吳起縣第二污水處理廠冬季低溫出水超標(biāo)處理對(duì)策

常龍艷，武 迪，葉曉菲，潘建通

（1.陜西省水務(wù)集團(tuán)有限公司,陜西 西安 710035；2.陜西省水務(wù)環(huán)保集團(tuán)有限公司,陜西 西安 710035；3.錢江水利開發(fā)股份有限公司,浙江 杭州 310000；4.北京博匯特環(huán)保科技股份有限公司,北京 100000）

1 水廠基本情況

吳起縣第二污水處理廠工程范圍北起楊青川口吳起縣第一污水處理廠,南至店咀子,主要收集新建城區(qū)內(nèi)生活污水、金馬工業(yè)園區(qū)污水以及部分超出吳起縣城區(qū)污水處理廠處理能力的污水。受納污水類別為：生活污水、農(nóng)副產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)、綠色能源化工產(chǎn)業(yè)、汽車產(chǎn)業(yè)、現(xiàn)代物流業(yè)、新能源產(chǎn)業(yè)污水等。吳起縣第二污水廠設(shè)計(jì)規(guī)模為近期1.0×104m3/d,遠(yuǎn)期2.0×104m3/d[1]。第二污水處理廠工藝主體采用來(lái)水→粗格柵及提升泵井→細(xì)格柵及曝氣沉砂池→初沉池→改良A2/O生物處理工藝+二沉池→高效沉淀池→反硝化濾池→次氯酸鈉消毒→巴氏計(jì)量槽→出水。出水執(zhí)行國(guó)家“一級(jí)A”排放標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)污水廠進(jìn)水口的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),水廠進(jìn)水水質(zhì)水量波動(dòng)較大,進(jìn)水各項(xiàng)指標(biāo)見表1。

表1 第二水廠進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo) 單位：mg/L

表2 金馬工業(yè)園區(qū)各排污單位設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)表 單位：mg/L

2 目前存在的問(wèn)題及原因分析

每年常規(guī)季節(jié)4月～10月。吳起縣第二污水處理廠出水NH3-N處理效果稍差,CODCr、TP處理效果尚可,其他指標(biāo)較好,可以穩(wěn)定滿足一級(jí)A的達(dá)標(biāo)要求,但在低溫季節(jié)10月末至次年3月,污水廠的COD、總氮去除效果不好,距離一級(jí)A和準(zhǔn)Ⅳ類水質(zhì)達(dá)標(biāo)還有一定的差距。各類污染物出水濃度值及達(dá)標(biāo)率見表3。

表3 出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率 單位：mg/L

分析原因如下：

（1）低溫時(shí)生物處理系統(tǒng)菌群活性失調(diào)。最低溫時(shí)排水總出口水溫僅為7℃,功能微生物的種群組成、活性、細(xì)胞增殖,以及水的粘度、曝氣池的充氧效率、活性污泥的絮凝與沉降性能等指標(biāo)均會(huì)發(fā)生較大變化,某些對(duì)溫度敏感的微生物活性會(huì)遭受低溫抑制,導(dǎo)致污水處理系統(tǒng)菌群活性失調(diào),從而嚴(yán)重影響了污水處理效率,尤其是脫氮的效率[2-3]。

（2）污水廠進(jìn)水中有一定的工業(yè)廢水,各工業(yè)廠廢水水質(zhì)不同,生產(chǎn)、排放規(guī)律也不同,導(dǎo)致進(jìn)水對(duì)污水處理系統(tǒng)有一定的沖擊性,污水處理系統(tǒng)運(yùn)行不平穩(wěn),CODCr無(wú)法穩(wěn)定維持在準(zhǔn)Ⅳ類達(dá)標(biāo)的水平。

