津沽污水處理廠如何應(yīng)對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)的難點(diǎn)分析
【純水設(shè)備http://www.shsingshine.cn】介紹了在天津地方標(biāo)準(zhǔn)要求下津沽污水處理廠提標(biāo)改造措施及效果。進(jìn)水低C/N條件下,在生物段保留多點(diǎn)進(jìn)水基礎(chǔ)上優(yōu)化了內(nèi)回流及好氧池曝氣方式,并將深床濾池改造為反硝化深床濾池以保障脫氮效果;在濾池后增加了臭氧氧化工藝以提高出水COD達(dá)標(biāo)穩(wěn)定性并可面向未來新興微量污染物去除需求。蘇州水處理設(shè)備提標(biāo)改造效果良好,出水各項(xiàng)指標(biāo)均滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 12/599—2015)A類標(biāo)準(zhǔn);有機(jī)物、氮和磷主要依靠生物二級(jí)處理去除,深度處理段顯著提升了出水水質(zhì),對(duì)COD、TN、NH3-N、TP、SS和色度穩(wěn)定達(dá)標(biāo)起到了保障作用。
為改善天津市水環(huán)境質(zhì)量,滿足水資源保護(hù)以及污染物持續(xù)減排需要,天津市地方標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 12/599—2015)于2015年10月正式實(shí)施。天津市津沽污水處理廠作為我國(guó)第一座大型市政污水處理廠紀(jì)莊子污水處理廠的遷建工程,于2014年投產(chǎn)運(yùn)行,設(shè)計(jì)規(guī)模55萬(wàn)m3/d,遠(yuǎn)期規(guī)劃100萬(wàn)m3/d,除部分出水(7萬(wàn)m3/d)作為津沽污水處理廠再生水廠水源之外,出水主要經(jīng)大沽排水河后匯入渤海。按照《天津市水污染防治工作方案》要求,津沽污水處理廠出水要求由滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)提升至《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 12/599-2015)A類標(biāo)準(zhǔn)(以下簡(jiǎn)稱天津地標(biāo)A)。蘇州水處理設(shè)備為改善出水水質(zhì)滿足新地標(biāo)下對(duì)有機(jī)物、氮磷及色度等高排放標(biāo)準(zhǔn)要求,津沽污水處理廠于2017年進(jìn)行了工程提標(biāo)改造。
1 提標(biāo)改造前污水處理廠概況
津沽污水處理廠總服務(wù)面積283 km2,實(shí)際進(jìn)水量2017年在47萬(wàn)~62萬(wàn)m3/d,已接近滿負(fù)荷運(yùn)行且季節(jié)性變化不明顯。提標(biāo)改造前處理工藝為改進(jìn)型多級(jí)AAO—高效沉淀—深床過濾—紫外消毒工藝,主要構(gòu)筑物包括曝氣沉砂池1座(HRT為7 min),初沉池3座(HRT為1 h,超越運(yùn)行),純水設(shè)備生物池及污泥泵房3座(生物池平均流量下HRT為21.9 h),二沉池12座[平均表面負(fù)荷1.05 m3/(m2·h)],中間提升泵房及高效沉淀池各1座(沉淀池表面負(fù)荷20 m/h),深床濾池2座(平均濾速8 m/h),紫外消毒渠及出水泵站各1座。
2 工藝流程改造
2.1 新地標(biāo)達(dá)標(biāo)水質(zhì)難點(diǎn)
提標(biāo)改造前的2016年津沽污水處理廠出水水質(zhì)如表1所示。
