,提高其去除率。根据以上思路,本次设计对现有生化系统进行升级改造,选用脱氮能力较强的先进工艺。

3提标改造工艺要点

3.1改造工艺重难点问题

本工程具有技术难度较高,施工复杂程度较高,且建设工期紧张的特征。因此,对改造工艺技术也提出了较高的要求,所选工艺技术必须具备以下条件:①应能密切结合现状水厂运行特征进行精密调整;②应能保证以合理成本实现出水长期稳定达标;③应实施快捷的工程措施,以保质保量地完成建设进度目标;④应易于操作管理,同时具备较强的抗水质、水量冲击负荷能力,以应对本厂承受的复杂进水条件。

3.2主体工艺比选

从本工程现状工艺设施出发,AAO工艺、MBBR工艺和BBR工艺较适用于本工程情况,能够合理利用现状已有的池体和设备设施。

3.2.1AAO工艺特点脱氮除磷效果好,冬季氨氮、总氮不稳定,抗冲击负荷能力较强,运行费用较高。工艺优点主要有:①在硝化与反硝化工艺系统中可以称为同步脱氮除磷工艺,总的水力停留时间少于氧化沟工艺;②污泥中含磷浓度高,具有很高的肥效;③厌氧段、缺氧段只能轻缓搅拌,并不增加溶解氧浓度。工艺缺点主要有:①脱氮、除磷效果难以再提高;②工艺流程复杂,占地面积大,需加深度处理工艺才能达到排放标准,处理构筑物多,运行管理繁琐;③当水质、水量变化较大时,系统耐冲击能力较生物转盘差;④由于其推流的池型结构,对水质变化的缓冲能力较差;⑤脱氮效果受混合液回流比大小影响,电耗高,除磷脱氮效果则受回流污泥中挟带溶解氧和硝酸态氧的影响;⑥水温在10℃~12℃脱氮比较困难,碳氮比低于4无法满足脱氮要求,水温8℃~10℃无法达标;⑦需要增加深度处理,投资成本高[1]。

3.2.2MBBR工艺脱氮除磷效果一般,冬季氨氮、总氮不稳定,抗冲击负荷能力一般,运行费用一般。工艺优点主要有:①适合污水处理厂的扩容;②适合现有城市和工业污水处理厂的新建和升级改造;③具有传统生物膜法耐冲击负荷、泥龄长、剩余污泥少、无污泥膨胀现象发生的特点,又具有活性污泥法的高效性和运转灵活性。工艺缺点主要有:①需要增加深度处理,投资成本高;②操作运行困难,经常出现由于池内进气分布不均匀,而导致局部填料堆积现象;③填料挂膜与曝气量大小相关,操作时容易导致挂膜缓慢和脱落;④填料格栅板容易堵塞,影响污水厂运营;⑤水温在10℃~12℃脱氮比较困难,碳氮比低于4无法满足脱氮要求,水温8℃~10℃无法达标[2]。

3.2.3BBR工艺脱氮除磷效果很好,全年出水稳定达标,抗冲击负荷能力很强,运行费用较低。工艺优点主要有:①比传统工艺氮、磷、COD去除效率高,抗冲击负荷能力强;②所需曝气量小(溶解氧为0.1mg/l—1.0mg/l),运行成本低;③污水停留时间短、占地面积小;④全过程无须设置独立除臭装置;⑤水温8℃~12℃以上,能达到高效处理,稳定达到排放标准;⑥比传统工艺回流比低,节省电耗;⑦不易发生污泥膨胀;⑧限氧曝气池容仅为A2/O工艺生化池的1/2—1/3;⑨污泥产量少。工艺缺点主要有:需每日投加营养剂,从而产生少量费用,但每吨水投加营养液成本0.03元/m3。

3.3比选结论

考虑污水处理厂要求脱氮除磷率较高,尤其在冬季低温条件下,仍要能够保证出水稳定达标,且实施进度紧张,经比较,BBR工艺在项目总投资和吨水成本中占有较大优势,处理效果可靠,且实施简单快捷,新增的主要设备均可直接增设于现状生化池池顶、或设备间内,无须再新增建构筑物,最大程度缩短了建设工期,降低了改造工程实施的复杂度,故选择“BBR工艺”作为沧州市运东污水处理厂提标改造工程的改造工艺方案,改造后的工艺流程如图1所示。

4结语

为深入了解BBR工艺在污水处理中的运行效果,建设单位分别两次对BBR工艺进行调研。通过实地调研及分析,认为:①BBR工艺改造施工便捷,4家污水处理厂调试期间出水氨氮、总氮去除率均较高;②BBR工艺与传统A2/O相结合的工艺,能满足沧州市政府要求的出水排放标准;③BBR的工艺方案能实现沧州市政府规定的完工期限;④基于传统生化处理基础上的BBR工艺改造,较传统活性污泥法扩容减负改造方案更节省基建投资。所以,基于传统生化处理基础上进行的BBR工艺改造更适用于运东污水处理厂提标改造工程项目,运用该工艺技术实施的改造后工程,能够保证出水水质长期稳定达标。

参考文献

[1]王培培.城镇污水处理厂提标改造工艺的思考[J].化工管理,2019(32):96.

[2]邓颖辉.天津城镇污水处理厂地方标准提标改造技术[J].科技资讯,2017,15(9):121-122.

作者:杨磊 单位:青海洁神环境科技股份有限公司武汉分公司