（3）NH3-N指標(biāo)平均值為2.2,最高值為6.2,雖然所有出水?dāng)?shù)據(jù)均滿足一級(jí)A的標(biāo)準(zhǔn),但相比于其他污水廠的運(yùn)行數(shù)據(jù),出水NH3-N較高,應(yīng)該與進(jìn)水的高NH3-N濃度和生物池好氧段的運(yùn)行情況有關(guān)；相對(duì)應(yīng)的TN進(jìn)水濃度較高,可能在運(yùn)行中也會(huì)存在出水TN較高、不穩(wěn)定的情況。

（4）TP指標(biāo)完全滿足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的要求,但準(zhǔn)Ⅳ類的達(dá)標(biāo)率僅有30%,因?yàn)槊摰獕毫^大而不可能降低污泥齡,因此需要考慮輔助除磷的手段[4]。

3 技術(shù)處理對(duì)策

根據(jù)水質(zhì)特性以及相似污水處理經(jīng)驗(yàn),在節(jié)約建設(shè)成本、運(yùn)行成本的理念下,保持前端污水預(yù)處理單元不變的情況下,將原設(shè)計(jì)改良A2/O生物處理工藝+二沉池改為BioDopp工藝,使COD、TN一次達(dá)標(biāo)；深度處理工藝為高效沉淀池+纖維轉(zhuǎn)盤濾池,保證總磷和SS達(dá)標(biāo)排放。工藝及改造建議如下：

（1）BioDopp工藝是基于低溶氧條件短程硝化反硝化原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的一種一體化高效生化污水處理工藝,將除碳、脫氮、除磷甚至沉淀等多個(gè)單元設(shè)置成一個(gè)組合單元,有效節(jié)省了占地面積,縮短了工藝流程,使得傳統(tǒng)流程中不同單元能夠有機(jī)組合,并充分利用一次提升勢(shì)能完成了污水在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的輸送,降低了污水提升的能耗,減少了土建及管道投資,并且也大大縮短了巡檢路線,便于運(yùn)營(yíng)管理。AAOC一體化結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 AAOC一體化結(jié)構(gòu)示意圖

（2）新增空氣提推器

空氣提推器是由風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣作為動(dòng)力源,通過(guò)均勻布?xì)庀到y(tǒng)來(lái)改變局部水體的密度,在特殊的池體結(jié)構(gòu)下提高充氣區(qū)液面來(lái)推動(dòng)水體的運(yùn)動(dòng)。可以直接影響混合液的回流比,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個(gè)池內(nèi)大流量水流的能動(dòng)調(diào)節(jié)。空氣提推器工作液面控制提升揚(yáng)程小于50 mm,在低能耗的基礎(chǔ)上,根據(jù)不同污水水質(zhì)特征可實(shí)現(xiàn)幾倍至幾十倍的全液回流。水體中的污染物隨著水流循環(huán),逐步被微生物吸附或降解,到池體末端時(shí),有機(jī)物含量基本接近出水水平,這種泥水混合物通過(guò)空氣提推與來(lái)水混合完成對(duì)進(jìn)水高倍稀釋,可迅速將進(jìn)水濃度降到相對(duì)很低的水平,這樣保證了池內(nèi)的低濃度梯度差,從而為微生物創(chuàng)造了較為安逸、穩(wěn)衡的生長(zhǎng)環(huán)境。

（3）提高回流比

高回流比實(shí)現(xiàn)方式是通過(guò)空氣提推技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,其最大好處在于瞬間稀釋進(jìn)水濃度,使得整個(gè)生物池內(nèi)濃度梯度負(fù)荷最小化,并能有效地抵抗沖擊負(fù)荷。改造后的吳起縣第二污水處理廠BioDopp生化池一般可控制回流比4倍～6倍左右,對(duì)于園區(qū)的工業(yè)廢水,通常會(huì)根據(jù)其來(lái)水濃度將回流比控制于幾倍至幾十倍,但其動(dòng)力源皆是來(lái)自低揚(yáng)程、大斷面的空氣提推器,無(wú)需增加新的回流設(shè)備。

（4）更換原有曝氣系統(tǒng)

