城镇污水准Ⅲ和准Ⅳ达标排放技术 调研报告(终)

作者: laokou 分类: 水处理 发布时间: 2021-03-02 10:47

4.2.2 TN去除技术

1BBR技术

BBR工艺是以芽孢杆菌(Bacillus)为优势菌群的生物反应器技术,是一种新型的污水处理工艺,在处理市政污水中有着优越的性能,尤其是对于处理低C/N比的市政污水,能够在不投加或显著减少碳源投加量的情况下使TN出水达到《城镇污水综合排放标准》(GB18918-2002)一级A标准或者地表准Ⅳ类标准。

BBR原理是采用驯化的枯草芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、解淀粉酶芽孢杆菌等5种芽孢杆菌组成的复合菌应用于污水处理。此菌属是革兰氏阳性菌,在低C/N比、低温(12℃以下)条件下仍具有良好的硝化反硝化能力。

图4.7 BBR工艺流程示意图

如图4.7所示,BBR工艺标准流程为预处理→混合池→BBR转盘设备→1#、2#、3#、4#曝气池→二沉池→消毒池。预处理后,原水、内回流混合液、外回流污泥以及营养液在混合池混合,停留时间0.5-1h(进水TN>50时,HRT=1h;进水TN<50时,HRT=0.5h),内外回流量均为1Q;混合池混合液进入BBR转盘,转盘40%浸没在液面以下,转盘转速3-5r/min,转盘底部设置间歇反冲洗曝气;转盘出水进入曝气池,1#、2#、3#、4#曝气池各池最佳溶解氧浓度分别为0.3-0.5 mg/L、0.8 mg/L、1-1.5 mg/L、0.8 mg/L,曝气池总水力停留时间为8h左右;二沉池出水消毒后达到相应的排放标准。

表4.4 青海洁神BBR工艺典型工程案例表

项目名称 规模(m3/d) 提标前工艺流程 提标后工艺流程 进水C/N 出水标准 投资成本(万元) 吨水成本(元/m3 备注
杭州千岛湖污水处理厂 10000 预处理+AAO+SBR+纤维转盘过滤+紫外消毒 预处理+AAO/BBR +SBR+纤维转盘过滤+紫外消毒 4.5 一级A至准Ⅳ类 900 0.45 地表准Ⅳ项目、不停产改造

4.2.3 TP去除技术

1)磁混凝沉淀工艺

磁混凝沉淀工艺在常规混凝沉淀基础上发展起来的,其优势为构筑物占地面积小,沉淀效率高和除磷效果较好等优势。典型的磁混凝沉淀工艺,如图4.8所示。

图4.8 磁混凝沉淀工艺典型工艺流程

由图可知,在混凝沉淀中增加了磁粉,并使得混凝产生的絮体与磁粉有效结合。由于磁粉的比重为5.2~5.3,因此大大增加了混凝絮体的比重,从而大大加快了絮体的沉降速度,同时设置了污泥回流系统,使得污泥中的大部分磁粉直接循环使用,剩余污泥经过磁粉回收后排出本系统,磁粉回收率为99%左右。

国外代表性技术提供商主要有DENSADEG的回流污泥的高密度沉淀池、法国威力雅水务的Actiflo 微砂混凝斜管沉淀池和美国剑桥水务的磁混凝沉淀工艺。国内代表性技术提供商主要有青岛太平洋化工装备公司、北京坎布里奇环保公司、北京精瑞科迈净水公司及四川环能德美环保公司等。上述技术提供商在国内污水处理厂提标改造中具有较多的应用案例。

4.3 城镇污水高标准排放达标工艺选择概述

根据不同处理工段,高排放标准要求下重点去除污染物的常见可选工艺,如表4.5所示。

表4.5 市政污水不同处理工段的常见可选工艺

处理工段 推荐工艺
预处理工艺段 Ø  粗、细格栅:平面格栅(链传动格栅、钢丝绳格栅、孔板格栅、回转式格栅)、曲面格栅(卧式筒形格栅、转鼓式格栅)。当选用MBR工艺时,应充分重视格栅选择,建议选用孔板膜格栅。

