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A/O+MBR工藝對鹽化城污水廠提標(biāo)改造的中試研究

2020-02-10

 

通過采用A/O+MBR工藝對某鹽化工業(yè)城污水處理廠水解酸化池出水進(jìn)行處理,與現(xiàn)有生化工藝進(jìn)行對比。實(shí)驗(yàn)證明,A/O+MBR可以有效提高系統(tǒng)對TN和TP的去除率,均能達(dá)到72%左右,出水TN滿足提標(biāo)要求;出水TP進(jìn)一步降低,減少后續(xù)化學(xué)除磷的成本。該工藝具有自動化程度高,出水水質(zhì)好且穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),具有良好的應(yīng)用前景。

某鹽化工業(yè)城是以鹽化工為基礎(chǔ),以化工、農(nóng)藥、醫(yī)藥中間體等產(chǎn)品為主體的化工園區(qū)。鹽化工業(yè)城污水處理廠主要采用“一級多元催化氧化池+水解酸化池+A/O+二沉池+二級多元催化氧化池”的處理工藝,其中廢水經(jīng)處理后達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級B標(biāo)準(zhǔn),目前運(yùn)行穩(wěn)定,各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。但考慮到遠(yuǎn)期發(fā)展,排放標(biāo)準(zhǔn)會提高至《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級A標(biāo)準(zhǔn),而現(xiàn)有處理工藝無法保證出水各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

因此在針對現(xiàn)有工藝段分析后發(fā)現(xiàn),目前工藝對于TN和TP的去除存在一定問題:(1)由于現(xiàn)有缺氧池的不穩(wěn)定性,反硝化效果不穩(wěn)定,導(dǎo)致出水TN不穩(wěn)定,超出GB18918—2002一級A標(biāo)準(zhǔn)的情況時有發(fā)生;(2)來水水質(zhì)變化較大,二沉池偶爾會出現(xiàn)較多浮渣隨出水流入下級處理單元的情況,且二沉池出水TP偏高,絮凝終沉池雖可通過物化反應(yīng)保證最終出水達(dá)標(biāo),但TP偏高會增加運(yùn)行費(fèi)用。

現(xiàn)采用“A/O+MBR”工藝進(jìn)行中試,研究并論證該工藝在鹽化工廢水處理中應(yīng)用的可行性。膜生物反應(yīng)器(MBR)是高效膜分離技術(shù)與活性污泥法相結(jié)合的新型水處理技術(shù),在混合液中膜的應(yīng)用取代活性污泥法中的二沉池,內(nèi)置的膜組件對污泥具有高效截留作用,微濾甚至超濾膜對廢水中大分子難降解有機(jī)物具有攔截作用,提高了其生化反應(yīng)水力停留時間。

1 實(shí)驗(yàn)方法

01 實(shí)驗(yàn)進(jìn)水水質(zhì)

以該鹽化城綜合污水處理廠水解酸化池出水作為本中試實(shí)驗(yàn)的進(jìn)水,由于園區(qū)來水水質(zhì)波動較大,故水解酸化池出水水質(zhì)波動也較大,其中COD 50~330 mg/L、NH3-N 11~120 mg/L、TN 25~140 mg/L、TP 1.1~9.0 mg/L。本項(xiàng)目原水中含有大量難降解物質(zhì),同時企業(yè)排放的廢水均經(jīng)過預(yù)處理,可生化性差。綜合污水處理廠前處理工藝采用“多元催化氧化+水解酸化”,降解部分難降解物質(zhì)的同時提高廢水的可生化性。

02 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置平面圖見圖1,剖面圖見圖2。

本中試裝置為“A/O+MBR”一體化設(shè)備,設(shè)計(jì)處理水量為1 m3/h。總水力停留時間(HRT)為14 h,其中缺氧段2.8 h,好氧+MBR段11.2 h;好氧池氣水比為20:1,混合液回流比控制在300%~400%,實(shí)驗(yàn)過程中根據(jù)實(shí)際情況補(bǔ)充一定量的外加碳源,保證脫氮效果。好氧池曝氣量通過在線溶解氧儀控制。

池體采用304不銹鋼焊接制成,缺氧池安裝攪拌機(jī),好氧池安裝可提升式硬連接微孔曝氣器,好氧池后端安裝MBR,代替?zhèn)鹘y(tǒng)二沉池,能保證好氧池較高的活性污泥濃度,大幅度提高有機(jī)負(fù)荷。MBR采用浸沒式平板膜,有效膜面積90 m2,膜孔徑0.1 μm,膜材質(zhì)為聚偏氟乙烯(PVDF)。

03 水質(zhì)分析方法

在中試過程中主要對廢水中的COD、NH3-N、TN、TP、溶解氧、pH等進(jìn)行檢測,每天1次定時取樣,溶解氧及pH通過在線溶解氧儀和在線pH計(jì)進(jìn)行實(shí)時檢測,COD采用重鉻酸鉀法,NH3-N采用納氏試劑法,TN采用堿性過硫酸鉀消解法,TP采用鉬酸銨分光光度法。

