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關鍵詞:半地下式污水處理廠;冬季運行;工藝調控;設備調控
目前我國城市生活污水處理廠所采用的主體工藝主要是活性污泥法和生物膜法,這兩種方法的核心技術均是利用活性微生物將污水中的有機污染物降解為小分子物質,從而在環境中去除。在影響微生物活性的諸多因素中,溫度是極其重要的一種[1]。在冬季寒冷地區,氣候變化會導致污水處理廠微生物的活性降低、易引發污泥膨脹等現象[2]。關于地上式污水處理廠冬季運行管理的經驗總結,目前已經有人做了大量研究。胡濤等[3]結合在哈爾濱文昌污水處理廠多年的運行管理經驗,對污水處理廠的冬季運行進行研究,認為在冬季低溫條件下,要關注與污水接觸的各種設備和工藝管線,做好防凍保溫措施,防止上凍結冰。孟杰等[4]分析了東北地區某污水處理廠在冬季低溫條件下污泥膨脹的特點及控制措施。葉紅等[5]研究了江蘇淮安某污水處理廠冬季運行現狀及運行管理,通過分析污泥負荷和運行效率,得出了微生物的活性隨水溫變化的曲線,并列舉了設備常見的故障及保養情況。而關于半地下式污水處理廠在冬季低溫條件下,工藝及設備的運行管理,目前研究的較少。本文根據多年來在半地下式污水處理廠的運行管理經驗,總結了在冬季低溫條件下,半地下式污水處理廠的工藝調控及設備管理經驗,對同類半地下式污水處理廠的冬季運行管理,具有較強的參考價值。
1工程簡介及主要工藝流程
1.1工程簡介。我國華中地區某半地下式污水處理廠工程位于鄭州市南部地區,總占地面積約196畝,設計規模為10×104m3/d。該污水處理廠于2014年9月對單系列進行培菌試運行,同年11月底出水達標。1.2主要工藝流程。該污水處理廠的污水處理工藝流程圖如圖1所示。預處理段采用常規的粗細格柵及曝氣沉砂池工藝,同時,根據實際需要,在預處理段設置了初沉池,二級生物處理段采用前置缺氧段A2/O工藝,三級深度處理段采用高效反應沉淀池及V型濾池,然后經二氧化氯消毒處理后,達標排放。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學污泥,統一進入污泥均質池,然后經進泥泵提升至脫水機房,進行離心脫水處理。
2冬季工藝運行方案
2.1預處理段工藝運行方案。污水預處理段作為污水處理廠的第一道處理工序,在整個工藝流程中都起著至關重要的作用。該半地下式污水處理廠污水預處理段采用常規的粗細格柵、曝氣沉砂池以及平流式初沉池工藝。與常規的地上式污水處理廠一樣,在冬季運行時,半地下式污水處理廠預處理段的工藝運行首先要考慮根據泵前池水位的高低來確定進水泵的開啟臺數;其次,當溫度在零度以下時,加大粗細格柵及螺旋輸送器的開啟頻次和每次的開啟時間[6]。由于半地下式污水處理廠的粗細格柵都在箱體內,即使在冬季,箱體內的溫度也較為穩定,因此,半地下式污水處理廠在冬季運行時,螺旋輸送器的開啟頻次和開啟時間都比地上式污水處理廠少一些。2.2生物處理段工藝運行方案。在冬季,由于水溫較低,微生物活性降低,為了維持總體的微生物活性,達到與夏季一樣的處理效果,地上污水處理廠一般采用延長污泥停留時間、增大生物池污泥濃度等方法來調整工藝。該半地下式污水處理廠也采用類似的方法,同時通過增加生物池溶解氧濃度來保證微生物的呼吸需要,通過投加乙酸鈉碳源來保證總氮的處理效果。夏季,半地下式污水處理廠生物池的污泥濃度一般在2000~2500mg/L即可達到處理要求,而在冬季,污泥濃度一般控制在3000~3500mg/L,冬季污泥在生物池的總停留時間控制在16~24d,生物池出口DO控制在2.0~2.5mg/L。2.3深度處理段工藝運行方案。該半地下式污水處理廠的深度處理段工藝采用高效反應沉淀池及纖維轉盤濾池,所加藥劑為聚合氯化鋁,消毒所用的原材料為鹽酸和氯酸鈉,深度處理段對總磷有較好的處理效果。為保證出水總磷達標,聚合氯化鋁單耗控制在25~30mg/L;氯酸鈉單耗控制在1.5~2mg/L,鹽酸單耗控制在4~5mg/L。2.4污泥處理段工藝運行方案。該半地下式污水處理廠的污泥處理采用高速離心濃縮脫水機,所投加的藥劑為聚丙烯酰胺,在夏季,每處理1t干污泥,所需的聚丙烯酰胺一般為4~5kg,而在冬季,將處理1t干污泥所需的聚丙烯酰胺控制在5~6kg。