Ø  沉砂池:曝气沉砂池、平流沉砂池、旋流沉砂池

Ø  初沉池:平流初沉池、辐流初沉池

二级处理段 Ø  活性污泥类工艺:多级AO工艺、改良Bardenpho工艺、A2/O+MBR、A2/O及改良A2/O、UCT及改良UCT工艺

Ø  生物膜类工艺:A2/O+MBBR工艺、多级AO+MBBR工艺、芽孢杆菌生物反应器(BBR)工艺

Ø  高效脱氮除磷工艺推荐多级AO工艺或改良Bardenpho工艺;低C/N比、低温条件下,推荐BBR工艺

深度处理段 Ø  深度TN和SS去除工段:反硝化生物滤池工艺、反硝化深床滤池工艺。准Ⅲ类排放标准,推荐采用反硝化生物滤池工艺

Ø  深度TP及SS去除工段:高密度澄清池、Actiflo澄清池、磁混凝澄清池和加压容器气浮池。准Ⅲ类排放标准,实现TP<0.2mg/L,推荐采用磁混凝澄清池和加压容器气浮池

Ø  深度SS去除工段:MBR工艺、砂滤池、活性砂过滤池、V型滤池、纤维束滤池、纤维转盘滤池、精密过滤器

Ø  深度COD和色度去除工段:活性焦吸附工艺(ACCA)、粉末活性炭吸附工艺、臭氧氧化工艺、臭氧催化氧化工艺、Fenton工艺、次氯酸钠氧化工艺

消毒处理 可选消毒剂为次氯酸钠、臭氧、紫外线、液氯和二氧化氯等工艺,推荐采用紫外线消毒工艺辅助投加次氯酸钠的组合工艺

4.4 城镇污水高标准排放达标工艺技术指引

4.4.1 水质水量特征分析

4.4.1.1 水量分析

开展拟提标城镇污水处理厂历年进水水量变化规律的统计分析,重点分析近三年的水量变化情况,合理预测未来水量。

(1)根据服务区域内水量的日、月、季变化规律,以及旱、雨季变化特征,合理设定变化系数,保障水质水量高峰时段出水达标。

(2)结合区域规划、排水规划,合理确定近远期规模、实施布局、建设时序、工程预留措施与用的等。

4.4.1.2 水质分析

开展拟提标城镇污水处理厂历年进水水质变化规律的统计分析,重点分析近三年的水质变化情况,根据服务区域内水质日、月、季变化规律,以及旱、雨季变化特征,合理预测未来水质,保障水质水量高峰时段出水达标。

(1)现状水质分析

开展拟提标城镇污水处理厂进出水化学需氧量(CODCr)、五日生化需氧量(BOD5)、悬浮固体(SS)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)等水质指标日均值的统计分析。必要时补充连续24h的时变化监测分析。

(2)未来水质预测

结合区域规划、排水规划和提质增效要求,预测未来水质变化趋势,合理确定拟提标城镇污水处理厂的水质设计值。

4.4.1.3 水质指标测试

(1)应按《城镇污水处理厂运行、维护及安全技术规程》(CJJ60-2011)要求开展城镇污水处理厂的水质监测,拟提标城镇污水处理厂水质指标不全、数据不足的,应进行补充测试。

(1)重点关注CODCr、TN、TP及BOD5等指标,加强BOD5的日常检测,作为进水可生化性、碳氮比等参数分析的重要依据。

(3)对存在达标难度的指标开展关联组分分析,重点关注CODCr中溶解性难生物降解CODCr组分、TN中硝态氮和出水溶解性不可氨化有机氮组分、TP中溶解性难化学沉淀TP组分。

4.4.1.4 主要达标影响因素识别

(1)SS/BOD5(或SS/CODCr

进入生化系统的SS/BOD5(或SS/CODCr)可间接影响活性污泥产率和污泥活性,当SS/BOD5>1.5时,应采取强化沉沙效果、设置初沉池或具有同等功能的措施,强化无机悬浮固体的去除。

(2)BOD5/TN(或CODCr/TN)

