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关键词:半地下式污水处理厂;冬季运行;工艺调控;设备调控
目前我国城市生活污水处理厂所采用的主体工艺主要是活性污泥法和生物膜法,这两种方法的核心技术均是利用活性微生物将污水中的有机污染物降解为小分子物质,从而在环境中去除。在影响微生物活性的诸多因素中,温度是极其重要的一种[1]。在冬季寒冷地区,气候变化会导致污水处理厂微生物的活性降低、易引发污泥膨胀等现象[2]。关于地上式污水处理厂冬季运行管理的经验总结,目前已经有人做了大量研究。胡涛等[3]结合在哈尔滨文昌污水处理厂多年的运行管理经验,对污水处理厂的冬季运行进行研究,认为在冬季低温条件下,要关注与污水接触的各种设备和工艺管线,做好防冻保温措施,防止上冻结冰。孟杰等[4]分析了东北地区某污水处理厂在冬季低温条件下污泥膨胀的特点及控制措施。叶红等[5]研究了江苏淮安某污水处理厂冬季运行现状及运行管理,通过分析污泥负荷和运行效率,得出了微生物的活性随水温变化的曲线,并列举了设备常见的故障及保养情况。而关于半地下式污水处理厂在冬季低温条件下,工艺及设备的运行管理,目前研究的较少。本文根据多年来在半地下式污水处理厂的运行管理经验,总结了在冬季低温条件下,半地下式污水处理厂的工艺调控及设备管理经验,对同类半地下式污水处理厂的冬季运行管理,具有较强的参考价值。
1工程简介及主要工艺流程
1.1工程简介。我国华中地区某半地下式污水处理厂工程位于郑州市南部地区,总占地面积约196亩,设计规模为10×104m3/d。该污水处理厂于2014年9月对单系列进行培菌试运行,同年11月底出水达标。1.2主要工艺流程。该污水处理厂的污水处理工艺流程图如图1所示。预处理段采用常规的粗细格栅及曝气沉砂池工艺,同时,根据实际需要,在预处理段设置了初沉池,二级生物处理段采用前置缺氧段A2/O工艺,三级深度处理段采用高效反应沉淀池及V型滤池,然后经二氧化氯消毒处理后,达标排放。初沉池的初沉污泥、二沉池的剩余活性污泥以及高效池的剩余化学污泥,统一进入污泥均质池,然后经进泥泵提升至脱水机房,进行离心脱水处理。
2冬季工艺运行方案
2.1预处理段工艺运行方案。污水预处理段作为污水处理厂的第一道处理工序,在整个工艺流程中都起着至关重要的作用。该半地下式污水处理厂污水预处理段采用常规的粗细格栅、曝气沉砂池以及平流式初沉池工艺。与常规的地上式污水处理厂一样,在冬季运行时,半地下式污水处理厂预处理段的工艺运行首先要考虑根据泵前池水位的高低来确定进水泵的开启台数;其次,当温度在零度以下时,加大粗细格栅及螺旋输送器的开启频次和每次的开启时间[6]。由于半地下式污水处理厂的粗细格栅都在箱体内,即使在冬季,箱体内的温度也较为稳定,因此,半地下式污水处理厂在冬季运行时,螺旋输送器的开启频次和开启时间都比地上式污水处理厂少一些。2.2生物处理段工艺运行方案。在冬季,由于水温较低,微生物活性降低,为了维持总体的微生物活性,达到与夏季一样的处理效果,地上污水处理厂一般采用延长污泥停留时间、增大生物池污泥浓度等方法来调整工艺。该半地下式污水处理厂也采用类似的方法,同时通过增加生物池溶解氧浓度来保证微生物的呼吸需要,通过投加乙酸钠碳源来保证总氮的处理效果。夏季,半地下式污水处理厂生物池的污泥浓度一般在2000~2500mg/L即可达到处理要求,而在冬季,污泥浓度一般控制在3000~3500mg/L,冬季污泥在生物池的总停留时间控制在16~24d,生物池出口DO控制在2.0~2.5mg/L。2.3深度处理段工艺运行方案。该半地下式污水处理厂的深度处理段工艺采用高效反应沉淀池及纤维转盘滤池,所加药剂为聚合氯化铝,消毒所用的原材料为盐酸和氯酸钠,深度处理段对总磷有较好的处理效果。为保证出水总磷达标,聚合氯化铝单耗控制在25~30mg/L;氯酸钠单耗控制在1.5~2mg/L,盐酸单耗控制在4~5mg/L。2.4污泥处理段工艺运行方案。该半地下式污水处理厂的污泥处理采用高速离心浓缩脱水机,所投加的药剂为聚丙烯酰胺,在夏季,每处理1t干污泥,所需的聚丙烯酰胺一般为4~5kg,而在冬季,将处理1t干污泥所需的聚丙烯酰胺控制在5~6kg。