3冬季設備調控方案
3.1預處理段設備調控方案。該半地下式污水處理廠污水預處理段的設備主要有粗格柵、進水泵、細格柵、曝氣沉砂池相關設備、初沉池刮吸泥機等。楚金喜等[6]介紹了地上污水處理廠冬季設備運行方案,主要從設備的保溫、防凍等方面采取措施。由于該半地下式污水處理廠預處理段的大部分設備都在箱體內,即使在冬季,也很少出現結冰的情況,因此,預處理段的設備調控主要考慮加強巡視,調整設備運行模式,盡量采用手動模式運行。考慮到柵渣的清運問題,將預處理段的砂水分離器設置在箱體外部,砂水分離器與曝氣沉砂池的提砂泵是聯動運行的,當提砂泵運行時,砂水分離器會自動運行。在冬季低溫條件下,若提砂泵故障或因其他問題而停運時,應把砂水分離器中的砂水放空,防止上凍結冰;如遇上凍現象,也不能強行開啟,應采取解凍措施后,方可正常開啟。3.2生物處理段設備調控方案。整個生物池、二沉池及鼓風機房等生物處理段的構筑物都設置在箱體內,在冬季外界低溫的情況下,箱體內的溫度始終保持恒定,對于生物處理非常有好處。對于攪拌器,在冬季可根據需要,間歇運行;對于污泥泵,應確保每臺設備每個月運行的總時間基本相同;對于高速鼓風機,即使自動運行的情況下,也應設置每臺鼓風機當月的運行時間基本相同。3.3深度處理段設備調控方案。該半地下式污水處理廠深度處理段采用高效反應沉淀池+V型濾池工藝,消毒以鹽酸和氯酸鈉為原料,二者反應生成二氧化氯。深度處理段的構筑物中,高效反應池以及V型濾池、消毒池均在箱體內部,加氯、加藥間以及鹽酸間在箱體外部。冬季的設備調控主要通過觀察藥劑的混凝效果、礬花的生成情況以及斜管是否堵塞來調整設備的運行頻率以及投藥的數量。V型濾池在冬季重點觀察過水能力,當過水能力降低時,可手動調節,縮短反沖洗周期。鹽酸間和加氯、加藥間在污水處理廠是重要危險源,在冬季加強巡視,發現安全隱患及時上報。3.4污泥處理段設備調控方案。該半地下式污水處理廠污泥處理段的主要設備是高速離心濃縮脫水機及其配套設備,儲泥池上有攪拌器。由于儲泥池在箱體外,在冬季低溫條件下可能會結冰,因此,儲泥池的攪拌器需要加大開啟頻次,當池面上凍時,禁止強行開啟。由于該污水廠的脫水機是兩用一備,三臺脫水機輪流開啟,確保每個月每臺脫水機的開啟時間基本相等,因此在實際運行時,總有一臺脫水機處于停運狀態,在機器停運前,需要對轉鼓進行沖洗。在冬季運行時,加大對脫水機的沖洗力度,保證脫水機內的污泥全部沖洗干凈。
4結論
箱體是一個相對密閉的空間,其優點在于溫度較為恒定,能降低溫度變化對微生物的沖擊負荷,缺點在于箱體內的氣體不易擴散,因此,箱體的通風和消防安全防護措施應該更加完善。相對于地上式污水處理廠來說,半地下式污水處理廠的主要設備均在箱體內部,冬季的運行管理也相對輕松。
作者:商曉敏 王江濤 王亞鵬 單位:中原環保股份有限公司
參考文獻:
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【關鍵詞】 城鎮污水 灰色關聯分析 活性污泥法
1 城鎮污水治理工程典型工藝現存問題
由于我國華北、東北、西北地區冬季氣候寒冷漫長,冰凍期長。投資和運行費高,污水處理工藝和技術要求高,而且由于設計、運行、低溫等各方面的原因,試運行仍存在不穩定,甚至出現冬季部分設備無法運轉現象。所以開發一套在東北地區低溫地區能有效、穩定處理城市污水的工藝已經成為當務之急。
2 城鎮污水治理典型工藝指標研究
2.1 城鎮污水治理典型工藝經濟因素研究
城市污水處理廠需要較大的投資和運營費用。本節通過污水治理工藝方案經濟指標的分析、對不同工藝類型的不同費用函數的比較,提出城鎮污水治理工程工藝類型優選方案,給出城鎮污水處理廠建設投資與運行維護的決策優化指導。
評價指標涉及經濟效益、技術性能和管理效益3個方面,其中,經濟指標作為影響污水行業發展的重要因素,是一直以來的研究重點。包括建設投資和運行費用。
當然不同的工藝類型追求的費用目標也不同,本文擬對各種經濟指標進行比較,以確定對于城鎮污水治理工程來說,影響工藝方案優選的經濟性因素。以便下文進行工藝決策優選模型研究。經濟指標的主要范圍及影響因素見表1。