BioDopp生化池專有的曝氣技術(shù)為微生物創(chuàng)造貼近穩(wěn)衡的生存環(huán)境,盡量壓低其通氣量,擴(kuò)大氣泡在水體中的滯留時(shí)間,進(jìn)而擴(kuò)大氧利用率。特殊的曝氣軟管壁厚在0.35 mm～0.45 mm之間,低通氣量（0.6 m3/（m·h）～1.0 m3/（m·h））便可正常曝氣。高密度均勻開孔與特殊打孔技術(shù)使鼓出氣泡更為均勻,其直徑更小,緩慢曲線上升的流速保證其有足夠時(shí)間與水體接觸,有效增大了氧轉(zhuǎn)移效率；密集平鋪的安裝方式杜絕了曝氣盲區(qū),形成了全接觸環(huán)境,微生物也不再包裹在絮狀污泥內(nèi)部,良好的接觸條件造就了高效的氧傳遞效率。除此之外,曝氣管采取可提升的安裝方式,使曝氣管的檢修與維護(hù)更加簡(jiǎn)單、易操作。

（5）剩余污泥旋流分流

BioDopp采用水力旋流器對(duì)剩余污泥進(jìn)行分流,可以將SVI低的污泥回流到生化反應(yīng)器內(nèi),排出SVI高的污泥作為剩余污泥。該系統(tǒng)可以改善生化反應(yīng)器內(nèi)活性污泥的沉降性能,間接提高生化反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度；在特殊條件下可以分流并篩選出顆粒污泥,強(qiáng)化生化反應(yīng)器的處理能力,并保障沉淀池的泥水分離效果,使得出水SS更低。

4 工藝綜合對(duì)比分析

在同等進(jìn)水指標(biāo)條件下,BioDopp與傳統(tǒng)的A2O工藝、MBBR工藝、MBR工藝在占地、能耗、藥耗、達(dá)標(biāo)等方面的綜合對(duì)比情況見表4[2]。

表4 生化處理工藝綜合比較表

續(xù)表4

經(jīng)綜合分析,BioDopp具有出水指標(biāo)優(yōu)越、節(jié)能降耗,高效的曝氣系統(tǒng)氧利用率、節(jié)省占地,占地面積節(jié)約40%以上,運(yùn)行可靠自動(dòng)化控制,操作維護(hù)量少,維修更換簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)[5-6]。

5 結(jié)論

吳起縣第二污水處理廠低溫季節(jié)受環(huán)境溫度的影響,生物處理系統(tǒng)菌群活性失調(diào)是導(dǎo)致出水超標(biāo)的主要原因。本文針對(duì)這一原因提出將原設(shè)計(jì)改良A2/O生物處理工藝+二沉池改為BioDopp工藝,深度處理工藝改為高效沉淀池+纖維轉(zhuǎn)盤濾池,使COD、TN一次達(dá)標(biāo)。BioDopp工藝相較傳統(tǒng)工藝具有總投資低、運(yùn)行費(fèi)用低、構(gòu)筑物少、工藝流程短、占地少、處理效果好且穩(wěn)定、無(wú)污泥膨脹等優(yōu)勢(shì),且結(jié)構(gòu)形式靈活,比較適用于原位提標(biāo)擴(kuò)容項(xiàng)目。BioDopp工藝通過(guò)大回流比,實(shí)現(xiàn)了池內(nèi)復(fù)合低濃度梯度,具有較好的抗沖擊負(fù)荷能力,且可將污染物濃度梯度降至最低,減少臭味。其先進(jìn)的曝氣方式和曝氣軟管,使得低溫季節(jié)氧的利用率提高,增強(qiáng)生物處理系統(tǒng)的運(yùn)行效率,有利于保持微生物活性,同時(shí)低溶氧、長(zhǎng)污泥齡增加了污泥濃度,微生物適用低溫的能力更強(qiáng),加之配套陽(yáng)光房等措施,可實(shí)現(xiàn)冬季低溫條件下出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。為我國(guó)西北部污水廠下一步實(shí)施提標(biāo)改造方案提供技術(shù)建議和指導(dǎo)幫助。