3冬季设备调控方案
3.1预处理段设备调控方案。该半地下式污水处理厂污水预处理段的设备主要有粗格栅、进水泵、细格栅、曝气沉砂池相关设备、初沉池刮吸泥机等。楚金喜等[6]介绍了地上污水处理厂冬季设备运行方案,主要从设备的保温、防冻等方面采取措施。由于该半地下式污水处理厂预处理段的大部分设备都在箱体内,即使在冬季,也很少出现结冰的情况,因此,预处理段的设备调控主要考虑加强巡视,调整设备运行模式,尽量采用手动模式运行。考虑到栅渣的清运问题,将预处理段的砂水分离器设置在箱体外部,砂水分离器与曝气沉砂池的提砂泵是联动运行的,当提砂泵运行时,砂水分离器会自动运行。在冬季低温条件下,若提砂泵故障或因其他问题而停运时,应把砂水分离器中的砂水放空,防止上冻结冰;如遇上冻现象,也不能强行开启,应采取解冻措施后,方可正常开启。3.2生物处理段设备调控方案。整个生物池、二沉池及鼓风机房等生物处理段的构筑物都设置在箱体内,在冬季外界低温的情况下,箱体内的温度始终保持恒定,对于生物处理非常有好处。对于搅拌器,在冬季可根据需要,间歇运行;对于污泥泵,应确保每台设备每个月运行的总时间基本相同;对于高速鼓风机,即使自动运行的情况下,也应设置每台鼓风机当月的运行时间基本相同。3.3深度处理段设备调控方案。该半地下式污水处理厂深度处理段采用高效反应沉淀池+V型滤池工艺,消毒以盐酸和氯酸钠为原料,二者反应生成二氧化氯。深度处理段的构筑物中,高效反应池以及V型滤池、消毒池均在箱体内部,加氯、加药间以及盐酸间在箱体外部。冬季的设备调控主要通过观察药剂的混凝效果、矾花的生成情况以及斜管是否堵塞来调整设备的运行频率以及投药的数量。V型滤池在冬季重点观察过水能力,当过水能力降低时,可手动调节,缩短反冲洗周期。盐酸间和加氯、加药间在污水处理厂是重要危险源,在冬季加强巡视,发现安全隐患及时上报。3.4污泥处理段设备调控方案。该半地下式污水处理厂污泥处理段的主要设备是高速离心浓缩脱水机及其配套设备,储泥池上有搅拌器。由于储泥池在箱体外,在冬季低温条件下可能会结冰,因此,储泥池的搅拌器需要加大开启频次,当池面上冻时,禁止强行开启。由于该污水厂的脱水机是两用一备,三台脱水机轮流开启,确保每个月每台脱水机的开启时间基本相等,因此在实际运行时,总有一台脱水机处于停运状态,在机器停运前,需要对转鼓进行冲洗。在冬季运行时,加大对脱水机的冲洗力度,保证脱水机内的污泥全部冲洗干净。
4结论
箱体是一个相对密闭的空间,其优点在于温度较为恒定,能降低温度变化对微生物的冲击负荷,缺点在于箱体内的气体不易扩散,因此,箱体的通风和消防安全防护措施应该更加完善。相对于地上式污水处理厂来说,半地下式污水处理厂的主要设备均在箱体内部,冬季的运行管理也相对轻松。
作者:商晓敏 王江涛 王亚鹏 单位:中原环保股份有限公司
参考文献:
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[3]胡涛,高玉顺.北方高寒地区污水处理厂冬季运行管理[J].科技论坛,2009,9:29.
[4]孟杰.东北地区污水处理厂冬季低温运行办法[J].民营科技,2014,8:255.