进入生物系统的BOD5/TN(或CODCr/TN)可影响生物脱氮效果,常规生物除磷脱氮系统去除1mg/L硝态氮通常需5mg/L左右的BOD5,不能满足要求时需考虑外部碳源投加措施。

(3)BOD5/TP(或CODCr/TP)

进入生物系统的BOD5/TP(或CODCr/TP)影响生物除磷效果,应充分发挥生物除磷作用,减少后续化学除磷药剂的投加量。BOD5/TP>20时,具备较好的生物除磷碳源条件。

(4)低水温的影响分析

水温会明显影响活性污泥的微生物活性,尤其硝化细菌的性能,从而影响NH3-N达标。硝化反应最佳水温25~30℃,水温低于15℃时;硝化速率会急剧降低水温低于12℃时,硝化速率下降至20℃时的50%以下。对低水温时段的水温和水厂NH3-N进行统计分析,必要时可采取硝化生物量及硝化细菌活性的提升措施。

4.4.2 关键指标达标难点分析

(1)化学需氧量(CODCr

出水CODCr达标难点为进水中含较高浓度的溶解性难生物降解CODCr。应测定进水中溶解性难生物降解CODCr浓度及含量并追溯其来源。重点关注化工、制药、印染和焦化等工业废水的影响,提出源头控制措施。

(2)氨氮(NH3-N)

出水NH3-N达标受水温、HRT、DO、pH、碱度、MLVSS/MLSS、污泥浓度等综合影响。应关注高氨氮废水、硝化抑制物质等的冲击影响,并追溯其来源,提出源头控制措施。达标难点是低水温导致的硝化能力下降。

(3)总氮(TN)

出水TN达标受进水BOD5/TN(或CODCr/TN)、进水碳源构成及分配、泥龄、水温、混合液回流比、缺氧环境(HRT、DO、混合条件、ORP)、外部碳源投加(种类、点位、投加量)等因素影响。达标难点是出水硝态氮和溶解性不可氨化有机氮浓度偏高。

(4)总磷(TP)

生物除磷系统出水TP达标受进水BOD5/TP(或CODCr/TP)、进水碳源构成及分配、pH、泥龄、水温、厌氧环境(停留时间、DO、混合条件、ORP、硝态氮)等因素影响;化学除磷系统出水TP达标受药剂种类、投加点、投加量、混合条件(方式、时间、强度)等因素影响。达标难点是溶解性难化学沉淀TP偏高。

4.4.3 达标技术措施设计指引

对现有污水处理厂执行高标准排放要求提标应优先考虑加强源头控制、调整运行模式、优化运行管理、投加化学药剂等非工程措施。实施上述措施仍不能稳定达标时,应采取针对性的工程技术措施。

4.4.3.1 预处理单元

(1)格栅

格栅的主要功能是去除漂浮物、颗粒物和缠绕物,防止后续单元污堵、缠绕及磨损。粗格栅通常设置于提升泵房或调节池前;细格栅、超细格栅设置于沉砂池前;根据功能需要,MBR生物系统、膜过滤前或二沉池后也可设置超细格栅。污水处理厂进水主管道未设置泵站及格栅时,可在提升泵房或调节池前增设20mm~50mm的拦截格栅;污水提升泵房或主管道设置粉碎格栅时,应适当降低超细格栅的过水流速。

高排放标准污水处理系统,建议选用具有全拦截功能的内进流式、平板式和转鼓式超细格栅,栅板宜采用孔板或编织网结构。应选用具有全拦截功能的细格栅,过流量较大时宜选用内进流式格栅。采用MBR、深床滤池等工艺时,生物系统前或深度处理工艺前应增设超细格栅,进一步去除颗粒/缠绕物。超细格栅应配置螺旋压榨系统,细格栅宜配置螺旋压榨系统。

(2)进水泵房

进水泵房的主要功能是污水提升,为后续工艺单元提供必要的水头。注重进水泵的选型,尽量使其运行上况处于高效区,以节省电耗。合理配置进水泵,可采用多台同型号水泵、变频泵或大小泵搭配设计,以应对进水水量的波动变化。有条件时可增加备用泵的数量。水泵出水口处应尽量减少跌水复氧,降低碳源损耗。

