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高浓度印染废水集中处理污水处理厂运行模式的探讨

2015-3-10 21:38:09点击:

摘要:介绍了绍兴污水处理厂春节枯水期、夏季高温、高浓度污水以及污泥膨胀时这些不同情况下的运行情况进行分析,寻找规律,保证了污水处理厂能在不同的运行模式下能连续、稳定、预处理经济运行。

论文关键词:污水处理厂,运行模式,研究

绍兴污水处理厂承担绍兴市、县两地工业废水和生活污水“集中处理,达标排放”任务,其设计总规模为90×10m/d,其中一、二期工程为60×10m/d已建成投运,通过技术改造后处理能力最大可达到70×10m/d,三期工程为20×10m/d。

1进水水质

从接纳的污水构成来看,绍兴污水处理厂工业废水所占比例较大,占到80%以上,工业废水中,又以印染废水为主,其比例占90%以上;从进水水质浓度来看,进水COD普遍高于1000,污水浓度高,处理难度大;从水量波动情况来看,进厂工业废水排放受行业生产淡、旺季影响,进水波动幅度较为明显,高低水量比达到10:1,这势必做好工艺控制,确保系统稳定预处理。

2运行模式的种类

通过对高浓度印染废水的运行分析总结,按照每年的季节不同而确定相关的运行模式,主要分为春节枯水期运行模式、夏季运行模式、污泥膨胀运行模式。通过对典型运行模式的研究和确立,建立有效的应对机制,有利于提高工艺调整的及时性和准确性,并为有针对性地处理类似突变情况积累一定的运行经验。

2.1春节运行模式

春节前后,大部分生产企业停产休假,工业废水特别是印染废水排放量急剧下降,而生活污水略有增加。根据经验,在进入春节前一周,水量由较高水平逐渐降到20×10m/d,期间进厂水质相对较好,主要以印染为主,此时可按春节期间运行模式进行控制,以下以一期工程为例说明春节运行模式的控制。

2.1.1春节期间水质水量变化情况

春节期间生产企业排污量的急剧减少和居民生活污水略有增加,这就决定进厂水质将发生一定变化。从图1.1可看,2008年~2009年春节水量、水质的变化分别从距春节大致前10天左右开始下降,春节后10天左右恢复至节前水平。

从图1可知,在春节来临前,主要工业排污单位开始停产,水量逐步下降,一般经过10天左右下降到最低水平,在最低水量维持10天左右,随后各企业陆续恢复生产,水量慢慢上升,一般经过5~6天时间恢复到节前状态。水质变化与水量变化同步,在水量处低谷时段水质处较好水平,在水量达到较高时水质污染程度相应上升到较高水平。此规律在运行几年来基本相似,这能便于此阶段对生产系统的超前控制,尽可能实现系统的稳定。

2.1.3春节生产运行控制要点

2.1.3.1预处理系统加药量控制

针对春节期间水量水质变化特点,对生产系统加药控制应根据水质变化情况进行调整,以确保后续处理达标排放,同时又保持经济运行。进厂水量在节前10天时开始下降,水质也同步下降,因此加药量需同步下降,直到停止加药,当进水COD小于1000mg/L时,停止投加药剂,当然实际情况要根据生化出水水质情况等情况来确定加药情况;节后生产的恢复,一般时间为5-6天,一般情况下当进水COD大于1000mg/L时可以加药,根据进水的pH值及生化出水情况逐步加大加药量,直到恢复节前情况。

2.1.3.2生产运行控制要点

稳流池、格栅:当进水量小于10×10m/d时,开启1台格栅;当水量每增加10×10m/d时增加一台格栅。

调节池:根据稳流池的出水量,合理确定调节池的投运座数及池内搅拌器的开启台数,既保证调节池内各点水质均匀,同时保证系统经济运行。当水量小于15×10m/d,保持一座调节池运行,水量在15~30×10m/d时二座调节池运行,水量大于30×10m/d时三座调节池运行。

进水提升泵房:春节前后,根据进水量变化的特点,合理确定水泵的投运台数,当水量小于5×10m/d时,一台小泵并利用调节池液位进行调节;当水量在5~10×10m/d时,一台大泵,用变频控制的实施水量的调节;当水量在10~15×10m/d时,一台大泵(变频控制的)加一台小泵。

预处理沉淀池:当进水水质还较高时,COD超过1000mg/L时,继续保持加药,但需及时下调加药量,使出水COD稳定在900~1000mg/L之间,同时做好排泥量的下调工作。预处理沉淀池投运数量也根据进水泵提升水量来定,当提升水量小于10×10m/d,保持1座运行,水量在10~20×10m/d时2座运行;水量超过20×10m/d全部投运。当进水COD低于1000mg/L时,不需进行加药,可作为一般的澄清池。

厌氧池:预处理沉淀池停止加药后,厌氧池的进水水质较好,此时需适当加大厌氧池的污泥回流量,使系统内保持一定的污泥浓度,在进水量低于20×10m/d时,停止向III组厌氧池进水。在进水量低于10×10m/d时,再关停I组或II组厌氧池,关停前先将污泥回流停止,并加大另一组运行厌氧池的污泥回流量。