【关键词】 城镇污水 灰色关联分析 活性污泥法
1 城镇污水治理工程典型工艺现存问题
由于我国华北、东北、西北地区冬季气候寒冷漫长,冰冻期长。投资和运行费高,污水处理工艺和技术要求高,而且由于设计、运行、低温等各方面的原因,试运行仍存在不稳定,甚至出现冬季部分设备无法运转现象。所以开发一套在东北地区低温地区能有效、稳定处理城市污水的工艺已经成为当务之急。
2 城镇污水治理典型工艺指标研究
2.1 城镇污水治理典型工艺经济因素研究
城市污水处理厂需要较大的投资和运营费用。本节通过污水治理工艺方案经济指标的分析、对不同工艺类型的不同费用函数的比较,提出城镇污水治理工程工艺类型优选方案,给出城镇污水处理厂建设投资与运行维护的决策优化指导。
评价指标涉及经济效益、技术性能和管理效益3个方面,其中,经济指标作为影响污水行业发展的重要因素,是一直以来的研究重点。包括建设投资和运行费用。
当然不同的工艺类型追求的费用目标也不同,本文拟对各种经济指标进行比较,以确定对于城镇污水治理工程来说,影响工艺方案优选的经济性因素。以便下文进行工艺决策优选模型研究。经济指标的主要范围及影响因素见表1。
2.2 城镇污水治理工艺技术因素研究
污水处理的基本作用是保证受纳水体的使用功能,因而技术可持续性首先应以污水处理工艺能达到相应的污水排放标准为准则。最终确定城镇污水治理工程工艺优化决策的技术指标为技术效果、工艺可靠性两个。
2.3 城镇污水治理典型工艺环境因素研究
对于污水处理工艺而言,除了需要达到国家规定的污水水质达标以外,还应考虑工艺中,碳的排放指标。因为污水处理是一个碳、磷等物质的转化过程,由于碳排放会造成大气污染,因此需要考虑碳的排放要求。对污水处理厂在整个生命周期阶段,能量与资源的消耗,以及对环境的排放(如对全球变暖、臭氧耗竭的影响等)进行数据量化分析。
(1)能耗。污水处理工艺的能耗包括直接能耗与间接能耗。前者指处理过程耗费的能量,后者包括建材生产和运输、建筑施工、耗用药剂的生产和运输、以及工艺拆除报废阶段的能耗。
(2)物耗。污水处理工艺的物耗由直接物耗与间接物耗两部分组成,前者主要指处理工艺的药耗和占地,后者包括建筑施工阶段与拆除作业阶段的耗用物质。成本效益分析中,采用运行费、征地费和材料费来反映物耗。
(3)二级处理系统占地是工艺占地的主要组成。通常各工艺的预处理流程与构筑物相似,并且各方案的道路、绿化等公共设施与辅助建筑物的占地面积类似。
2.4 城镇污水治理典型工艺指标体系研究
通过对影响工艺的经济、技术、环境因素的研究,最终可确定城镇污水治理工程工艺指标体系,如图1所示。根据建立的指标体系运用决策评价方法对城镇污水治理工程进行工艺优化决策研究。
3 基于灰色关联分析的城镇污水处理工程工艺优化决策研究
污水处理工艺优选应当考虑经济、技术、环境与社会诸方面,属于多目标决策问题;一般而言,多目标决策问题难以借助人的主观判断得出决策结果。因此,通过建立城镇污水处理工艺优选决策模型进行工艺优选,可以提高决策结果的客观性与正确性。根据建立的城镇污水治理工程工艺指标体系采用灰色关联分析理论对城镇污水治理工程工艺进行优选研究。
3.1 基于灰色关联分析的城镇污水处理工程工艺优选
通过活性污泥、SBR和A/O三种工艺各指标的灰色关联度计算可知,三种工艺中各指标的灰色关联度最好为活性污泥工艺,灰色关联度为0.854,为最优方案,SBR次之,A/O再次之。即认为对于此东北地区城镇污水治理厂而言,活性污泥工艺具有更好的技术经济效益,更适合在此污水处理厂采用。而实际调研结果与评价结果相符。
3.2 城镇污水治理工程工艺优化决策建议
城镇污水处理投资大,运行费用高,为降低污水处理投资和运行成本,因地制宜地进行工艺方案(主要是生物处理方案)比较是必须的;通过多种工艺对比,从处理效果上讲,通常活性污泥法的处理效率较高,生物膜法则较低,在活性污泥法中,SBR法、氧化沟法、AB法等处理效率更高。污水的有机物浓度高时,AB法、AO法等工艺比较有利。当有机物浓度低时,氧化沟、SBR法等延时曝气工艺具有明显的优势;从占地面积来讲,传统活性污泥法占地面积较大。目前从世界各国的污水处理看,大型污水厂多用传统活性污泥法,小型污水厂中氧化沟则占很大比例。
4 本章小结
为了使城镇污水治理工程的工艺更具实用性、更符合城镇特点,本文从技术、经济、环境三个方面建立的指标体系为评价指标,并应用灰色关联分析方法对城镇污水处理工程工艺进行优化决策研究,最终得出活性污泥法为东北地区污水处理的最佳工艺。
参考文献:
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基金项目:黑龙江省教育厅科学技术研究项目(12511039)
[关键词]生物强化技术;污水处理;作用机理;现状
中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)22-0367-01
