污水處理系統提標提質后調試總結

李晉苗,陳軍鋒

(山西蘭花科技創業股份有限公司新材料分公司, 山西晉城 048000)

山西蘭花科技創業股份有限公司(簡稱山西蘭花)新材料分公司污水處理廠始建于2015年，初期污水指標設計為：pH=6～9，化學需氧量(COD，質量濃度)≤100 mg/L，氨氮質量濃度≤10 mg/L。隨著環保形勢越來越嚴峻，針對外排水的標準越來越嚴格，為了達到外排廢水總磷質量濃度≤0.4 mg/L、總氮質量濃度≤30 mg/L、COD≤40 mg/L、氨氮質量濃度≤2 mg/L的超低排放指標，根據山西蘭花新材料分公司現狀，由上海明諾水處理公司于2018年年底對山西蘭花新材料分公司污水處理系統進行了提高處理水量、提高處理效率的改造(簡稱提標提質改造)。

1 改造前系統概況

1.1 工藝流程

污水處理工藝包括3個工序，即預處理工序、生化工序和深度處理工序。

1.2 工藝指標

清水池實際出水指標控制在pH=6～9，氨氮質量濃度≤5 mg/L，COD≤100 mg/L，已經滿足不了環保要求，為此對污水處理裝置實行了提標提質改造。

2 改造后系統概況

2.1 工藝流程

2.2 系統組成

改造后污水處理系統包括雙氧水除磷系統、肟化廢水預處理系統、一級氣浮池系統、缺氧水解池、厭氧調節池、短程硝化兩級串聯好氧生化處理系統、二級氣浮系統、臭氧高級氧化系統、二級全程硝化好氧系統、污泥濃縮及污泥處理系統、化學藥劑投加系統共11個系統。

2.2.1 雙氧水除磷系統

來自雙氧水裝置的高磷污水及雙氧水事故池的污水兩路手動控制進入由一級氣浮池A改造的除磷沉淀池，一級氣浮池A出水改至隔油池入口。該系統為除磷裝置的第一個加藥點。

2.2.2 肟化污水預處理系統

肟化污水及改造后的經除磷的雙氧水污水進入隔油池，隔油池出水進入預調節池，預調節池內設曝氣管路混合攪拌，出水經提升泵打入調酸池加酸調pH，然后直接進入兩級串聯鐵碳微電解處理池，鐵碳微電解處理池內設曝氣系統，底部污泥由手閥控制定期經管路排入污泥濃縮池，鐵碳微電解處理池出水進入芬頓氧化池，再進入絮凝攪拌池絮凝，最終進入初沉池沉淀，初沉池污泥經提升泵打進污泥濃縮池，初沉池出水經提升泵打入一級氣浮池B。該系統芬頓氧化池為除磷裝置的第二個加藥點。

2.2.3 一級氣浮池B系統

初期雨水池來水、事故池來水、應急事故池出水、初沉池出水直接進入一級氣浮池B投加聚合氯化鋁(PAC)/聚丙烯酰胺(PAM)去除懸浮物。一級氣浮池B出水分兩路閥門控制進水解池A/B。高濃度事故水進入事故池暫存，再經事故池出水提升泵打入一級氣浮池B。一級氣浮池B為該系統除磷裝置的第三個加藥點。

2.2.4 缺氧水解池

一級氣浮池B出水分兩路閥門控制進水解池A/B，水解池A/B內設穿孔管曝氣，由一級好氧池B曝氣風機提供。該系統設置外加碳源加藥裝置。

2.2.5 厭氧調節池

水解池A(B)出水經新增跨線管進入綜合調節池。綜合調節池內由原設置潛水攪拌機保證污泥與生活污水格柵集水池來水、其他進入污水處理裝置的污水、污泥濃縮池排水、脫水機房排水在綜合調節池內混合均勻實現厭氧池功能。綜合調節池2臺提升泵出水分為2股分別進入一級氣浮池A(B),流程改進后，2臺提升泵出水進入缺氧池A上部。

2.2.6 短程硝化兩級串聯好氧生化處理系統

綜合調節池2臺提升泵出水原進入一級氣浮池A(B),流程改進后，2臺提升泵出水進入缺氧池A上部。由一級缺氧池A底部出水進入一級好氧池A，一級好氧池A出水進入一級缺氧池B，一級缺氧池B底部出水進入一級好氧池B，再由一級好氧池B出水分別進入二沉池，出水進入二級氣浮池。該系統設置4臺硝化液回流泵、6臺射流泵、5臺曝氣風機(含變頻曝氣風機2臺)、2臺沉淀池刮泥機、4臺污泥回流泵，2臺在線氧化還原電位儀(ORP)、2臺在線pH計、2臺在線溶解氧儀。此為外加碳源的主要加藥點。