2.2 城鎮污水治理工藝技術因素研究
污水處理的基本作用是保證受納水體的使用功能,因而技術可持續性首先應以污水處理工藝能達到相應的污水排放標準為準則。最終確定城鎮污水治理工程工藝優化決策的技術指標為技術效果、工藝可靠性兩個。
2.3 城鎮污水治理典型工藝環境因素研究
對于污水處理工藝而言,除了需要達到國家規定的污水水質達標以外,還應考慮工藝中,碳的排放指標。因為污水處理是一個碳、磷等物質的轉化過程,由于碳排放會造成大氣污染,因此需要考慮碳的排放要求。對污水處理廠在整個生命周期階段,能量與資源的消耗,以及對環境的排放(如對全球變暖、臭氧耗竭的影響等)進行數據量化分析。
(1)能耗。污水處理工藝的能耗包括直接能耗與間接能耗。前者指處理過程耗費的能量,后者包括建材生產和運輸、建筑施工、耗用藥劑的生產和運輸、以及工藝拆除報廢階段的能耗。
(2)物耗。污水處理工藝的物耗由直接物耗與間接物耗兩部分組成,前者主要指處理工藝的藥耗和占地,后者包括建筑施工階段與拆除作業階段的耗用物質。成本效益分析中,采用運行費、征地費和材料費來反映物耗。
(3)二級處理系統占地是工藝占地的主要組成。通常各工藝的預處理流程與構筑物相似,并且各方案的道路、綠化等公共設施與輔助建筑物的占地面積類似。
2.4 城鎮污水治理典型工藝指標體系研究
通過對影響工藝的經濟、技術、環境因素的研究,最終可確定城鎮污水治理工程工藝指標體系,如圖1所示。根據建立的指標體系運用決策評價方法對城鎮污水治理工程進行工藝優化決策研究。
3 基于灰色關聯分析的城鎮污水處理工程工藝優化決策研究
污水處理工藝優選應當考慮經濟、技術、環境與社會諸方面,屬于多目標決策問題;一般而言,多目標決策問題難以借助人的主觀判斷得出決策結果。因此,通過建立城鎮污水處理工藝優選決策模型進行工藝優選,可以提高決策結果的客觀性與正確性。根據建立的城鎮污水治理工程工藝指標體系采用灰色關聯分析理論對城鎮污水治理工程工藝進行優選研究。
3.1 基于灰色關聯分析的城鎮污水處理工程工藝優選
通過活性污泥、SBR和A/O三種工藝各指標的灰色關聯度計算可知,三種工藝中各指標的灰色關聯度最好為活性污泥工藝,灰色關聯度為0.854,為最優方案,SBR次之,A/O再次之。即認為對于此東北地區城鎮污水治理廠而言,活性污泥工藝具有更好的技術經濟效益,更適合在此污水處理廠采用。而實際調研結果與評價結果相符。
3.2 城鎮污水治理工程工藝優化決策建議
城鎮污水處理投資大,運行費用高,為降低污水處理投資和運行成本,因地制宜地進行工藝方案(主要是生物處理方案)比較是必須的;通過多種工藝對比,從處理效果上講,通常活性污泥法的處理效率較高,生物膜法則較低,在活性污泥法中,SBR法、氧化溝法、AB法等處理效率更高。污水的有機物濃度高時,AB法、AO法等工藝比較有利。當有機物濃度低時,氧化溝、SBR法等延時曝氣工藝具有明顯的優勢;從占地面積來講,傳統活性污泥法占地面積較大。目前從世界各國的污水處理看,大型污水廠多用傳統活性污泥法,小型污水廠中氧化溝則占很大比例。
4 本章小結
為了使城鎮污水治理工程的工藝更具實用性、更符合城鎮特點,本文從技術、經濟、環境三個方面建立的指標體系為評價指標,并應用灰色關聯分析方法對城鎮污水處理工程工藝進行優化決策研究,最終得出活性污泥法為東北地區污水處理的最佳工藝。
參考文獻:
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基金項目:黑龍江省教育廳科學技術研究項目(12511039)
[關鍵詞]生物強化技術;污水處理;作用機理;現狀
中圖分類號:X703.1 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)22-0367-01
生物強化技術的污水處理過程主要是指的通過厭氧生物的作用之下將水中的有機物轉化為甲烷的過程,這整個處理過程是在厭氧的狀態之下進行的,所以說能夠充分發揮和利用這些微生物的新陳代謝作用。總體上來說,這是一個涉及到生物學與化學的多種學科的過程,雖然說當下很多地方已經在用這種方式進行污水的處理了,但是其中的細節方面還是有很多問題的。