生物强化技术的污水处理过程主要是指的通过厌氧生物的作用之下将水中的有机物转化为甲烷的过程,这整个处理过程是在厌氧的状态之下进行的,所以说能够充分发挥和利用这些微生物的新陈代谢作用。总体上来说,这是一个涉及到生物学与化学的多种学科的过程,虽然说当下很多地方已经在用这种方式进行污水的处理了,但是其中的细节方面还是有很多问题的。
一、生物强化技术的基本概述
现在污水处理过程中采用的生物强化技术通常是采用6间含有相同生物成分的滤池组成的,让这6间滤池并联运行就能够达到预定的处理效果。
未经过滤的水在进入生物滤池时,都是由总水渠分流到各个单位的分支流水渠。为了保证滤池底部的水位分布均匀,都是通过底部开小孔分层过滤来实现的,在滤池中也有分布很多悬浮的滤料,例如硝化作用的自养型细菌,当污水过滤经过时,氨氮则会被硝化菌氧化成硝酸盐。而这个作用完成时所需要的氧气就是通过布置在滤池底部的曝气系统来提供的,采用水与空气同方向穿向滤床的方式,在滤料的拦截作用下能够提高氧气的传输效率。
二、生物强化技术的作用机制
1、高效降解菌直接作用
其实如果将生物强化技术的作用机制进行细分的话,这可以说是最普遍的一种方式,也是现在很多地方的污水处理过程中最常用的一种方式。首先人为的将高效的降解菌进行筛选,这样就能够得到以我们要分解的目标污染物为能源的菌株,再利用这些菌株的代谢作用直接分解这些污染物。
通过上面的简述就可以看出,影响这个过程效果的就是后期菌株的筛选工作了,但是这种污水处理方式的效果非常好,通常用于成分复杂的工业废水的处理当中。而且通过实际的污水处理过程我们发现,将不同的菌株进行混合使用,那么最终的处理效果将会更好,而且通过实际的使用我们发现,对于一些特定的物质在低温状态下的祛除率已经能够达到百分之100。
2、不同微生物之间的共同代谢作用
有些有害物质虽然不能够被微生物的代谢作用直接降解,但是因为某些物质的存在,所以说微生物就能够改变这些有害物质的结构。这种“无害化”的处理其实是祛除这种物质的关键环节,我们通常称这种作用叫做“共代谢作用”。一般分为以下几个类型:对二级基质的共同氧化以及微生物的协同作用下对于二级基质的利用。有人尝试过用外加基质的方式来祛除浮选废水中的苯胺黑药,结果发现当基质与污染物的比例在1比1的时候,就能够达到最佳的处理效果。如果基质过多,那么共代谢作用的效果就会低于实际的效果,基质过少就不能够满足微生物生长的需求了,所以说像入上文当中提到的实例那样,在实际的使用过程中一定要寻求两者的平衡。
三、高效降解菌类的获取
其实大自然在亿万年的演变之下,诞生的很多微生物也能够进行特定污染物的讲解。但是这个过程是非常缓慢的,而在污水处理过程中这样菌类显然是没有使用价值的,但是随着科技的发展我们可以利用一定的技术手段构建出有理想的讲解效果的菌类。基因工程就是一个很好的例子,通过原生质的融合以及基因重组等方式,我们可以改变很多菌类的结构,这样就从根本上改变了他们的分解速率。而且在共代谢的过程中,如果能够将底物的专一性拓宽,那么就能够让整个过程维持在低浓度之下,这对于维持整个反应的稳定性是很有帮助的。还有就是可以利用常规的微生物手段去分离菌株,就是说将由特定降解能力的微生物进行多次培养,就能够“纯化”这一特性。这也是现在最常用的加强微生物的分解能力的方式,但是在这个过程中要注意对环境的安全性以及对于污水的适应性和耐受力这几个因素。
四、生物强化技术的优势
1、在恶劣条件下的适应能力较强
在生物处理系统的应用过程中,我们不难发现很多的微生物无法适应低温的环境,从而使得生物活性降低,影响生物处理系统的处理效果。能够适应低温环境的微生物,由于长期的生活在低温的环境下,在自然选择的结果中生存了下来,为生物处理系统的时间创造了可能性。例如在研究用尼古丁降解细菌在生物反应器处理烟草废水的时候,研究结果表明,在未经生物强化系统中,DNA蛋白质和蛋白羰基的指数明显上升,但是尚未在生物强化反应器中发现这一点,说明降低毒性的物质的含量可以提高在系统中的活性。
2、应用的范围较广
生物强化技术在处理污水中难以降解的物质或者是有毒性的物质的时候发挥了巨大的优势,该项技术具有相当大的应用可能和发展前景。
3、缩短处理系统的启动时间
国外的学者经过研究发现,如果在反应过程中加入硝化细菌就能够增强整体的硝化活性,这样就可以提高整体的微生物活性,促进他们在生物膜内的扩散与存活。在这个过程中诞生的硝化细菌其实与最初始的消化细菌的功能相一致。通过这样的过程就能够实现一般污染物的完全降解,而且还能够缩短整体系统的启动时间。
【总结】生物强化技术是近年来在污水处理方面取得了很好的效果的一项生物化学技术,目前对于很多生活污水以及工业废水,我们都能够运用这项技术使其能够达到合格的排放标准。所以说推广这项技术是符合当下倡导的保护生态环境的理念的,但是从这项技术本身来说,未来我们还需要在现有的基础上进行强化并且拓宽它的使用范围,这才能够更好的促进这项技术的应用。上文是笔者对此的总结,希望能够对推动这项技术的完善起到一定的作用。
参考文献
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[3]崔迪. 寒区污水生化处理系统微生物群落结构与功能解析[D].哈尔滨工业大学,2014.