從表1可以看出,改造前各污染物出水平均值可穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn),但上限均高于天津地標(biāo)A。在有機(jī)物、氮磷及懸浮物濃度這幾項(xiàng)基本控制項(xiàng)目中,新地標(biāo)達(dá)標(biāo)技術(shù)難點(diǎn)主要為TN和COD。生物池好氧段HRT平均流量下為12 h,在曝氣量足夠情況下去離子水設(shè)備,冬季低溫期出水NH3—N可穩(wěn)定低于1.5 mg/L;除生物除磷外,采用了在高效沉淀段化學(xué)輔助除磷工藝,可保證出水TP低于0.3 mg/L;濾池設(shè)計(jì)強(qiáng)制濾速為8 m/h,蘇州水處理設(shè)備采用降低負(fù)荷方式可有效降低出水SS。全年進(jìn)水C/N平均僅為5.8,低于同期全國(guó)典型城市污水處理廠進(jìn)水C/N平均水平,需在低C/N下實(shí)現(xiàn)TN高標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo);盡管大部分時(shí)段出水COD可滿足≤30 mg/L,但變化幅度較大,需提高出水COD新地標(biāo)達(dá)標(biāo)的穩(wěn)定性。
2.2 工藝流程及改造重點(diǎn)
根據(jù)上述分析,新地標(biāo)達(dá)標(biāo)難點(diǎn)主要為TN和COD,其他指標(biāo)可以通過工藝優(yōu)化得到保證的水質(zhì)特征,確定該廠提標(biāo)改造后的工藝流程為多點(diǎn)進(jìn)水多點(diǎn)回流改進(jìn)型多級(jí)AAO—高效沉淀—反硝化深床濾池—臭氧氧化—紫外消毒工藝,主工藝段流程如圖1所示。
P為優(yōu)化生物脫氮效果,本次改造中生物段在保留原有生物系統(tǒng)多點(diǎn)進(jìn)水合理分配進(jìn)水碳源的基礎(chǔ)上,增加了內(nèi)回流點(diǎn)和最大回流量,提高了生物池混合液懸浮固體濃度,將第一好氧池末端優(yōu)化為漸減曝氣方式以消除溶解氧對(duì)第二缺氧池反硝化的不利影響;此外將深床濾池改造為反硝化深床濾池,降低了強(qiáng)制濾速并增加了濾層厚度,去除SS之外作為高標(biāo)準(zhǔn)下出水TN達(dá)標(biāo)的二級(jí)生物處理的保障性措施;為提高出水COD的穩(wěn)定性并降低出水色度,在深床濾池后增加了臭氧接觸池,在去除溶解性難生物降解有機(jī)物及新興微量污染物的同時(shí)無化學(xué)污泥產(chǎn)生,并可根據(jù)其投加量的大小與紫外消毒工藝聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行,保證出水COD、色度和大腸菌群的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
2.3 改造前后設(shè)計(jì)參數(shù)
改造前后二級(jí)生物處理與深度處理工藝段的設(shè)計(jì)參數(shù)如表2所示。
3 改造效果分析
2018年11月津沽污水處理廠出水開始執(zhí)行天津地標(biāo),本文以該廠原有系統(tǒng)為例,對(duì)2018年11月~2019年5月含有低溫期與常溫期的進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行了研究,以探討提標(biāo)改造后的處理效果,并分析了沿程主工藝段對(duì)有機(jī)物和氮磷去除的貢獻(xiàn)。
3.1 外加化學(xué)藥劑
提標(biāo)改造后,在第二缺氧池投加了乙酸鈉(CH3COONa)作為外加碳源以強(qiáng)化脫氮效果,在二沉池出水TN基本低于10 mg/L的情況下,反硝化深床濾池暫時(shí)按照深床濾池運(yùn)行。在本文研究期間,蘇州水處理設(shè)備乙酸鈉有效成分月平均投加量在45~60 mg/L;高效沉淀池的混凝劑為聚氯化鋁(PAC),助凝劑為聚丙烯酰胺(PAM),折合有效成分后月平均投加量分別為3.3~4.5 mg/L和0.5~0.7 mg/L;臭氧以液氧為氣源,投加濃度為10%,2019年3月份開始調(diào)試運(yùn)行,設(shè)計(jì)平均投加量為325 kg/h。
