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產業園區污水分級治理

發布時間:2019-6-21 9:00:16  中國污水處理工程網

  1 污水分級治理及協同監管模式

  在完成園區下游污水處理廠的達標技改,確保其出水全指標一級A達標的前提下,針對產業園區的廢水特性及環保監管復雜性,構建排污企業-園區集中預處理設施-下游污水處理廠-受納水體自上游至下游的污水分級治理及協同監管模式,如圖1、圖2所示。針對各級的核心在線監測數據,實行監管平臺自動報警(低限、高限)、預警(低、高)。通過技術措施、管理手段、排污收費機制、物聯網技術等“組合拳”,為產業園區水環境治理和管理的實踐,提供一種“物聯網+環保”的創新思維和實踐導向。

 

  2 排污企業截污

  各企業內部自設預處理站,基本處理流程如圖3所示。企業車間排水,通過格柵、調節池,再經過一級反應沉淀、氣浮等物化處理后進入生化池,生化采用曝氣-缺氧-曝氣的OAO工藝,生化出水在二沉池固液分離,并設有終端沉淀池以進一步改善水質。污泥通過疊螺脫水減容處理。

 

  通過針對企業的用水監控(智能預付費購水、總量限購等)、排水監控(排水量/質/時段等進行智能聯鎖受控)、自設預處理站的運行能/物耗監控(含電、藥耗)、污泥處置去向、視頻監控、技術及管理措施,強化企業源頭規范、有序排污。針對企業實行用水預付費機制,確保廢水處理費收支兩條線。企業超標排污時,實行排污因子疊加收費的超標補償機制,從而確保廢水處理經營收費的財政可持續性。

  部分洗毛企業經預處理后的外排廢水中COD仍有2 000~4 500 mg/L,NH3-N約100~300 mg/L,pH為4.5~6.5。洗絨企業外排廢水中含COD為1 000~3 000 mg/L,NH3-N為50~180 mg/L,pH為5.5~7.0。

  3 園區集中預處理設施控污

  3.1設計水量、水質

  國務院2015年頒布的“水污染防治行動計劃”(又稱“水十條”)規定:“集聚區內工業廢水必須經預處理達到集中處理要求,方可進入污水集中處理設施”。因此園區設有集中預處理設施,其設計規模5 000 m3/d,設計水質如表1所示,企業尾水需滿足園區集中預處理設施的進水要求,處理后的廢水,達到《毛紡工業水污染物排放標準》(GB 28937—2012)的間接排放標準。

 

  3.2處理工藝流程

  企業尾水,輸送至園區集中預處理設施,經過格柵、預曝氣調節池、混凝沉淀池進行物化處理,出水進入水解沉淀池,經水解酸化反應提高B/C。水解出水進入兩級AO池,最終通過終沉池,達標后排入下游污水處理廠。系統產生的物化及生化污泥采用分質分流、獨立脫水后集中外運處置,見圖4。

 

  3.3 實際處理效果

  園區集中預處理設施的進水COD為1 500~4 800 mg/L,進水NH3-N為80~190 mg/L,進水TN為110~220 mg/L,進水TP為9~21 mg/L,進水SS為90~1 600 mg/L,出水水質基本滿足達標限值要求,如圖5~圖9所示。

 

 

 

 

 

  通過針對上游企業排污信息(水量、水質、排污閥、排污口視頻)實時監控,以及園區集中預處理設施的進水監控(各企業尾水的水質、水量)、排水監控(集中預處理后的水質、水量)、污泥產率與去向、視頻監控、排污許可管理措施等,充分發揮園區集中預處理設施的效能,確保廢水經集中預處理達標納管后進入下游污水廠處理。

  4 下游污水處理廠治污

  4.1下游污水處理廠概況

  下游污水處理廠設計規模2×104m3/d,受水范圍包括縣域居民生活污水及園區集中預處理設施的排水,設計工業廢水占比約30%。通過廠內運行達標風險評估后,進行了優化技改,確保設計出水達到GB 18918—2002一級A標準,尾水就近排河。污泥含水率要求≤80%,脫水后污泥進一步安全衛生處置。

  設計進出水水質如表2所示。

 

  4.2 污水處理廠優化技改

  自下游污水處理廠投入運行以來,存在著以下問題:

  ①進水含毛絮等雜物,且格柵運行年久,截污效率差。

  ②生化氧化溝采用浮筒+曝氣轉碟的機械曝氣,曝氣充氧效率低,DO長期處于≤1.0 mg/L的較低水平,出水氨氮難以穩定達標,且運行能耗高;高進水濃度造成生化單元污泥濃度高,二沉池的固體負荷高,偶有跑泥現象。