本文通过对啤酒废水的产生、特点的介绍,比对了国内外啤酒废水处理中的好氧生物处理技术和厌氧生物处理技术,结合低温条件下废水处理的效果,寻找适合我国国情,寒冷地区处理啤酒废水的有效方法,为企业的健康发展提供坚实的依据。
关键词:
啤酒废水;低温环境;好氧;生物处理
近年来,随着我国啤酒工业的高速发展,啤酒企业的废水处理一直是一个主要难题。尤其我国北方地区的啤酒企业,受环境温度的影响,冬季啤酒污水处理厂内污水的温度只有10℃左右。这样低的温度使废水污泥中的微生物活性和代谢能力都变的很弱,导致污水处理能力降低,因此,北方地区的污水处理系统运行成本及操作难度都有所提高1。本文通过查找国内外大量参考文献,通过对北方地区啤酒企业污水处理的研究,探索出提高寒冷地区啤酒污水的处理方法,对北方地区啤酒企业的发展具有重要的意义。
1.啤酒废水的产生及其特点
1.1啤酒废水的产生啤酒企业的废水主要来源于五个方面:①麦芽生产过程中的洗麦、浸麦、发芽降温和各种洗涤水;②糖化过程的糖化、过滤和洗涤水;③发酵过程的发酵罐和过滤器洗涤水;④罐装过程洗瓶、灭菌及破瓶啤酒;⑤冷却水和成品车间洗涤水。
1.2啤酒废水的特点啤酒生产工序多,生产过程中产生的废水量较大,不同啤酒企业由于管理和技术水平不同,每生产一吨啤酒耗水量也不一样,产生的废水也不一样多。管理和工艺先进的啤酒企业吨啤酒耗水量为8~12吨,我国啤酒厂的吨啤酒耗水量一般在10~20吨之间2。啤酒废水主要包括清洁废水、有机废水、洗涤废水、冲渣废水和装酒废水。
2.啤酒废水处理技术的发展现状
随着啤酒的出现,啤酒废水的处理成为一个世界性的难题,经过国内外啤酒企业多年的研究发现,在啤酒废水中的BOD5/CODcr数值越高,废水处理就越容易,啤酒废水的处理最适合应用生化处理技术。根据不同的啤酒废水水质,可以采用好氧、厌氧和好氧与厌氧相结合的方法进行处理3。
2.1好氧生物技术中、低浓度啤酒有机废水的处理主要采用好氧生物处理技术,针对北方地区的低温,只要采取适当的方法控制温度,改变废水处理环境就能取得较高的经济效益。好氧生物技术包括活性污泥法和生物膜法:
2.1.1活性污泥法:废水进入曝气池后,与含有大量好氧微生物的活性污泥混合,在人工充氧的条件下,废水中的有机物被活性污泥吸附并氧化分解,然后由沉淀池来完成水和污泥的分离。活性污泥法较适用北方寒冷地区的废水处理,该工艺应用较多的是序批式活性污泥法(SBR)、CASS反应池法和塔式曝气活性污泥法。①SBR是一种过间歇曝气方法,可以显著降低动力费用,同时缩短废水处理时间,减少了占地面积,结构紧凑,运行费用低,不容易发生污泥膨胀问题,抗负荷冲击能力强,处理效果稳定。COD的去除率可达90%以上,出水COD<100mg/L,达到国家规定的排放标准3。②CASS反应池法是一种循环式活性污泥法,啤酒废水的处理分三步进行:进水、曝气、回流阶段;沉淀阶段;滗水、排泥阶段。在常温下的废水处理周期为4~12h,低温情况下,处理时间要明显延长。③塔式曝气活性污泥法是对原有传统活性污泥法进行改进,克服了传统活性污泥法普遍存在的传氧效率低、COD去除率不高的问题。具有投资少,占地面积小,抗负荷冲击能力强,废水滞留时间短,出水水质稳定,排泥量少及废水处理效果好的显著优势4。
2.1.2生物膜法:是在处理池中加入软性填料,利用固着填料表面生长的微生物对废水进行处理,该方法的最大优点是克服了污泥膨胀的问题,剩余污泥量较少、运转管理方便。缺点是处理效果不如活性污泥法,建筑成本较高5。考虑到北方地区冬季处理污泥有一定难度,该方法需要配合无害污泥的及时处理。
2.2厌氧生物技术对于高浓度有机废水的处理主要采用厌氧生物技术,由于北方地区冬季气压高,含氧量高,因此不太适合在寒冷地区的应用。该处理技术主要包括上流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧内循环反应器(IC)两种方法。