一、生物強化技術的基本概述
現在污水處理過程中采用的生物強化技術通常是采用6間含有相同生物成分的濾池組成的,讓這6間濾池并聯運行就能夠達到預定的處理效果。
未經過濾的水在進入生物濾池時,都是由總水渠分流到各個單位的分支流水渠。為了保證濾池底部的水位分布均勻,都是通過底部開小孔分層過濾來實現的,在濾池中也有分布很多懸浮的濾料,例如硝化作用的自養型細菌,當污水過濾經過時,氨氮則會被硝化菌氧化成硝酸鹽。而這個作用完成時所需要的氧氣就是通過布置在濾池底部的曝氣系統來提供的,采用水與空氣同方向穿向濾床的方式,在濾料的攔截作用下能夠提高氧氣的傳輸效率。
二、生物強化技術的作用機制
1、高效降解菌直接作用
其實如果將生物強化技術的作用機制進行細分的話,這可以說是最普遍的一種方式,也是現在很多地方的污水處理過程中最常用的一種方式。首先人為的將高效的降解菌進行篩選,這樣就能夠得到以我們要分解的目標污染物為能源的菌株,再利用這些菌株的代謝作用直接分解這些污染物。
通過上面的簡述就可以看出,影響這個過程效果的就是后期菌株的篩選工作了,但是這種污水處理方式的效果非常好,通常用于成分復雜的工業廢水的處理當中。而且通過實際的污水處理過程我們發現,將不同的菌株進行混合使用,那么最終的處理效果將會更好,而且通過實際的使用我們發現,對于一些特定的物質在低溫狀態下的祛除率已經能夠達到百分之100。
2、不同微生物之間的共同代謝作用
有些有害物質雖然不能夠被微生物的代謝作用直接降解,但是因為某些物質的存在,所以說微生物就能夠改變這些有害物質的結構。這種“無害化”的處理其實是祛除這種物質的關鍵環節,我們通常稱這種作用叫做“共代謝作用”。一般分為以下幾個類型:對二級基質的共同氧化以及微生物的協同作用下對于二級基質的利用。有人嘗試過用外加基質的方式來祛除浮選廢水中的苯胺黑藥,結果發現當基質與污染物的比例在1比1的時候,就能夠達到最佳的處理效果。如果基質過多,那么共代謝作用的效果就會低于實際的效果,基質過少就不能夠滿足微生物生長的需求了,所以說像入上文當中提到的實例那樣,在實際的使用過程中一定要尋求兩者的平衡。
三、高效降解菌類的獲取
其實大自然在億萬年的演變之下,誕生的很多微生物也能夠進行特定污染物的講解。但是這個過程是非常緩慢的,而在污水處理過程中這樣菌類顯然是沒有使用價值的,但是隨著科技的發展我們可以利用一定的技術手段構建出有理想的講解效果的菌類。基因工程就是一個很好的例子,通過原生質的融合以及基因重組等方式,我們可以改變很多菌類的結構,這樣就從根本上改變了他們的分解速率。而且在共代謝的過程中,如果能夠將底物的專一性拓寬,那么就能夠讓整個過程維持在低濃度之下,這對于維持整個反應的穩定性是很有幫助的。還有就是可以利用常規的微生物手段去分離菌株,就是說將由特定降解能力的微生物進行多次培養,就能夠“純化”這一特性。這也是現在最常用的加強微生物的分解能力的方式,但是在這個過程中要注意對環境的安全性以及對于污水的適應性和耐受力這幾個因素。
四、生物強化技術的優勢
1、在惡劣條件下的適應能力較強
在生物處理系統的應用過程中,我們不難發現很多的微生物無法適應低溫的環境,從而使得生物活性降低,影響生物處理系統的處理效果。能夠適應低溫環境的微生物,由于長期的生活在低溫的環境下,在自然選擇的結果中生存了下來,為生物處理系統的時間創造了可能性。例如在研究用尼古丁降解細菌在生物反應器處理煙草廢水的時候,研究結果表明,在未經生物強化系統中,DNA蛋白質和蛋白羰基的指數明顯上升,但是尚未在生物強化反應器中發現這一點,說明降低毒性的物質的含量可以提高在系統中的活性。
2、應用的范圍較廣
生物強化技術在處理污水中難以降解的物質或者是有毒性的物質的時候發揮了巨大的優勢,該項技術具有相當大的應用可能和發展前景。
3、縮短處理系統的啟動時間
國外的學者經過研究發現,如果在反應過程中加入硝化細菌就能夠增強整體的硝化活性,這樣就可以提高整體的微生物活性,促進他們在生物膜內的擴散與存活。在這個過程中誕生的硝化細菌其實與最初始的消化細菌的功能相一致。通過這樣的過程就能夠實現一般污染物的完全降解,而且還能夠縮短整體系統的啟動時間。