2.2.7 二級氣浮池系統

沉淀池出水直接進入二級氣浮池系統，氣浮池出水進入中間水池，中間水池出水經提升泵打入臭氧氧化罐。此為除磷藥劑最后一個投加點。

2.2.8 臭氧高級氧化系統

中間水池提升泵來水進入臭氧氧化罐底部，經臭氧曝氣、雙氧水混合反應，后期投加液堿以提升出水pH，臭氧氧化罐出水分別進入臭氧氧化池，臭氧氧化池出水進入吹脫池吹脫及加溫池加溫。現場臭氧放空有1套臭氧破解裝置。

2.2.9 二級全程硝化好氧系統

加溫池出水經新增DN400溢流管進二級缺氧池，MBR回流污泥管線進入二級缺氧池與加溫池來水混合，二級缺氧池出水經池底管路溢流至二級好氧池進水渠，二級好氧池經曝氣后由MBR吸水泵排水至清水池，清水池在液位控制下由提升泵提升外排。二級全程硝化好氧系統設置1臺在線溶解氧儀和1臺在線ORP。

2.2.10 污泥脫水系統

預處理工序中的鐵碳微電解處理池/芬頓氧化池排放、初沉池污泥提升泵排放、一級氣浮池/沉淀池污泥回流泵排水、二級氣浮池排放、MBR污泥回流總管排放均匯集至污泥濃縮池，經污泥濃縮池濃縮，上清液溢流經地溝排入生活污水格柵集水池，濃縮污泥經提升泵打入污泥調理池，調理池污泥加入PAM混合攪拌，由污泥泵打入板框壓濾機進行污泥脫水，濾餅收集送至鍋爐焚燒，脫水機排水進入地溝匯入生活污水格柵集水池。

2.2.11 化學藥劑投加系統

化學藥劑投加系統采用的化工輔料添加劑為除磷劑、PAC、PAM、堿、酸、雙氧水、碳源。

2.3 工藝指標

改造后處理水體積流量指標為170 m3/h,其他工藝指標見表1。

表1 改造后的工藝指標 mg/L

3 改造后調試狀況

3.1 流量調試

改造后對出水流量進行調試，從100 m3/h提升到150 m3/h，目前已經穩定出水，出水體積流量為150 m3/h。

3.2 各指標調試

3.2.1 總磷質量濃度

總磷質量濃度指標≤0.5 mg/L。

2019年1月17日13:00:00把雙氧水廢水切到一級氣浮池A。2019年1月23日18:00:00，開始加固體除磷劑。根據2019年1月24日測試的雙氧水廢水進水總磷質量濃度為8 000 mg/L，除磷劑投加質量流量為167 kg/h，出口總磷質量濃度控制在10 mg/L。至2019年9月23日將雙氧水氧化殘液切出系統(此時進口總磷質量濃度控制在60 mg/L左右)，固體除磷劑也改為液體除磷劑(投加質量流量為104 kg/h)，經過近1個月的調試，生化系統中間池出水總磷質量濃度控制在0.2～0.4 mg/L，但由于二級好氧池、MBR膜池沉降比在80%～90%，含泥量多，且泥中的磷元素在深度處理系統被釋放出來，導致清水池最終出水指標總磷質量濃度在1.0 mg/L左右。

設計中除磷劑有4個地方需要投加：

(1) 一級氣浮池A(24 h不間斷投加)。污水處理裝置中磷的主要來源是雙氧水。通過投加硫酸亞鐵及PAC,每個白班安排排1次污泥，一次排泥時間是5～10 min，力爭把總磷去除80%以上(以進水總磷質量濃度8 000 mg/L為例，出水總磷質量濃度穩定在1 600 mg/L)。每個班組在一級氣浮池A測試雙氧水進出總磷質量濃度。運行正常后，只需要測試出水的總磷含量。

(2) 芬頓氧化池(24 h不間斷投加)。通過投加硫酸亞鐵,每個白班安排排1次污泥，排泥時間為5～10 min。每個班組測試初沉池出水，總磷質量濃度繼續下降。每個班組在預處理調節池和初沉池測試芬頓氧化池進出總磷質量濃度。