(3)沉砂池

沉砂池的主要功能是去除粒径不小于0.2mm的砂粒,减少泥沙沉积与设备磨损。太湖地区城镇污水处理厂多采用曝气沉砂池和旋流沉砂池。曝气沉砂池水力停留时间宜不低于9min,曝气系统宜单独控制,以优化调节曝气量。应重点关注吸砂机和砂水分离器的运行维护。旋流沉砂池设计表面水力负荷宜为100-150m3/(m2·h),尽量选择搅拌转速可调竹的旋流沉砂池,并结合出砂情况进行合理调控。尽量减少沉砂池出水端的跌水复氧,降低碳源损耗。

(4)初沉池

初沉池的主要功能是去除可沉悬浮固体,减低后续工艺负荷,提高污泥活性。设计进水SS>150mg/L或SS/BOD5>1.5的城镇污水处理厂宜设置初沉池。应适当提高初沉池表面负荷,缩短水力停留时间,降低碳源损耗。以生活污水为主的污水处理厂,水力停留时间宜不超过1h,必要时可缩短至0.5h。宜采用机械排泥,减少堵塞;应设置冲洗管路,用于停水维护时排泥管冲洗,防止污泥板结。实际进水SS较低(小于150mg/L)或初沉池出水BOD5(或CODCr)出现较大幅度降低时,可部分或全部超越初沉池。应尽量减小初沉池出水端及汇水井的跌水复氧,降低碳源损耗。

(5)初沉发酵池

初沉发酵池的主要功能是去除SS中无机组分的同时,尽可能保留有机组分,并通过提高可溶性和快速生物降解有机组分比例,改善进水碳源浓度。设计进水SS>150mg/L且SS/BOD5达到2.0时,宜设置初沉发酵池替代初沉池,并设置超越管线。实际进水SS较低(小于150mg/L)或初沉发酵池出水BOD5(或CODCr)出现较大幅度降低时,可部分或全部超越初沉发酵池。

初沉发酵池固体停留时间宜为1-5d,水力停留时间宜为0.5-1.0h,表面负荷宜为2.0-2.5m3/(m2·h),水下推进器可安装在刮吸泥机或池壁上,搅拌功率不宜超过0.5W/m3。初沉发酵池应按高泥位设计,宜为有效水深的60%-80%,条件允许时可设置泥位监测系统,宜采用机械排泥,强化排泥能力和灵活性。应尽量降低初沉发酵池出水端的跌水复氧,降低碳源损耗。

(6)水解酸化池

水解酸化池的主要功能是改善进水可生化性,提高对难生物降解CODCr的去除效果。水解酸化池的设置及设计水力停留时间和泥龄等参数的选择,应依据模拟试验或工程实际运行效果确定。设计进水BOD5/CODCr<0.3或进水中溶解性难生物降解CODCr影响出水达标时,可设水解酸化池替代初沉池,水解酸化池宜设超越管线。

常用水解酸化池形式有:折流式、推流搅拌式、上升流式。宜设置集泥斗并机械排泥,以避免排泥管道堵塞。水解酸化池前宜设置超细格栅,以降低颗粒/缠绕物等对水解酸化池运行的影响。有条件时可适当加大布水管管径,增设布水管冲洗系统。

实际进水BOD5/CODCr>0.3,或水解酸化池出水BOD5(或CODCr)出现较大幅度降低时,宜超越水解酸化池。应尽量减小水解酸化池进、出水端的跌水复氧,降低碳源损耗。注重运行过程的排泥控制,提高水解效果。应监测BOD5/CODCr的变化,评估水解酸化池运行状态及效果。

4.4.3.2 生物处理单元

生物处理系统是由泥龄、功能区(电子受体)分布、水力流态、固液分离方式、设备和构筑物形式等要素在时间、空间和实施方式上的不同组合构成的污水处理系统。运行泥龄和电子受体分布直接影响活性污泥产生量、生物池容积和出水水质;生物池水力流态(推流、循环流、完全混合及组合)影响运行特性和出水稳定性,尤其是硝化和反硝化性能;固液分离方式影响运行控制灵活性和污泥浓度维持。