曝气池:在处理水量小于10×10m/d,投运1/3曝气池,期间由于进水水质较好,系统产泥量相对较低,需停止剩余污泥排放,同时适当加大回流量。停运曝气池保持“微曝气”状态,当处理水量在10~15×10m/d,投运3座曝气池运行,每隔3天做好切换。

当水量超过15×10m/d以上时,曝气池全部投运,供风量根据溶氧情况及时进行调整,在春节后的恢复阶段需适当上调风量,并进行一定量排泥、将回流比逐渐控制到50%左右的水平。

二沉池:主要进行水力复核,使表面负荷0.3,根据运行曝气池的情况调整二沉池的投运数量。当曝气池全部运行,且处理水量在15~20×10m/d时,两组二沉池各投运3座;当曝气池部分运行时,处理水量在7~10×10m/d时,对应曝气池的二沉池全部;当曝气池部分运行时,处理水量在5×10m/d以下时,对应曝气池的二沉池2座或1座运行。

2.2夏季运行模式

夏季运行中最显著的特点是温度过高,一般认为在水温高于39℃时系统运行进入高温运行模式。除此之外,在春夏之交或夏秋之交,由于季节的变化印染企业将进行较大幅度的调整,废水的水质将发生一定的变化,系统需及时进行适应性调整。

2.2.1夏季运行模式特点

夏季运行中最大制约因素是高水温,对生产运行带来多方面的影响,具体表现在对微生物的影响、对水中溶解氧的影响、对二沉池及沉淀池的影响、对关键运行设备及构筑物和管线的影响。

2.2.1.1高温运行温度变化情况

从图2为绍兴污水处理厂2009年1月~11月曝气池和生物氧化池日水温变化曲线可见,二期水温高于一期水温,一般比一期高3~4℃,高温季节一期水温一般处在40℃左右,二期水温一般在43℃左右,因此二期工程在夏季的运行压力更大。

2.2.1.2高温运行对微生物影响

任何一种微生物只能在一定的温度范围内生存,在适宜的温度范围内微生物能大量生长繁殖,根据对温度的不同反应微生物可分为三大类,即低温菌、中温菌和高温菌。

夏季曝气池和生物氧化池温度高达40℃以上,对微生物本身较为不利,主要体现在微生物的活性减弱,反应速度减慢,对污染物的去除受到一定的制约。

2.2.1.3高温运行对DO影响

在一、二期工艺流程,核心部分均为好氧系统,而好氧系统中的微生物需要的是溶于水中的氧即溶解氧。

由于夏季气温高,氧不易溶解于水,因此,同样质量的空气转移到水中的溶解氧偏低,会引起供氧不足,因此需要通过增开鼓风机来加大供风量,加大风量过程中使较大部分氧溢至空气中,相应运行成本增加,对鼓风机运行压力也较大。

2.2.1.4高温运行对二沉池、中沉池影响

高温情况下,成层沉淀速度降低,二沉池易出现泛泥现象,从而导致SS升高。同时,微生物在二沉池内的停留过程中代谢能力加快(包括反硝化),往往会产生一定量的气体,池面也时有小气泡上浮,在小气上浮过程中也使部分污泥伴随上浮,降低沉淀效果。一些藻类也会利用水中的CO/HCO或空气中的CO,在二沉池出水槽生成藻类,影响观感。

2.2.2夏季运行工艺控制要点分析

夏季运行高温的影响,一旦控制不当,会对本来比较脆弱的好氧处理系统带来较大的影响,造成处理系统效率的下降,因此夏季高温季节的运行,要把握夏季气温高和水质季节性变化的特点,合理进行运行工况的调整。

2.2.2.1预处理参数控制

预处理部分主要是控制预处理出水的COD,一期工程中夏季运行时段(2009年8~10月份)进出水COD及加药情况进行统计分析,具体见图3。

2.2.2.2生化系统参数控制

供氧合理是好氧系统发挥最大效能的关键,既要做到供氧的充分又要防止供氧的浪费,夏季高温运行时,要加强对DO的检测控制,对于一期好氧系统是推流式曝气池,在确保曝气池出水端DO在3~4mg/L以内时,并使DO从进水端到出水端表现一定的梯度;对于二期好氧系统是完全混合式的生物氧化池,因此池内DO一般控制在3.0mg/L较为适宜。

2.3高浓度运行模式

根据历年进厂水量水质数据反映,绍兴污水处理厂一年中进水水质高峰有二次,一次是春节后的3~5月份碱减量废水高峰时节;另一次是在中秋至春节前阶段,进水COD有一个较大的升高,同时伴随水量的增加,这是秋季生产高峰,但时间相对较短,高浓度时节生产运行调控也需高度重视。