【總結】生物強化技術是近年來在污水處理方面取得了很好的效果的一項生物化學技術,目前對于很多生活污水以及工業廢水,我們都能夠運用這項技術使其能夠達到合格的排放標準。所以說推廣這項技術是符合當下倡導的保護生態環境的理念的,但是從這項技術本身來說,未來我們還需要在現有的基礎上進行強化并且拓寬它的使用范圍,這才能夠更好的促進這項技術的應用。上文是筆者對此的總結,希望能夠對推動這項技術的完善起到一定的作用。
參考文獻
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本文通過對啤酒廢水的產生、特點的介紹,比對了國內外啤酒廢水處理中的好氧生物處理技術和厭氧生物處理技術,結合低溫條件下廢水處理的效果,尋找適合我國國情,寒冷地區處理啤酒廢水的有效方法,為企業的健康發展提供堅實的依據。
關鍵詞:
啤酒廢水;低溫環境;好氧;生物處理
近年來,隨著我國啤酒工業的高速發展,啤酒企業的廢水處理一直是一個主要難題。尤其我國北方地區的啤酒企業,受環境溫度的影響,冬季啤酒污水處理廠內污水的溫度只有10℃左右。這樣低的溫度使廢水污泥中的微生物活性和代謝能力都變的很弱,導致污水處理能力降低,因此,北方地區的污水處理系統運行成本及操作難度都有所提高1。本文通過查找國內外大量參考文獻,通過對北方地區啤酒企業污水處理的研究,探索出提高寒冷地區啤酒污水的處理方法,對北方地區啤酒企業的發展具有重要的意義。
1.啤酒廢水的產生及其特點
1.1啤酒廢水的產生啤酒企業的廢水主要來源于五個方面:①麥芽生產過程中的洗麥、浸麥、發芽降溫和各種洗滌水;②糖化過程的糖化、過濾和洗滌水;③發酵過程的發酵罐和過濾器洗滌水;④罐裝過程洗瓶、滅菌及破瓶啤酒;⑤冷卻水和成品車間洗滌水。
1.2啤酒廢水的特點啤酒生產工序多,生產過程中產生的廢水量較大,不同啤酒企業由于管理和技術水平不同,每生產一噸啤酒耗水量也不一樣,產生的廢水也不一樣多。管理和工藝先進的啤酒企業噸啤酒耗水量為8~12噸,我國啤酒廠的噸啤酒耗水量一般在10~20噸之間2。啤酒廢水主要包括清潔廢水、有機廢水、洗滌廢水、沖渣廢水和裝酒廢水。
2.啤酒廢水處理技術的發展現狀
隨著啤酒的出現,啤酒廢水的處理成為一個世界性的難題,經過國內外啤酒企業多年的研究發現,在啤酒廢水中的BOD5/CODcr數值越高,廢水處理就越容易,啤酒廢水的處理最適合應用生化處理技術。根據不同的啤酒廢水水質,可以采用好氧、厭氧和好氧與厭氧相結合的方法進行處理3。
2.1好氧生物技術中、低濃度啤酒有機廢水的處理主要采用好氧生物處理技術,針對北方地區的低溫,只要采取適當的方法控制溫度,改變廢水處理環境就能取得較高的經濟效益。好氧生物技術包括活性污泥法和生物膜法:
2.1.1活性污泥法:廢水進入曝氣池后,與含有大量好氧微生物的活性污泥混合,在人工充氧的條件下,廢水中的有機物被活性污泥吸附并氧化分解,然后由沉淀池來完成水和污泥的分離。活性污泥法較適用北方寒冷地區的廢水處理,該工藝應用較多的是序批式活性污泥法(SBR)、CASS反應池法和塔式曝氣活性污泥法。①SBR是一種過間歇曝氣方法,可以顯著降低動力費用,同時縮短廢水處理時間,減少了占地面積,結構緊湊,運行費用低,不容易發生污泥膨脹問題,抗負荷沖擊能力強,處理效果穩定。COD的去除率可達90%以上,出水COD<100mg/L,達到國家規定的排放標準3。②CASS反應池法是一種循環式活性污泥法,啤酒廢水的處理分三步進行:進水、曝氣、回流階段;沉淀階段;潷水、排泥階段。在常溫下的廢水處理周期為4~12h,低溫情況下,處理時間要明顯延長。③塔式曝氣活性污泥法是對原有傳統活性污泥法進行改進,克服了傳統活性污泥法普遍存在的傳氧效率低、COD去除率不高的問題。具有投資少,占地面積小,抗負荷沖擊能力強,廢水滯留時間短,出水水質穩定,排泥量少及廢水處理效果好的顯著優勢4。