根据已有高标准排放工程应用案例表明,多级AO工艺具有较高的脱氮除磷的生化处理技术措施。本文以五段式BardenPho工艺为优选达标措施生物处理技术并给予简要的设计指引。五段式BardenPho工艺所构成的生物处理系统应具备独立的空间或时间功能分区,如厌氧、缺氧、好氧、后缺氧和后好氧等,各功能区的组合应能实现污染物的强化去除,具有运行稳定性、可靠性和灵活性,并为后续提标建设留有空间。

图4.9 五段式BardenPho工艺

(1)厌氧区

厌氧区的主要功能是厌氧释磷,保障生物除磷效果。厌氧区设计水力停留时间宜为1~1.5h,停留时间过长可能产生无效释磷。厌氧区的进水宜采用淹没出流方式,避免跌水复氧,降低碳源损耗。厌氧区DO宜小于0.2mg/L,硝态氮宜小于1.5mg/L,以降低DO和硝态氮对厌氧释磷的影响。厌氧区应配置氧化还原电位(ORP)在线仪表,ORP值宜小于-250mV。条件允许时可在厌氧区设置内回流点。协同化学除磷抑制生物除磷功能时,厌氧区可按缺氧区运行。注重厌氧区的混合搅拌环境,搅拌功率密度宜为2-5W/m3。应定期检测厌氧区的硝态氮和磷酸盐浓度,跟踪分析ORP值,评估厌氧区的厌氧环境和释磷效果。

(2)缺氧区

缺氧区的主要功能是反硝化脱氮。缺氧区设计水力停留时间宜不低于4h,宜不超过生物系统停留时间的40%,当采用悬浮填料强化硝化或MBR工艺时,缺氧区设计水力停留时间可超过40%。内回流比宜为100%~300%。应尽量降低进水和内回流混合液DO,有条件时应在好氧区增设消氧区。

应优先利用进水碳源,必要时可按所需去除硝态氮量的4-5倍(以有效CODCr计)投加外碳源,缺氧区碳源投加点不宜设置在混合液回流点、进水点附近,以降低高DO对碳源的消耗,需要优化控制碳源投加量。进水碳源充足且缺氧区HRT足够时,可通过增加内回流比提高系统脱氮效果;进水碳源不足时,仅增加内回流比无法提高脱氮效率,通常需投加外碳源。

宜在缺氧区与好氧区之间设置可按好氧/缺氧切换运行的过渡区,同时安装推流/搅拌器和曝气器。按缺氧模式运行时,有利于提高反硝化效果。宜在缺氧区设置氧化还原电位(ORP)、硝酸盐氮在线仪表,对缺钱区的运行环境进行实时监控。

宜采用对进水水质波动缓冲能力较强的完全混合或循环流池型。注重缺氧区的混合搅拌环境,搅拌功率密度宜为2~5W/m3。应定期检测缺氧区硝态氮浓度,跟踪分析ORP值,评估缺氧区反硝化效果。

(3)好氧区(好氧I区)

好氧区的主要功能是生物合成、有机物去除、硝化反应和好氧吸磷。好氧区设计水力停留时间应不低于生物段的50%,DO宜控制在2mg/L以上,低水温时,可通过提高DO和污泥浓度,提高系统的硝化能力。

可通过增加好氧区容积提高硝化效果,不具备新增池容条件时,可通过投加填料提高硝化效果。悬浮填料有效比表面积宜不小于500m2/m3,20℃时填料区容积负荷宜不小于0.5gNO3-N/(m2·d)计算。填充率应根据进出水水质、氨氮去除目标和挂膜试验确定的表面负荷或有效生物量计算,宜为20%~50%。悬浮填料区可按循环流或完全混合结构设计,采用循环流结构时,宜在转弯处设置导流墙,并设置水下推进器,搅拌功率宜大于4W/m3。悬浮填料区与非填料区用格网隔开,采用平而格网时,格网应与水流方向呈<30°的倾角,格网处、池壁处应设置防止悬浮填料堆积的穿孔曝气冲刷装置。应采取防护措施,降低悬浮填料对池体、曝气器、水下推进器、电缆等的磨损。