2.3.1高浓度运行模式特点

高浓度运行模式的主要特点是水量大和污水浓度高,3~5月和春节前的2个月左右一、二期进厂COD明显高于其它月份约200mg/L左右。

2.3.2高浓度运行模式运行参数控制

高浓度运行在预处理段要适当提高加药量及污泥排放量,在生化处理段要适当提泥污泥浓度,并保持排泥顺畅及和控制好DO,适当加大回流比等措施。

2.3.2.1工艺控制要点

预处理加药量的控制:在高浓度时将加药量调整大左右,比其它平常提高10%左右,使预处理出水COD仍保持在900mg/L左右。

生化系统控制:污泥浓度3g/L左右、好氧系统回流比40%以上、好氧系统向厌氧系统回流比10%以上、汽水比大于12:1、有机负荷0.6~0.8kgCOD/kgMLSS·d或0.28~0.4kgBOD/kgMLSS。

2.4污泥膨胀运行模式

污泥膨胀是活性污泥处理工艺运行中的异常现象,运行来一、二期处理系统发生的一系列膨胀现象均是由丝状菌引起,因此在污泥出现膨胀时,主要是对丝状菌进行控制。当然引起丝状菌大量繁殖的原因较多,有此是多个因素结合在一起,做好控制也是污水处理中重要工作,污泥膨胀如发展严重,会使系统出水水质变质,污泥大量流失,达标排放压力大大增加,如能有效地进行控制或及早采取有效措施,是为污水处理系统稳定运行增加保障,也是较为值得研究的内容。

2.4.1污泥膨胀运行模式特点

2.4.1.1水质、污泥性状变化

发生污泥膨胀前期,往往会有前兆,二沉池出水COD处较好水平(比平常下降10~20%),出水SS仅为平常的50%,但污泥的SV30和SVI缓慢上升,由30%左右(SVI约100ml/g)快速上升,经过3~5天左右,若不采取措施,SV30突升至85%左右,SV120由正常情况下的20%左右上升至60%以上,SVI超过200ml/g以上。在SVI过高时,污泥沉降会大大减慢,如未及时采取措施,会导致二沉池出水带泥,影响生化出水水质。但从图4可看,在运行中污泥膨胀控制较为方便,在较短时间内能将污泥膨胀控制住,以保持处理系统稳定,当然在污泥膨胀不影响出水水质时,对污染物的去除是较为有利的,如何进行量的控制,是今后研究和摸索的方向。

2.4.1.2生物相变化

从镜检来看,在污泥膨胀的过程中,生物相有明显变化:

1)、膨胀发生的初期,微生物的种类和数量逐步减少,但活性仍较好,污泥结构开始变差,丝状菌的菌丝逐步伸出,随后丰度逐步上升,由A级上升至D级,甚至E级。

2)、在正常情况下的活性污泥中,微生物种类、数量较多,有较多钟虫出现,但当污泥将要膨胀时,突然钟虫数量锐减,但发育正常,有时还出现轮虫,随后丝状菌数量明显增加,产生污泥膨胀。

2.4.2污泥膨胀原因探讨

丝状菌污泥膨胀的产生主要是由于丝状菌过度生长造成的,此时菌胶团细菌生长受到一定程度抑制,丝状菌处于优势。丝状菌过度生长原因是复杂的,是多种因素交叉作用的结果。

2.4.2.1水质特点

在废水生物处理工艺中,废水的污染物成分与微生物的生理活性之间有着密切的关系。废水的水质组成是导致丝状菌污泥膨胀的重要原因。当废水中可溶性有机物含量多时,易于发生污泥膨胀;微生物进行正常的生长与繁殖,除了需要碳源外,还需氮、磷营养物质。氮、磷和碳之间的比例通常为BOD:N:P=100:5:1。当废水中氮、磷含量不足时,易于发生污泥膨胀;曝气池内混合液的pH值一般都保持在7~8之间,但当混合液的pH值波动较大时,易于发生污泥膨胀;水质、水量的波动,对微生物造成冲击,由于丝状菌表面积较大,抵抗能力比菌胶团强,其增长数量会超过菌胶团,导致丝状菌膨胀。

绍兴进厂废水以印染废水为主,具有COD、BOD5、pH及色度均很高的特点,成分复杂,废水中含有染料、助剂、纤维等物质,水质水量波动比较大,这是污泥膨胀发生的内因。

2.4.2.2运行工况因素

除了水质特点外,生化系统的运行工况(包括污泥负荷、水温、溶解氧)也对污泥膨胀的产生具有直接的影响,这些因素错综复杂交织在一起,使工况条件发生变化,导致发生污泥膨胀。

2.4.3污泥膨胀控制对策

由于绍兴污水处理厂采用集中处理方式,不可能对进水源头大量的点源进行限制,且进水水质随市场形势的波动,因此只能根据进水水质进行工艺调整,主要措施有增加缺氧单元,改变运行方式、适当控制污泥负荷、增加排泥量,缩短泥龄、及时调控溶解氧等。

3结论

典型运行模式的研究,是对生产系统进一步了解和掌握的过程,是为今后在运行中遇到类似问题提供处理方法的过程,以便在系统遇到异常趋势的萌芽状态时,尽可的短时间内将其消除,以确保系统“连续、稳定、预处理、经济”。在原有典型运行模式的基础上,通过在日常运行中的逐步摸索和研究分析,对工艺控制进行阶段性总结,以提高典型运行模式的可操作性。

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