  ③曝氣生物濾池為上向流,通過濾頭配水配氣,毛絨等雜物易在池底配水區聚集,造成濾頭淤堵,長期運行易使拼裝濾板翻板、濾料坍塌、濾池過流能力及處理效率均大幅降低。

  ④由于個別企業生產涉及染色工段,造成進水色度高,現有生化工藝難以保證出水色度達標。

  ⑤現有脫水機能力有限,脫泥量及含水率無法保證。

  ⑥生化除磷能力有限,無法保證出水TP穩定達標。

  ⑦進水碳氮比偏低,無法保證出水TN穩定達標。

  ⑧消毒劑二氧化氯采用鹽酸與氯酸鈉反應制備,涉及受管制危險化學品鹽酸的安全管理,且消毒藥耗高。

  下游污水處理廠于2015年10月起實施“分部改造”的優化技改,2016年4月底改造完成并實現穩定運行。

  4.2.1 技改后工藝流程

  優化技改后的工藝流程,如圖10所示。

 

  處理單元包括預處理、二級生化處理、深度處理、污泥處理4部分,其中預處理包括兩級格柵攔截、一次提升及旋流沉砂分離;二級生化單元包括氧化溝、二沉池及回流(剩余)污泥系統,并設有自曝氣區向缺氧區的混合液回流系統;深度處理單元包括二次提升、曝氣生物濾池、V型濾池、清水池。曝氣生物濾池主要起去除有機物、硝化功能,濾池均設有氣、水反洗系統,反洗后廢水進入反洗廢水池,再回到廠進水口。

  4.2.2技改工程實施

  (1)細格柵更換。將現有5 mm細格柵更換為2 mm網孔階梯格柵,并配備自動清洗裝置,提高攔污效率。

  (2)生化氧化溝改造及擴增二沉池。現有氧化溝單元采用AAOA,即前端的厭氧區-缺氧區,后端的曝氣區-缺氧區采用渠道環流,各分區的設計HRT分別為:2 h、4h、12 h、3h。基本遵循相關規范對HRT的參數要求。

  將現有機械曝氣改為鼓風曝氣方式,配套曝氣擴散器采用可提式管膜微孔曝氣器,無需停水即可進行安裝及檢修維護,鼓風曝氣設備與DO聯鎖。拆除原10臺浮筒曝氣機(18/15 kW)及4臺轉碟曝氣機(30 kW)。新增國產羅茨鼓風機2臺(60 m3/min,90 kW,1臺變頻)、1臺(40 m3/min,75 kW,變頻)、可提式曝氣擴散器(每個配氣配重管對稱安裝4根管式膜),池內共安裝管膜式微孔曝氣器1 250套(65 mm,單根膜長1 m,單膜氣量3~5 m3/h),設計氣水比7.2∶1。

  現狀采用平流式二沉池,規范規定表面負荷q宜為06~15、固體負荷G≤150,校核實際q為1.2 m3/(m2·h)、G達135 kg/(m2·d),現狀取值偏高。為降低負荷,確保良好的固液分離效果,減少出水跑泥風險,新增平流二沉池1座,以此將q控制在≤0.8、G控制在≤90。

  (3)曝氣生物濾池改造。曝氣生物濾池分為4格(單格面積A=64 m2),采用陶粒濾料及卵石承托、拼裝濾板。設計濾速3.25 m/h,硝化負荷0.45 kgNH3-N/(m3·d),空床停留時間60 min,基本符合相關規范要求。

  現針對曝氣生物濾池的進水及曝氣方式進行優化技改,即改上向流為下向流,懸浮物及絨毛被截留在濾料表層,通過反洗排除,不會堵塞濾頭;另由濾板下的濾頭配氣改為濾板上的單孔膜曝氣,提高曝氣均勻性及充氧效率,降低濾板翻板風險。

  曝氣生物濾池的改造前后過流方式見圖11。

 

  (4)增加臭氧脫色系統,降低出水色度。選用國產臭氧系統(采用液氧源),2臺10 kg/h。臭氧設備系統由液氧罐區、臭氧發生器主機、冷卻水系統、臭氧泄露報警、臭氧尾氣處理、電氣及自控系統等組成。新增臭氧接觸池1座,設計接觸時間40 min。根據脫色需求,實際消耗原料液氧源(10%含量)約1.2~1.5 t/d(臭氧有效投量6~7 mg/L)。

  (5)新增污泥脫水設施。原有2臺帶寬1 m的帶式壓濾機更換為2臺疊螺脫水機(300 kg/h)。

  (6)新增化學除磷系統。輔以化學除磷,確保出水TP穩定達標。選用鐵鹽除磷劑,新增計量加藥泵(Q=252 L/h,0.7 MPa)2臺,加藥點選擇細格柵出水段,便于泥/水/藥充分紊流混合,在二沉池進行固液分離并排泥,將含磷化學污泥排出系統。