3.2 改造后進(jìn)出水水質(zhì)
3.2.1 有機(jī)物
改造后進(jìn)水、二沉池出水及深度段總出水COD的變化如圖2所示。
由圖2可見,提標(biāo)改造后進(jìn)水COD為246~447 mg/L,平均352 mg/L,總出水COD在10.3~27 mg/L,平均16.3 mg/L,出水COD可穩(wěn)定達(dá)到天津地標(biāo)A標(biāo);由COD變化可以看出,COD主要在生物處理段得到去除純水設(shè)備,平均該段去除的COD占總?cè)コ实?8.3%,深度處理段主要起到輔助達(dá)標(biāo)的保障作用。提標(biāo)改造后,二級(jí)出水COD主要以溶解性有機(jī)物SCOD為主,SCOD/COD在45.9%~99.3%,平均為77.2%。對(duì)于二級(jí)出水的有機(jī)物深度去除,高效沉淀/過濾以及臭氧氧化對(duì)COD的去除效果如表3所示,其中高效沉淀/深床濾池占深度處理段去除率的82.5%,臭氧氧化為17.5%;高效沉淀/深床過濾對(duì)顆粒態(tài)有機(jī)物的去除占到深度段作用的主體,目前階段臭氧氧化進(jìn)水COD濃度已較低,在臭氧低投加量下對(duì)COD的降解作用不明顯。去離子水設(shè)備
3.2.2 氨氮和總氮
提高氮的去除能力是城市污水處理廠提標(biāo)改造的重點(diǎn),氨氮和總氮主要依靠硝化和反硝化生物作用去除,低溫條件下保障生物脫氨效果為城市污水處理廠運(yùn)行的難點(diǎn)之一。津沽污水處理廠提標(biāo)改造完成短期后即進(jìn)入了冬季低溫期,改造后進(jìn)出水NH3-N和TN的變化如圖3和圖4所示。
良好硝化是低溫條件下污水處理廠保障脫氮效果的前提,由圖3可見,提標(biāo)改造后進(jìn)水NH3—N在20.9~44.7 mg/L,出水NH3—N最高為0.8 mg/L,冬季低溫期最低水溫為15 ℃的情況下系統(tǒng)硝化性能依舊良好,且冬季出水NH3—N平均值(0.2 mg/L)稍低于升級(jí)改造前(0.34 mg/L)。在原有系統(tǒng)硝化穩(wěn)定的基礎(chǔ)上,蘇州水處理設(shè)備改造后提高生物池污泥濃度有利于進(jìn)一步提升系統(tǒng)的硝化能力,此外將第一好氧池末端調(diào)整為漸減爆氣減少的溶解氧供量沒有對(duì)系統(tǒng)的硝化能力產(chǎn)生不利影響。
分析改造后的進(jìn)出水TN濃度,進(jìn)水在27.4~60.5 mg/L,平均為46.6 mg/L,出水在5.03~9.98 mg/L,平均為8.25 mg/L,可穩(wěn)定滿足天津地標(biāo)A標(biāo)準(zhǔn);與提標(biāo)改造前同期相比,TN的平均去除率有所增加純水設(shè)備,提標(biāo)改造前后分別為72.2%和81.4%。隨著污染源治理力度不斷加強(qiáng),廠進(jìn)水TN濃度有所下降,C/N有所增加,改造前后TN和C/N平均值分別為52.5 mg/L、46.6 mg/L和6.3 mg/L、7.6 mg/L,為生物系統(tǒng)脫氮有利因素;此外,廠自提標(biāo)改造完成后將碳源投加方式調(diào)整為全年投加,設(shè)計(jì)中優(yōu)化了內(nèi)回流方式和好氧池末端爆氣方式,提高了內(nèi)外碳源的利用效率,3種因素協(xié)同作用保證了出水TN天津地標(biāo)達(dá)標(biāo)。
與對(duì)有機(jī)物的去除變化規(guī)律相同,氮的去除主要依靠二級(jí)生物處理段,具體結(jié)果如表4所示,該段占到了系統(tǒng)整體對(duì)NH3—N和TN去除的99.3%和96.9%;由于目前深床濾池并未投加碳源,濾池僅起到對(duì)部分顆粒態(tài)氮的截留作用,因此深度段對(duì)總氮的去除貢獻(xiàn)作用不明顯,深床濾池投加碳源后脫氮效果還有待于后續(xù)跟蹤研究。