2.2.1厌氧生物处理技术中最成熟的技术是UASB,UASB工艺在底部有污泥床,依据进水与污泥的高效接触提供高效去除率,适用于处理较易生化降解、COD和SS浓度均较高的废水,并且由于运行方便,设备简单,造价也相对较低,不存在堵塞问题6。
2.2.2IC技术是在UASB的基础上发展而来的,与UASB反应器不同的是这种反应器内部还能够形成流体循环,生成具有高生物活性的厌氧颗粒污泥。该技术的优点是占地面积少,基础投资少,抗冲击负荷能力强,有机负荷高,运行稳定性好7。
2.3厌氧+好氧生物技术厌氧+好氧生物技术是一种比较成熟的工艺。由于该技术需要厌氧技术的配合,在寒冷地的使用受到一定的限制,该技术又分为水解+好氧技术、UASB+好氧技术、EGSB+好氧技术、IC—CIRCOX反应器四中工艺方法8。这四种方法对啤酒废水的处理具有废水停留时间短,污泥产率低,处理费用低,占地面积小,投资少,操作简单,沼气易收集、剩余污泥少,运行稳定,处理效率高的优点9。
3.总结
啤酒企业废水的处理,受到各地经济条件,环境因素以及技术水平的限制,不可能所有企业都采用统一的方式。尤其北方低温地区必须根据自己的实际情况,要通过不断的研究,调查企业排水的水质、水量、排水规律和特点,结合企业建设场地的地形条件、面积大小以及企业能承受的一次性投资及运行成本情况。通过提高啤酒企业的管理水平和工人的素质,采用好氧生物处理法降低企业的运营成本和废水处理费用,用简单适用、投入低、运行可靠、达标稳定、节约能耗的废水处理技术,提高企业的利润空间。
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1污水处理厂概况
目前污水处理采用典型的炼油污水处理“老三套”流程,由隔油池装置单元、浮选池装置单元、均质罐装置单元、氧化沟装置单元、生化曝气装置单元和污水回用装置单元组成。污水处理场现有处理工艺是:经过隔油、浮选除油后的污水由均质罐自流进入氧化沟处理单元和合建式曝气单元进行进一步处理后排放。原有污水处理设施由于工艺以及设备老化等原因,处理出水不能满足排放要求。此外,由于炼油厂扩建,污水处理场水量增加,原有设施不能满足需要,根据现场实际情况,对污水处理场改造势在必行。
2现有污水处理工艺和流程
目前污水处理系统由隔油池单元、浮选池单元、均质罐单元、氧化沟单元、合建式曝气单元和污水回用装置单元组成,工艺流程见图1。生化池和氧化沟来水进入絮凝沉淀池和气浮池,通过投加混凝剂和絮凝剂,去除水中油类污染物和悬浮物,絮凝沉淀池和气浮池出水流入清水池,由提升泵提升至一级过滤器(纤维束过滤器),出水进入二级过滤器(石英砂过滤器),经过管道泵送至除氨器中进行除氨,在进水管线中加入臭氧。除氨器出水重力进入活性炭罐,出水流入净水池,由外输泵输送至循环水厂做为循环水补充水。
3存在的问题
目前炼油厂污水处理场面临的主要问题是部分设施老化,处理工艺相对落后,处理效果不理想,主要是排放浓度不能达到新标准要求。随着企业的发展,污水场水量不断增加,进水水质成分不断变化及国家及地方政府对外排污水水质要求日趋严格等因素,原有污水处理场生化处理装置已无法满足发展的需要,现有污水处理场生化单元,无论氧化沟(包括其后续的澄清池)还是合建式曝气池,实际处理能力均为300m3/h,而目前需要处理的水量约为800m3/h,随着扩建项目的开工,处理水量将增加到1500m3/h。所以,目前污水处理场生化单元的处理能力不能满足要求。2009年对已建成的企业排污开始执行新的污水综合排放标准,新标准中要求的排放浓度控制在50mg/L以下,标准的提高对企业的达标排放是个严峻的考验。近几年来该炼油厂原油集中加工、炼油结构调整技术改造工程建成后,新增污水将依托炼油厂现有污水处理场进行处理,污水处理总量将增加、污水组分更加复杂、污水场受冲击几率增加,现有污水处理场不能满足要求,只有对污水处理装置进行大规模改造,才有可能解决。
技术性质方案
1污水水质特点