(3) 一級氣浮池B(24 h不間斷投加)。通過投加PAC和PAM,每個白班安排排1次污泥。每個班組在一級氣浮池B測試進出總磷質量濃度。

(4) 二級氣浮池(一般不投加除磷劑，不加可以不排泥)。通過投加PAC和PAM,每個白班安排排1次污泥。每個班組在二級氣浮池測試進出總磷質量濃度。

經過一段時間的運行發現：若4個點投加除磷劑，藥劑消耗量大且作用效果不明顯，為了保證除磷劑集中投加且達到效果,改在中和池(監測點在初沉池)和二級氣浮池(監測點在中間水池)2處投加除磷劑，投加后中和池總磷質量濃度≤10 mg/L，中間水池出水總磷質量濃度在0.2～0.4 mg/L。

各點總磷質量濃度分析數據見表2(液體除磷劑，藥劑體積分數為11%)。

表2 各點總磷質量濃度分析數據

MBR沉降比在70%左右，如果MBR池沉降比降到30%，且連續加藥穩定，則清水池總磷質量濃度在1個月左右可以降到0.5 mg/L。

3.2.2 總氮質量濃度調試

(1) 好氧池A回流。通過調整好氧池A回流泵回流至缺氧池A的流量來降低總氮質量濃度。原好氧池A出水至二沉池改為好氧池A出水至缺氧池B，管線變長、阻力增大，出水泵卻未更換，導致好氧池A的液位過高。通過增加好氧池A一部分出水回流至缺氧池A，從而解決好氧池A液位過高的問題，開啟好氧池A回流泵及射流泵，開始調試總氮質量濃度。根據總氮質量濃度指標，進一步調節回流，從而進一步降低總氮質量濃度(50%以上)。每個班組測試進出水總氮質量濃度。

(2) 好氧池B回流。通過調整好氧池B回流泵回流至缺氧池B的流量來降低總氮質量濃度。根據總氮質量濃度指標，進一步調節好氧池B回流至缺氧池B的流量，從而進一步降低總氮質量濃度(90%以上)。每個班組測進出水總氮質量濃度。

(3) 二級好氧池回流泵回流。通過增大好氧池B回流泵回流至缺氧池B流量來降低總氮質量濃度，由于進一步加大回流，從而進一步降低總氮質量濃度到15 mg/L。每個班組測試進出水總氮的質量濃度。運行正常后，只需要測試出水的總氮質量濃度。

為了降低總氮質量濃度，于2019年7月中旬投加活性污泥54 t，又將碳源由固體葡萄糖改為液體精甲醇，投加點為缺氧池A(B)，結合調節二級氣浮池回流至缺氧池A(B)的回流比，最終缺氧池B總氮質量濃度在15 mg/L左右，清水池總氮質量濃度在20 mg/L左右(見表3)。

表3 各點總氮質量濃度

通過以上3個方面的調節，清水池出水總氮質量濃度穩定在15 mg/L左右。

3.2.3 COD調試

通過2周的測試，MBR膜池的沉降比幾乎為100%，為了降低COD、氨氮質量濃度和總氮質量濃度指標，MBR膜池必須24 h不間斷排泥。最好把MBR膜池沉降比降低到30%[1-2]。

為了防止格柵溢出，先開啟污泥濃縮池水泵，然后再排泥，這樣水就不會溢出。

好氧池B溶解氧質量濃度低、曝氣量不足、COD去除效果差，當缺氧池加大碳源用量時未消耗的碳源進入好氧池后也不能及時消耗掉。

缺氧池攪拌異常導致污泥厭氧狀態且反硝化效果差，投加的碳源不能及時消耗，進一步導致好氧B池溶解氧質量濃度過低[3-4]。

在確保好氧池出水COD為110 mg/L(通過嚴格控制溶解氧)以下時，通過控制好氧池溶解氧質量濃度在2.5～3.0 mg/L，MBR膜池沉降比在30%，碳源控制好每12 h投加0.8 t，臭氧氧化后2套系統(10 kg和4 kg)運行正常后，清水池的出水COD可達到50 mg/L。

污水處理裝置每天排泥情況見表4。

表4 污水處理裝置每天排泥情況

通過排泥，MBR膜池的沉降比穩定在30%，清水池COD基本達標(見表5)。

表5 各點COD分析數據

4 結語

經過一段時間的調試，山西蘭花新材料分公司污水處理系統裝置運行已達產達效，截至2019年12月25日，綜合調節池平均體積流量達到160 m3/h，清水池出水指標為:pH=8.34，氨氮質量濃度為0.42 mg/L，COD為54.54 mg/L，總磷質量濃度為0.56 mg/L， 總氮質量濃度為17.83 mg/L，氟化物質量濃度為0.13 mg/L。