3.2.3 總磷
改造后進(jìn)水、二沉池出水及深度段總出水TP的變化如圖5所示。
由圖5可以看出,在進(jìn)水TP為3.18~6.71 mg/L條件下,出水TP可穩(wěn)定低于0.3 mg/L,平均值僅為0.19 mg/L,平均去除率達(dá)到了96.1%。生物和化學(xué)兩方面的作用保證了高效的除磷效率,廠進(jìn)水TP中以PO3-4-P為主平均占到了54.3%,溶解性有機(jī)磷比例平均僅為17.0%,二沉池回流污泥中NO-3-N濃度基本在6.5 mg/L以下,有利于聚磷菌在厭氧條件下磷的釋放,為好氧階段磷的吸收創(chuàng)造了條件,結(jié)合生物同化作用對(duì)磷的去除,二沉池出水TP可達(dá)到0.17~1.15 mg/L(平均為0.44 mg/L);此外,深度段高效沉淀工藝中投加了除磷化學(xué)藥劑PAC,進(jìn)一步降低了出水TP濃度,該段貢獻(xiàn)了平均0.25 mg/L的TP去除量,保障了TP達(dá)標(biāo)。去離子水設(shè)備
3.2.4懸浮物和色度
懸浮物濃度對(duì)水體中營(yíng)養(yǎng)鹽和浮游動(dòng)物均具有重要影響,降低懸浮物濃度可有效限制出水中病毒、細(xì)菌和其他有害物質(zhì)純水設(shè)備,降低色度對(duì)于廠出水補(bǔ)給河流及用于景觀再生利用具有重要意義。提標(biāo)改造后進(jìn)出水SS的變化如圖6所示,二沉池和深度段出水色度分別為20~25倍、≤10倍。二沉池出水SS在8 mg/L以下,經(jīng)過深度段處理后SS已檢測(cè)不出,色度深度段出水基本為10倍及其以下。
4 結(jié)論
(1)針對(duì)新地標(biāo)達(dá)標(biāo)的水質(zhì)難點(diǎn)主要為 TN和COD,將原有的改進(jìn)型多級(jí)AAO—高效沉淀—深床過濾—紫外消毒工藝改造為多點(diǎn)進(jìn)水多點(diǎn)回流改進(jìn)型多級(jí)—高效沉淀—反硝化深床濾池—臭氧氧化—紫外消毒工藝;為提高生物脫氮效果優(yōu)化了內(nèi)回流點(diǎn)、回流量及好氧池曝氣方式,并設(shè)置了反硝化深床濾池;蘇州水處理設(shè)備增加了臭氧氧化提高出水COD的穩(wěn)定性并可與紫外消毒聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行,去除生物難降解有機(jī)物的同時(shí)面向未來新興微量污染物去除需求。
(2)提標(biāo)改造后,廠出水TN、COD、NH3—N、TP、SS和色度均可穩(wěn)定滿足DB 12/599-2015要求;在進(jìn)水低C/N(平均7.6)及高排放標(biāo)準(zhǔn)下,改造后冬季及常溫期需外加碳源保證出水TN≤10 mg/L。
(3)生物二級(jí)處理為有機(jī)物、氮和磷去除的主體,所占貢獻(xiàn)比例(平均值)COD、TN、NH3—N、TP和SS分別為98.3%、99.3%、96.9%、94.6%和95.3%,深度段起到了水質(zhì)提升作用,該段對(duì)COD、TN、NH3-N、TP和SS的去除提升分別為(平均值)5.5 mg/L、0.2 mg/L、1.2 mg/L、0.25 mg/L和5 mg/L,對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)起到了保障作用。蘇州皙全皙全純水設(shè)備公司可根據(jù)客戶要求制作各種流量的純水設(shè)備,超純水設(shè)備及純水設(shè)備,水處理設(shè)備和去離子水設(shè)備。
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