好氧区应结合进水氨氮浓度变化、水温变化情况等动态调整好氧区曝气量。宜在缺氧区与好氧区之间设置可按好氧/缺氧切换运行的过渡区,同时安装推流/搅拌器和曝气器。

(4)后缺氧区(SWING区)

后缺氧区主要功能是强化反硝化脱氮,一般设置在般好氧区之后或膜池之前。当出水TN要求小于10mg/L或去除率需超过75%讨,可设置后缺氧区,不再单独设置消氧区。后缺氧区设计水力停留时间宜为1.0~1.5h。后缺氧区宜采用推流模式,内回流点设置于后缺氧区中部,碳源投加点设置于后缺氧区中后段。应定期检测后缺氧区的前端和后端硝态氮和磷酸盐,评估后缺氧区的碳源投加效果。

(5)后好氧区(好氧II区)

后好氧区的主要功能是恢复好氧微生物活性,进一步去除残余氨氮和有机物,避免二沉池浮泥。设后缺氧区时应同步设后好氧区。后好氧区设计水力停留时间一般为0.5h。后好氧区DO宜控制在2mg/L左右。后好氧区不再设置内回流点。

4.4.3.3 泥水分离单元

泥水分离区的主要功能是实现活性污泥与污水分离,主要类型包括二沉池、膜池、沉淀滗水等。在用地条件允许时,优先选用二沉池。二沉池设计应综合考虑进水水最波动(特别是雨季)、低水温条件下生物系统污泥浓度提升等影响因素。二沉池的设计平均表面负荷宜为0.6~1.0m3/(m2·h),采用周进周出池型时,可提高至1.0~1.5m3/(m2·h),水力停留时间宜不小于3h。应注重平流式二沉池链板式刮泥机的施工精度。

用地受限时,可采用膜池替代二沉池。膜通量设计应充分考虑低水温等导致膜通量衰减问题。应将高DO的膜池混合液回流至好氧区前端,再由好氧区末端回流至缺氧区,避免高DO混合液对缺氧区影响。应设置膜组件在线及离线清洗设施,并定期对膜丝缠绕物等进行清理。

4.4.3.4 混凝沉淀单元

混凝沉淀过程的主要功能是进一步去除TP和SS,协同去除CODCr和色度等。常见的混凝沉淀主要高密度沉淀池、斜管(板)沉淀池和混凝沉淀池等类型。如用地不受限时,建议采用混凝沉淀池。如用地受限时,选用高效混凝沉淀池(又称高密度沉淀池),高密度沉淀池不宜与滤布滤池连用。

(1)混凝沉淀池

混凝沉淀池包括混合池和混凝反应池两个过程。混合吃主要功能是实现药剂与水的快速均匀混合。混合池建议搅拌机平均速度梯度G宜为300s-1,实际工程实际可以调整到500-1000s-1;混合池停留时间T值范围一般为30~120s。

混凝反应池主要功能是实现混凝剂与水充分反应,使微絮颗粒相互碰撞形成更大的颗粒并实现颗粒沉降。混凝反应池建议搅拌机平均速度梯度宜G至范围为500-1000s-1;对于城镇污水处理厂建议设置3座反应池,实现三级反应。每座反应池混凝反应时间T值为5-6min,总混凝反应时间T值范围为15-20min。混合池和混凝反应池有效水深取2.5-4m。

(2)高效混凝沉淀池

高效混凝沉淀池主要分为混合池、絮凝池和沉淀池。混合的主要功能是实现药剂与水的快速均匀混合。宜通过试验确定混凝剂类型及投加量,必要时可通过产性试验确定(尤其是聚合类药剂)。实际运行中铝盐或铁盐金属离子与去除TP的摩尔比一般不低于4。混合池搅拌速度梯度G值300~500s-1,停留时间宜小于2min。搅拌速度梯度G最大可取500-1000s-1,G取值越大,停留时间应取值小。混合区有效水深可取3.8-4m,最大为4.5m。

絮凝池主要功能是实现混凝剂与水充分反应,使微絮颗粒相互碰撞形成更大的颗粒,满足沉淀和过滤的要求。絮凝池平均流量停留时间为8-15min,峰值时停留时间不超过10min。絮凝池的有效水深5.5-6.5m。