炼油污水的特点和性质与原油组成特别是非烃类组成、水中杂质和炼油加工工艺等密切相关,是一种集悬浮油、乳化油、溶解有机物及盐于一体的多相体系。污水处理场生化单元进水水质见表1。由表1及现场运行数据可知道生化单元进水具有以下的特点:进水水质、水量波动幅度相对较大;有机物含量高,表现为污水中的COD浓度高,且含有部分难生物降解的成分;碳氮磷比例不均衡,不易微生物生长繁殖;氨氮浓度30mg/L,是生化单元去除的主要污染物之一。
2改进污水生化处理
鉴于炼化污水炼化污水属于高含油、高乳化、高氨、高氮、高悬浮物、难生物降解有机污水,因此生化处理时要求选择的工艺必须满足以下要求:加强污水场来水水质水量的调节功能,即增加均质调节池;由于该部分水水质可生化性差,且可能含有某些有毒有害物质,在好氧处理单元前增加前处理工段,即水解;所选择的生化处理单元必须具有脱氮功能,即增加A/O处理工艺;在生化系统中需要投加营养盐,满足微生物生长的需要,增加加药装置;根据目前运行经验,要使出水COD稳定小于50mg/L,需增加二级生化处理,即BAF工艺。
生化处理技术。生化处理是净化污水和降低COD浓度的关键阶段,在污水回用深度处理中应用非常广泛,能够降解多种污染物,处理成本低,运行稳定可靠,抗冲击能力强。目前现行的生化处理工艺主要有普通活性污泥法、SBR、前置厌氧氧化沟法(Carrousel2000氧化沟)、CASS法、水解+A/O工艺、三沟式氧化沟工艺。其中,前置厌氧氧化沟法(Carrousel2000氧化沟)、CASS法及水解+A/O三种处理工艺在炼厂污水处理中最为常用。
“水解+A/O”工艺。水解工艺利用水解和产酸微生物,改变了污水中污染物的结构,提高污水可生化性并有效部分的降解了有机污染物,再经过好氧处理最终实现达标排放。水解+好氧工艺做为一种组合的处理工艺,在总的停留时间和能耗等方面比传统的单纯使用好氧工艺技术节约了能耗及投资,是现代污水处理厂广泛应用的成熟工艺。水解工艺特点为:(1)水解酸化工艺启动容易,灵活性强;(2)水解池可取代初沉池;(3)水解池有较好的抗有机负荷冲击能力;(4)水解过程可改变污水中有机物、含氮污染物形态及性质,提高污水的可生化性,有利于后续好氧处理;(5)在低温条件下,仍有较好的去除效果;(6)有利于后续好氧处理,可以同时达到对剩余污泥的稳定;(7)对原水中的有毒有害物质有去除作用。
CASS工艺。CASS是序批式间歇曝气活性污泥法(又称序批式反应器)SBR工艺的一种变形,它是近年来在国内外被引起广泛重视和研究日趋增多的一种污水生物处理新技术。循环式间歇曝气活性污泥法——CASS工艺按一定时间顺序间歇操作运行,CASS工艺的一个完整的操作过程,亦即每个间歇反应器在处理废水时的循环周期包括如下五个阶段:(1)进水期(或称充水期);(2)反应期;(3)沉淀期;(4)排水排泥期;(5)闲置期。在一个运行周期中,各个阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质及运行功能要求等灵活调整。CASS工艺具有如下特点:(1)工艺流程简单。CASS污水处理工艺与普通的活性污泥法相比,它不需要另设二次沉淀池。(2)构筑物少、占地省。无需二沉池及污泥回流泵房等设备,还可以不设初次沉淀池,减少了相应土建工程量和设备。(3)自控要求高,运行管理复杂,故障率高。CASS反应器需形成良好的缺氧、好氧环境,全部依赖先进的自控系统。同时滗水器滗水及池内的污泥回流也需要较高的自控水平。(4)设备利用率不高。这是间歇周期运行的必然结果,因而设备费用和装机容量都要增大。