  (7)新增外碳源投藥系統。輔以外碳源(電子供體)強化生物脫氮,選用乙酸作為碳源。新增計量加藥泵(Q=252 L/h,0.7 MPa)2臺,加藥點設置在生化池缺氧段。

  (8)新增次氯酸鈉消毒系統。采用次氯酸鈉(10%有效含量)實現加氯消毒目的,新增計量加藥泵(Q=128 L/h,0.7 MPa)2臺,加藥點設在清水池中后端,確保一定的消毒反應時間,次氯酸鈉投量在30~50 mg/L(有效氯投量3~5 mg/L)。

  4.3 技改后運行情況

  4.3.1 常規污染物去除

  優化技改前后的主要污染物指標(COD、NH3-N、SS)對比分析結果如圖12~圖14所示(4月份之前為改造前;4月之后為改造后)。

 

 

 

  改造后生化池、曝氣生物濾池均提高了去除效能。臭氧系統的脫色效果良好,連續投加次氯酸鈉時,糞大腸菌群數≤1 000個/L。疊螺脫水系統運行時,實測污泥含水率在73%~78%。綜上,處理出水及污泥的指標達標,實現了預期效果。

  4.3.2化學除磷

  鑒于固體鋁鹽除磷劑(如PAC)需要人工溶配藥,液體硫酸鋁等采購渠道受限,本項目僅考察鐵鹽除磷劑的應用。以細格柵出水作為原水,分別投加不同種類、不同投量聚合氯化鐵(PFC)、聚合硫酸鐵(PFS)、七水硫酸亞鐵(綠礬),通過“除磷效果最優、噸水藥耗最低”的性價比選,篩選最優除磷藥劑,結果如圖15~圖17所示。

 

 

 

  當進水TP為3.5 mg/L,通過化學除磷實現TP≤0.5 mg/L目標時,除磷的藥耗約0.05元/m3,藥耗約0.013~0.016元/g磷。最優鐵鹽藥劑為PFC(PFC>PFS>綠礬),鐵與進水磷的質量比約5~6∶1(摩爾比2.8~3.4∶1),基本符合金屬鹽與磷的經驗摩爾比1~3。

  在生物反應池投加化學除磷劑時,藥劑發生水解,可能產生大量氫離子,如果廢水堿度不足,會導致生化池pH下降,影響微生物活性。由于PFC、PFS均為酸性藥劑,隨著其投量增加,pH有所降低,pH宜控制6.8~7.2。

  圖18為改造后除磷劑對出水TP的影響,驗證了化學除磷的有效性。投加除磷劑后,TP去除率從50%~60%提高至90%以上。去除每1 mg/L的TP時,PFC投量約40~60 mg/L(有效鐵投量4~6 mg/L)。

 

  4.3.3生物脫氮

  進水的COD/TN約在5~9波動,如不增加外碳源,難將出水TN穩定于15 mg/L以下。圖19為在生化缺氧區首段投加乙酸(>99%含量,COD當量約107 gCOD/g乙酸)外碳源前后,總出水TN的變化。投加外碳源時,去除每1 mg/L的TN時,乙酸投量約6~8 mg/L。考慮到99%以上純乙酸低于16 ℃時存在結晶問題,冬季采購低含量乙酸及采取加熱保溫措施。

 

  4.3.4 技改能耗分析

  技改前后的全廠電耗對比見圖20。盡管增加了臭氧系統電耗,但由于氧化溝的曝氣節能優化、曝氣生物濾池的曝氣技改,總體電耗仍下降了0.08 kW·h/m3左右。具體聯系污水寶或參見http://www.xyasmx.live更多相關技術文檔。

 

  下游污水處理廠是下游的最后一道治理把關單元,通過污水處理廠的進水監控(入廠的水質、水量)、排水監控(出廠的水質、水量)、生化處理單元的在線儀表監控(DO、MLSS等)、運行能/物耗監控及污泥產率與去向、視頻監控、排污許可管理措施等,充分發揮污水處理廠的提質增效功能,確保尾水全指標達標后,排入受納水體。

  5 受納水體凈污

  受納水體自身具備一定的水體自凈能力和環境容量,起到進一步活水凈化功能。在關鍵斷面,安裝在線監測設備(COD、氨氮、TN、TP等)。河道設有中水回用提升設施,作為縣域環城水系、景觀湖的補給水及市政公用的取水源。(來源:給水排水 作者:蔣富海等)

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