沉淀池主要功能是实现絮体与污水分离。沉淀池主体平面通常为正方形。表面负荷q可为8-15m3/(m2·h),建议为8-12m3/(m2·h)。固体负荷建议为5-24kg/(m2·h),一般取12kg/(m2·h)。沉淀池的有效水深5.5-6.5m,斜管区上部水深0.7-1m,斜管区底部缓冲层高度1m,超高0.4-0.6m,浓缩污泥深度0.1-0.5m,一般取0.2m。污泥回流量宜为进水量的3-6%。沉淀池设置于室外时应考虑避光设施以防止藻类滋生。

采用磁粉、微砂强化絮凝时,水力负荷宜为30-40m3/(m2·h),絮凝池的设计水力停留时间宜为4.5-5.5min。采用磁粉、微砂强化絮凝时,应随时关注磁粉、微砂流失情况,定期补投。

4.4.3.5 气浮工艺单元

气浮的主要功能是借助微气泡的吸附上浮作用,实现对比重接近于水的化学絮体、胶体类物质和难沉降颗粒物的去除。用地受限或除磷要求较高(小于0.2mg/L)时,可选用气浮工艺。气浮较常规沉淀加药最增大、运行管理难度大。气浮出水DO升高,出水不得直接进入强化脱氮区(如反硝化滤池)。宜结合占地、投资及模拟试验结果确定气浮装置类型。

浅层气浮负荷参考值为10-20m3/(m2·h),水力停留时问参考值为2-4min:矩形高速气浮负荷参考值为18-28m3/(m2·h),水力停留时间参考值为8-12min。溶气水泵回流比宜为为10-20%。混凝剂加药量宜为10-50mg/L,反应时间宜为3-5min:助凝剂加药量宜为0-0.5mg/L,反应时间宜为3-5min。气浮系统应配置自动预泄压装置,以及防止回流水逆流堵塞气管的装置。

4.4.3.6 过滤工艺单元

过滤工艺的主要功能是强化对水体中悬浮固体的拦截效果,进一步去除SS、TP。过滤可分为介质过滤、机械过滤等。选择介质过滤时,应考虑滤料的类型、粒径、形状、成分、密度、硬度、厚度以及这些因素对滤池设计和选择的影响。有强化脱氮功能要求时可选用反硝化滤池。常见用于城镇污水处理厂的过滤技术主要有V形滤池、活性砂滤池、滤布滤池和精密过滤器等形式。

实际工程应用中,活性砂滤池运行管理大多较为困难,易出现气提效果差、砂砾板结等问题,在设计时宜谨慎选择。机械过滤适用于用地紧张、水力高程有限的新建、扩建和提标改造工程。采用较多的是滤布滤池或精密过滤器,但通量衰减较快、抗冲击能力和稳定性较差等问题,在设计时宜谨慎选择。根据已有实际工程表明,V形滤池具有较好抗冲击能力和稳定性,建议选用。

V形滤池主要工艺过程包括进水配水、过滤出水和反冲洗三大系统。V形滤池分格建议不少于4个。滤池平均滤速取6-7m/h,强制滤速和峰值滤速可取8-10m/h。考虑到反洗消耗的水量,平均滤速取乘以1.05的系数或直接结算反洗消耗水量,两者对比取最大值。滤层厚度一般为1.2-1.5m,滤料粒径0.95-1.35mm,不均匀系数1.2-1.3。气洗一般为14-16L/(m2·s);气水同时反洗强度为13-17L/(m2·s);一般取15L/(m2·s);水冲洗强度为2.5-3L/(m2·s);后水冲洗强度4-8L/(m2·s);冲洗强度应考虑全年水温、水质变化及絮凝剂等因素影响,不断调整气水冲洗强度,提高反洗效率和减少滤料“跑砂”的现象。

4.4.3.7 深度脱氮单元

深度脱氮单元的主要功能是通过投加外碳源进一步去除TN。充分发挥生物处理单元脱氮功能(含投加碳源)仍不能实现TN稳定达标时,可设置深度脱氮单元,常用类型为反硝化生物滤池工艺、反硝化深床滤池工艺。推荐采用反硝化深床滤池工艺。