2.1.2生物膜法:是在處理池中加入軟性填料,利用固著填料表面生長的微生物對廢水進行處理,該方法的最大優點是克服了污泥膨脹的問題,剩余污泥量較少、運轉管理方便。缺點是處理效果不如活性污泥法,建筑成本較高5。考慮到北方地區冬季處理污泥有一定難度,該方法需要配合無害污泥的及時處理。
2.2厭氧生物技術對于高濃度有機廢水的處理主要采用厭氧生物技術,由于北方地區冬季氣壓高,含氧量高,因此不太適合在寒冷地區的應用。該處理技術主要包括上流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧內循環反應器(IC)兩種方法。
2.2.1厭氧生物處理技術中最成熟的技術是UASB,UASB工藝在底部有污泥床,依據進水與污泥的高效接觸提供高效去除率,適用于處理較易生化降解、COD和SS濃度均較高的廢水,并且由于運行方便,設備簡單,造價也相對較低,不存在堵塞問題6。
2.2.2IC技術是在UASB的基礎上發展而來的,與UASB反應器不同的是這種反應器內部還能夠形成流體循環,生成具有高生物活性的厭氧顆粒污泥。該技術的優點是占地面積少,基礎投資少,抗沖擊負荷能力強,有機負荷高,運行穩定性好7。
2.3厭氧+好氧生物技術厭氧+好氧生物技術是一種比較成熟的工藝。由于該技術需要厭氧技術的配合,在寒冷地的使用受到一定的限制,該技術又分為水解+好氧技術、UASB+好氧技術、EGSB+好氧技術、IC—CIRCOX反應器四中工藝方法8。這四種方法對啤酒廢水的處理具有廢水停留時間短,污泥產率低,處理費用低,占地面積小,投資少,操作簡單,沼氣易收集、剩余污泥少,運行穩定,處理效率高的優點9。
3.總結
啤酒企業廢水的處理,受到各地經濟條件,環境因素以及技術水平的限制,不可能所有企業都采用統一的方式。尤其北方低溫地區必須根據自己的實際情況,要通過不斷的研究,調查企業排水的水質、水量、排水規律和特點,結合企業建設場地的地形條件、面積大小以及企業能承受的一次性投資及運行成本情況。通過提高啤酒企業的管理水平和工人的素質,采用好氧生物處理法降低企業的運營成本和廢水處理費用,用簡單適用、投入低、運行可靠、達標穩定、節約能耗的廢水處理技術,提高企業的利潤空間。
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1污水處理廠概況
目前污水處理采用典型的煉油污水處理“老三套”流程,由隔油池裝置單元、浮選池裝置單元、均質罐裝置單元、氧化溝裝置單元、生化曝氣裝置單元和污水回用裝置單元組成。污水處理場現有處理工藝是:經過隔油、浮選除油后的污水由均質罐自流進入氧化溝處理單元和合建式曝氣單元進行進一步處理后排放。原有污水處理設施由于工藝以及設備老化等原因,處理出水不能滿足排放要求。此外,由于煉油廠擴建,污水處理場水量增加,原有設施不能滿足需要,根據現場實際情況,對污水處理場改造勢在必行。
2現有污水處理工藝和流程
目前污水處理系統由隔油池單元、浮選池單元、均質罐單元、氧化溝單元、合建式曝氣單元和污水回用裝置單元組成,工藝流程見圖1。生化池和氧化溝來水進入絮凝沉淀池和氣浮池,通過投加混凝劑和絮凝劑,去除水中油類污染物和懸浮物,絮凝沉淀池和氣浮池出水流入清水池,由提升泵提升至一級過濾器(纖維束過濾器),出水進入二級過濾器(石英砂過濾器),經過管道泵送至除氨器中進行除氨,在進水管線中加入臭氧。除氨器出水重力進入活性炭罐,出水流入凈水池,由外輸泵輸送至循環水廠做為循環水補充水。
3存在的問題
目前煉油廠污水處理場面臨的主要問題是部分設施老化,處理工藝相對落后,處理效果不理想,主要是排放濃度不能達到新標準要求。隨著企業的發展,污水場水量不斷增加,進水水質成分不斷變化及國家及地方政府對外排污水水質要求日趨嚴格等因素,原有污水處理場生化處理裝置已無法滿足發展的需要,現有污水處理場生化單元,無論氧化溝(包括其后續的澄清池)還是合建式曝氣池,實際處理能力均為300m3/h,而目前需要處理的水量約為800m3/h,隨著擴建項目的開工,處理水量將增加到1500m3/h。所以,目前污水處理場生化單元的處理能力不能滿足要求。2009年對已建成的企業排污開始執行新的污水綜合排放標準,新標準中要求的排放濃度控制在50mg/L以下,標準的提高對企業的達標排放是個嚴峻的考驗。近幾年來該煉油廠原油集中加工、煉油結構調整技術改造工程建成后,新增污水將依托煉油廠現有污水處理場進行處理,污水處理總量將增加、污水組分更加復雜、污水場受沖擊幾率增加,現有污水處理場不能滿足要求,只有對污水處理裝置進行大規模改造,才有可能解決。