2 中試運(yùn)行結(jié)果及分析

01 啟動與調(diào)試

實(shí)驗(yàn)裝置(A/O+MBR)置于水解酸化池池頂,利用自吸泵提升水解酸化池出水至實(shí)驗(yàn)裝置,2017年4月20日至6月13日期間測得實(shí)際進(jìn)水COD、NH3-N、TN、TP分別為50~330、11~120、25~140、1.1~9.0 mg/L。該廢水屬于鹽化工廢水,B/C < 0.3,C/N < 2.0,而實(shí)際工程中C/N≥3.5時才能進(jìn)行有效脫氮,因此實(shí)驗(yàn)過程中通過補(bǔ)充外加碳源來保證進(jìn)水C/N維持在3.5~5.0,利于系統(tǒng)的脫氮反應(yīng)。活性污泥采用污水廠好氧池活性污泥。

由于進(jìn)水水質(zhì)波動較大,經(jīng)35 d調(diào)試后系統(tǒng)處理情況基本趨于穩(wěn)定。

02 COD中試結(jié)果與分析

中試結(jié)果選取了實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行穩(wěn)定后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(6月1日—6月13日),并與污水廠同步運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行對比。實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)出水COD、去除率,以及污水廠正常運(yùn)行二沉池出水COD如圖3所示。

3.jpg

從圖3可以看出,進(jìn)水COD波動較大,變化范圍在50~93 mg/L,導(dǎo)致出水COD波動也較大,中試出水平均COD在46.9 mg/L,平均去除率在65%左右,但由于實(shí)驗(yàn)中每天會補(bǔ)充碳源,約200mg/L,因此實(shí)際去除率高于檢測值。而污水廠二沉池出水平均COD在63 mg/L左右,實(shí)際去除率較低。

MBR可以保證生化系統(tǒng)有較高的污泥濃度,更有利于污染物的去除。

03 NH3-N及TN中試結(jié)果與分析

實(shí)驗(yàn)過程中為了強(qiáng)化總氮去除,主要采取兩個措施:一是補(bǔ)充反硝化所需碳源,以提高C/N;二是將回流比調(diào)整至300%~400%。

研究表明,甲醇、乙醇、乙酸鈉、葡萄糖作為反硝化碳源時,均可獲得較高的硝酸鹽氮去除率。綜合外加碳源強(qiáng)化反硝化速率及運(yùn)行成本,本實(shí)驗(yàn)采用工業(yè)葡萄糖作為外加碳源,每日補(bǔ)充至缺氧池,保證C/N在3.5~5.0。

實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)出水NH3-N、TN及去除率,以及污水廠正常運(yùn)行二沉池出水NH3-N、TN如圖4、圖5所示.

進(jìn)水平均NH3-N為25 mg/L,中試出水及污水廠二沉池出水平均NH3-N均在0.6~0.7 mg/L,去除率均能達(dá)到96%以上。

進(jìn)水平均TN為38 mg/L,中試出水平均TN小于10 mg/L,平均去除率能達(dá)到72%,基本滿足GB 18918—2002一級A標(biāo)準(zhǔn);而污水廠二沉池出水平均TN為20 mg/L左右,TN去除率較低,且出水指標(biāo)不穩(wěn)定,說明污水廠現(xiàn)有缺氧池?zé)o法提供良好的反硝化條件。

A/O+MBR工藝可以有效提高系統(tǒng)的污泥濃度,減少污泥流失,增長污泥齡,保證硝化細(xì)菌及反硝化細(xì)菌的優(yōu)勢生長,為硝化作用和反硝化作用提供了良好的條件。

04 TP中試結(jié)果與分析

生物除磷是聚磷菌在好氧條件下攝取磷,通過定期排出剩余污泥而去除,實(shí)際處理效果與好氧條件、聚磷菌生長情況及污泥活性有關(guān),同時通過MBR的高效截留作用,可以有效防止污泥流失,而傳統(tǒng)的二沉池存在這個問題。實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)出水TP及去除率,以及污水廠正常運(yùn)行二沉池出水TP如圖6所示。

6.jpg

進(jìn)水平均TP為3.5 mg/L,中試出水平均TP為0.98 mg/L,平均去除率能達(dá)到72%,污水廠二沉池出水平均TP為2.8 mg/L,幾乎沒有去除效果,并不是因?yàn)樯到y(tǒng)的原因,而是二沉池出水帶有浮渣或者污泥,檢測時未進(jìn)行過濾,僅是自然沉降后的測定,并不能完全反應(yīng)污水站生化系統(tǒng)的處理效果,但是反映了現(xiàn)有系統(tǒng)存在的問題。而MBR的高效截留作用,避免污泥隨MBR出水流出,保證TP在系統(tǒng)污泥中的有效累積,并隨剩余污泥排出。

經(jīng)A/O+MBR處理后的TP仍不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo),需要增加化學(xué)除磷以保證最終出水達(dá)到GB 18918—2002一級A標(biāo)準(zhǔn),可進(jìn)入污水廠現(xiàn)有二級多元催化氧化+絮凝終沉池進(jìn)行深度處理。

3 結(jié)論

A/O+MBR工藝在HRT較短的情況下(與污水處理廠A/O工藝段相比,缺氧段HRT減少20%、好氧段HRT減少25%)取得了良好的處理效果,COD平均去除率能達(dá)到65%左右;

在補(bǔ)充外加碳源,保證C/N≥3.5條件下,出水平均TN為10 mg/L,平均去除率能達(dá)到72%,出水滿足GB 18918—2002一級A標(biāo)準(zhǔn);TP平均去除率能達(dá)到72%,雖未穩(wěn)定達(dá)到GB 18918—2002一級A標(biāo)準(zhǔn),但生化除磷效果的提升可以有效降低后續(xù)化學(xué)除磷的運(yùn)行費(fèi)用。

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