前置厌氧氧化沟法(Carrousel2000)氧化沟。氧化沟最初于二十世纪五十年代出现于荷兰,主要由环形曝气池组成,具有出水水质好、处理效率稳定、操作管理方便等优点,同时也能满足生物脱氮要求。氧化沟布置有多种形式,除了常用的转刷型氧化沟外,还有采用垂直轴表面曝气叶轮的卡罗赛尔氧化沟以及转碟型曝气器的奥贝尔氧化沟。同时,在运行方法上又可分为连续流及分渠式氧化沟。Carrousel2000型氧化沟工艺的特点可以归结为:(1)有极强的混合搅拌与耐冲击负荷能力;(2)运行管理简单;(2)氧化沟负荷相对较低,使氧化沟占地面积较大;(4)土建费用较高;(5)氧利用率较低,相应的能耗较高。根据上述三个方法的综合比较可以看到,方法一在耐冲击负荷、节能及管理经验方面优于其它方法;方法二在运行管理方面优于其他二个方法;方法三在占地和自动化方面优于其他方法。
生化处理装置技术改造。根据炼油厂污水的水质特点及国内外的成功经验,经以上研究论证本改造方案生化处理工艺采用“水解+A/O”工艺。同时,由于本次改造要求出水COD小于50mg/L,故在上述一级生化处理工艺的基础上,采用BAF(曝气生物滤池)工艺作为深度生化处理工艺,从而保证出水稳定达标。工艺路线如图2所示。其中,水解工艺可以有效地改善生化进水水质,将水中可溶性不易降解的有机物转化为容易被生物降解的有机物,同时对氮化合物进行氨化,改变氮在污水中的存在形态;脱氮选择A/O工艺,通过A、O两段的硝化-反硝化,达到对污水脱氮的目的;BAF工艺,进一步氧化COD等有机物,同时过滤水中SS,使出水各项指标稳定小于排放标准。
水解+A/O工艺的技术特点。水解池是污水生化处理的预处理工段,能够有效地去除悬浮物,改善水质,提高生化性。水解池处于缺氧的状态,集生物降解、物理沉降和吸附为一体,污水中的颗粒和胶体污染物得到截留和吸附,并在产酸细菌等微生物作用下得到分化和降解。通常水解池BOD5去除率为20~30%,CODcr去除率为25~40%,SS的去除率为50~80%,对大肠杆菌和蛔虫卵的去除率也有显著提高,同时水解池改善了污水的可生化性,有利于后续的好氧处理,水解池的主要特点可概括如下:(1)新工艺由于采用厌氧处理技术,在处理水的同时,也完成了对污泥的处理,使污水、污泥处理一元化,简化了传统处理工艺流程;(2)新的处理工艺与传统活性污泥法相比,具有良好的技术经济性,其基建投资、总运转费和总电耗比传统活性污泥工艺分别节省了38%、35%和34%;(3)水解工艺有利于油水分离,由于水解的预酸化作用使污水的PH值有所降低,在酸性条件下,使油从水中析出,浮于水面,从而达到油水分离的效果。脱氮选择A/O工艺,通过A、O两段的硝化-反硝化,达到对污水脱氮的目的。作为主生化处理段的A/O工艺段,由两段组成,A段是缺氧段,O段是好氧段。待处理污水经过缺氧段后进入好氧段,在好氧段内硝化细菌在氧气充足的情况下,把氨氮变成硝态氮。经过内回流(混合液回流)硝态氮又进入缺氧段,在缺氧环境中生存的反硝化细菌,利用待处理水中的碳源,把硝态氮变成氮气,从而使氨氮从系统中去除掉。通过内回流的方式实现脱氮所需碳源的自给自足,克服了后置反硝化需要外加碳源的缺点。这种工艺氮的去除率一般在85%-95%之间,它的主要优点有:(1)减少了曝气量;(2)不需要外加碳源;(3)缺氧段在好氧段之前,可以起到生物选择器的作用,有利于控制污泥膨胀;(4)由于反硝化产生的碱度可以补偿硝化反应所需要碱度,系统内碱度易于平衡;(5)剩余污泥量小且易于脱水。
2曝气生物滤池(BAF)工艺。为进一步去除COD,在经过缺氧生物系统(A)和好氧生物系统(O)之后,增加深度生化处理单元,即采用内循环曝气生物滤池(BAF)工艺,该工艺综合了过滤、吸附和生物代谢等多种净化作用,具有以下优点:(1)氧传输速率很高,曝气量小,供氧动力消耗低;(2)过滤速度高,处理负荷大大高于常规处理工艺;(3)抗冲击负荷能力强,耐低温,正常负荷的2~3倍短期运行,对出水的水质影响很小,一旦挂膜成功,可在6~10℃的低温下连续运行;(4)易挂膜,启动快;(5)运行管理方便,便于维护;(6)曝气生物滤池采用模块化结构,便于分期工程的二期工程施工,也便于改建扩建。经BAF工艺深度处理后,出水COD浓度可达40mg/L左右,同时过滤水中SS,使出水各项指标稳定小于排放标准。