技術性質方案
1污水水質特點
煉油污水的特點和性質與原油組成特別是非烴類組成、水中雜質和煉油加工工藝等密切相關,是一種集懸浮油、乳化油、溶解有機物及鹽于一體的多相體系。污水處理場生化單元進水水質見表1。由表1及現場運行數據可知道生化單元進水具有以下的特點:進水水質、水量波動幅度相對較大;有機物含量高,表現為污水中的COD濃度高,且含有部分難生物降解的成分;碳氮磷比例不均衡,不易微生物生長繁殖;氨氮濃度30mg/L,是生化單元去除的主要污染物之一。
2改進污水生化處理
鑒于煉化污水煉化污水屬于高含油、高乳化、高氨、高氮、高懸浮物、難生物降解有機污水,因此生化處理時要求選擇的工藝必須滿足以下要求:加強污水場來水水質水量的調節功能,即增加均質調節池;由于該部分水水質可生化性差,且可能含有某些有毒有害物質,在好氧處理單元前增加前處理工段,即水解;所選擇的生化處理單元必須具有脫氮功能,即增加A/O處理工藝;在生化系統中需要投加營養鹽,滿足微生物生長的需要,增加加藥裝置;根據目前運行經驗,要使出水COD穩定小于50mg/L,需增加二級生化處理,即BAF工藝。
生化處理技術。生化處理是凈化污水和降低COD濃度的關鍵階段,在污水回用深度處理中應用非常廣泛,能夠降解多種污染物,處理成本低,運行穩定可靠,抗沖擊能力強。目前現行的生化處理工藝主要有普通活性污泥法、SBR、前置厭氧氧化溝法(Carrousel2000氧化溝)、CASS法、水解+A/O工藝、三溝式氧化溝工藝。其中,前置厭氧氧化溝法(Carrousel2000氧化溝)、CASS法及水解+A/O三種處理工藝在煉廠污水處理中最為常用。
“水解+A/O”工藝。水解工藝利用水解和產酸微生物,改變了污水中污染物的結構,提高污水可生化性并有效部分的降解了有機污染物,再經過好氧處理最終實現達標排放。水解+好氧工藝做為一種組合的處理工藝,在總的停留時間和能耗等方面比傳統的單純使用好氧工藝技術節約了能耗及投資,是現代污水處理廠廣泛應用的成熟工藝。水解工藝特點為:(1)水解酸化工藝啟動容易,靈活性強;(2)水解池可取代初沉池;(3)水解池有較好的抗有機負荷沖擊能力;(4)水解過程可改變污水中有機物、含氮污染物形態及性質,提高污水的可生化性,有利于后續好氧處理;(5)在低溫條件下,仍有較好的去除效果;(6)有利于后續好氧處理,可以同時達到對剩余污泥的穩定;(7)對原水中的有毒有害物質有去除作用。
CASS工藝。CASS是序批式間歇曝氣活性污泥法(又稱序批式反應器)SBR工藝的一種變形,它是近年來在國內外被引起廣泛重視和研究日趨增多的一種污水生物處理新技術。循環式間歇曝氣活性污泥法——CASS工藝按一定時間順序間歇操作運行,CASS工藝的一個完整的操作過程,亦即每個間歇反應器在處理廢水時的循環周期包括如下五個階段:(1)進水期(或稱充水期);(2)反應期;(3)沉淀期;(4)排水排泥期;(5)閑置期。在一個運行周期中,各個階段的運行時間、反應器內混合液體積的變化及運行狀態等都可以根據具體污水的性質、出水水質及運行功能要求等靈活調整。CASS工藝具有如下特點:(1)工藝流程簡單。CASS污水處理工藝與普通的活性污泥法相比,它不需要另設二次沉淀池。(2)構筑物少、占地省。無需二沉池及污泥回流泵房等設備,還可以不設初次沉淀池,減少了相應土建工程量和設備。(3)自控要求高,運行管理復雜,故障率高。CASS反應器需形成良好的缺氧、好氧環境,全部依賴先進的自控系統。同時潷水器潷水及池內的污泥回流也需要較高的自控水平。(4)設備利用率不高。這是間歇周期運行的必然結果,因而設備費用和裝機容量都要增大。