反硝化深床滤池具有生物脱氮及过滤功能。设计硝态氮负荷宜为0.5-0.8kgNO3-N/(m3·h),水力负荷宜为120-160m3/(m2·d),空床接触时间宜为15-30min。根据脱氮需求灵活运用反硝化滤池。按反硝化模式运行时,应结合进出水硝态氮浓度优化碳源投加量;仅按滤池模式运行时,水力负荷可提升至160-240m3/(m2·d)。采用上进下出流态时,应采取导流板等跌水复软控制措施,避免复氧损耗碳源。启用反硝化功能需考虑挂膜时间,夏季宜不低于2周,冬季宜不低于1个月。

4.4.3.8 深度去除有机物单元

深度有机物去除单元的主要功能是进一步去除溶解性难生物降解CODCr。采用强化源头控制措施并充分发挥前续工艺潜能后,CODCr仍不能稳定达标时,尤其是实现准Ⅲ类排放标准时,可考虑设置深度有机物去除单元,主要包括活性炭/活性焦吸附、(催化)臭氧氧化、Fenton氧化等工艺。由于Fenton氧化技术存在污泥量大,运行环境恶劣,药剂强腐蚀性等缺点,一般在城镇污水处理厂不建议使用。

深度有机物去除单元成本高、运行管理难度大。应结合试验测定和已有工程案例综合确定有机物强化去除区的技术选择及设计运行参数。开展工程应用前,开展中试研究是十分必要的。

目前,城镇污水处理厂深度去除有机物单元工艺通常采用臭氧氧化工艺。臭氧对有机物氧化作用具有较强的选择性,其氧化顺序为链烯烃>胺>酚>多环芳烃>醇>醛>链烷烃。通常去除1mg有机物消耗的臭氧量一般为2-3mg。城镇污水处理厂臭氧投加量一般为20-30mg/L,去除约10-15mgCODCr,氧化反应时间一般为40-60min。采用臭氧催化氧化工艺时,应十分重视催化剂的使用寿命和处理效果,建议开展长期中试试验或参考成功应用案例,谨慎选用。臭氧发生通常采用纯氧气源,氧气制备臭氧的转化率约8-10%。氧气源可以通过变压吸附技术的制氧设备,如PSA或VPSA技术进行制备,或采用外购液氧。对于大型臭氧发生器或外购液氧受限时,可采用变压吸附技术进行制备。对于小型臭氧发生器建议采用外购液氧。

 

 

5 结论

(1)污水处理厂执行高排放标准新建和改造是系统工程,涉及众多管理部门和学科,也与上下游设施的建设息息相关,需要全盘考虑。应寻求最节能、最合理的方法,重点突出总氮、总磷控制,采取生物、化学等综合技术,以“先功能定位,后单元改造;先优化运行,后工程措施;先内部碳源,后外加碳源;先生物除磷,后化学除磷”的技术原则,根据不同厂况因地制宜采取不同措施。在实际工艺选择和设计时,需根据进出水水质及各指标处理的难易程度,采用有针对性处理方案,确保稳定可靠、经济合理的达标处理。

(2)污水处理厂提标改造的原则中最重要的是获取足够可靠的水质数据。如果没有最新、最可靠的数据,即使对污水处理厂进行提标改造,结果也不会理想。对于提标改造项目,应充分发挥现有工艺潜能,提标改造适当增加原有工艺的处理稳定性和适合的深度处理工艺。

(3)城镇污水处理达到地表水准Ⅲ、Ⅳ类标准已有较多项目应用案例,尤其是准Ⅳ类标准新建和改造项目。根据对已有应用案例分析可知,准Ⅳ类标准重点关注方向为深度脱氮除磷。而对于准Ⅲ类标准,重点在去除难降解CODCr、TN、TP、SS、色度等指标为处理难点;

(4)执行高排放标准,污水处理厂应加强信息化与智慧化建设,需在完善污水处理厂在线监测与自动化控制基础上,建立信息化与智慧化生产与管理系统,为企业规范管理、节能降耗、减员增效和精细化运营管理提供技术支持。