前置厭氧氧化溝法(Carrousel2000)氧化溝。氧化溝最初于二十世紀五十年代出現于荷蘭,主要由環形曝氣池組成,具有出水水質好、處理效率穩定、操作管理方便等優點,同時也能滿足生物脫氮要求。氧化溝布置有多種形式,除了常用的轉刷型氧化溝外,還有采用垂直軸表面曝氣葉輪的卡羅賽爾氧化溝以及轉碟型曝氣器的奧貝爾氧化溝。同時,在運行方法上又可分為連續流及分渠式氧化溝。Carrousel2000型氧化溝工藝的特點可以歸結為:(1)有極強的混合攪拌與耐沖擊負荷能力;(2)運行管理簡單;(2)氧化溝負荷相對較低,使氧化溝占地面積較大;(4)土建費用較高;(5)氧利用率較低,相應的能耗較高。根據上述三個方法的綜合比較可以看到,方法一在耐沖擊負荷、節能及管理經驗方面優于其它方法;方法二在運行管理方面優于其他二個方法;方法三在占地和自動化方面優于其他方法。
生化處理裝置技術改造。根據煉油廠污水的水質特點及國內外的成功經驗,經以上研究論證本改造方案生化處理工藝采用“水解+A/O”工藝。同時,由于本次改造要求出水COD小于50mg/L,故在上述一級生化處理工藝的基礎上,采用BAF(曝氣生物濾池)工藝作為深度生化處理工藝,從而保證出水穩定達標。工藝路線如圖2所示。其中,水解工藝可以有效地改善生化進水水質,將水中可溶性不易降解的有機物轉化為容易被生物降解的有機物,同時對氮化合物進行氨化,改變氮在污水中的存在形態;脫氮選擇A/O工藝,通過A、O兩段的硝化-反硝化,達到對污水脫氮的目的;BAF工藝,進一步氧化COD等有機物,同時過濾水中SS,使出水各項指標穩定小于排放標準。
水解+A/O工藝的技術特點。水解池是污水生化處理的預處理工段,能夠有效地去除懸浮物,改善水質,提高生化性。水解池處于缺氧的狀態,集生物降解、物理沉降和吸附為一體,污水中的顆粒和膠體污染物得到截留和吸附,并在產酸細菌等微生物作用下得到分化和降解。通常水解池BOD5去除率為20~30%,CODcr去除率為25~40%,SS的去除率為50~80%,對大腸桿菌和蛔蟲卵的去除率也有顯著提高,同時水解池改善了污水的可生化性,有利于后續的好氧處理,水解池的主要特點可概括如下:(1)新工藝由于采用厭氧處理技術,在處理水的同時,也完成了對污泥的處理,使污水、污泥處理一元化,簡化了傳統處理工藝流程;(2)新的處理工藝與傳統活性污泥法相比,具有良好的技術經濟性,其基建投資、總運轉費和總電耗比傳統活性污泥工藝分別節省了38%、35%和34%;(3)水解工藝有利于油水分離,由于水解的預酸化作用使污水的PH值有所降低,在酸性條件下,使油從水中析出,浮于水面,從而達到油水分離的效果。脫氮選擇A/O工藝,通過A、O兩段的硝化-反硝化,達到對污水脫氮的目的。作為主生化處理段的A/O工藝段,由兩段組成,A段是缺氧段,O段是好氧段。待處理污水經過缺氧段后進入好氧段,在好氧段內硝化細菌在氧氣充足的情況下,把氨氮變成硝態氮。經過內回流(混合液回流)硝態氮又進入缺氧段,在缺氧環境中生存的反硝化細菌,利用待處理水中的碳源,把硝態氮變成氮氣,從而使氨氮從系統中去除掉。通過內回流的方式實現脫氮所需碳源的自給自足,克服了后置反硝化需要外加碳源的缺點。這種工藝氮的去除率一般在85%-95%之間,它的主要優點有:(1)減少了曝氣量;(2)不需要外加碳源;(3)缺氧段在好氧段之前,可以起到生物選擇器的作用,有利于控制污泥膨脹;(4)由于反硝化產生的堿度可以補償硝化反應所需要堿度,系統內堿度易于平衡;(5)剩余污泥量小且易于脫水。
2曝氣生物濾池(BAF)工藝。為進一步去除COD,在經過缺氧生物系統(A)和好氧生物系統(O)之后,增加深度生化處理單元,即采用內循環曝氣生物濾池(BAF)工藝,該工藝綜合了過濾、吸附和生物代謝等多種凈化作用,具有以下優點:(1)氧傳輸速率很高,曝氣量小,供氧動力消耗低;(2)過濾速度高,處理負荷大大高于常規處理工藝;(3)抗沖擊負荷能力強,耐低溫,正常負荷的2~3倍短期運行,對出水的水質影響很小,一旦掛膜成功,可在6~10℃的低溫下連續運行;(4)易掛膜,啟動快;(5)運行管理方便,便于維護;(6)曝氣生物濾池采用模塊化結構,便于分期工程的二期工程施工,也便于改建擴建。經BAF工藝深度處理后,出水COD濃度可達40mg/L左右,同時過濾水中SS,使出水各項指標穩定小于排放標準。