終端污水處理系統節能減排探討

摘要：洛陽(yáng)駿化生物科技有限公司150t/h終端污水處理裝置建設于2007 年，采用A/O生化處理工藝。為實(shí)現節能減排，降低消耗，企業(yè)提出將終端污水處理后作為企業(yè)一次水補充水（代替部分外調河水），實(shí)現中水回用，在現有污水生化處理系統的基礎上增加深度處理裝置。選用國內先進(jìn)的MBR膜生物反應器，利用膜的抽吸作用來(lái)進(jìn)行泥水分離，污泥膨脹不會(huì )影響MBR系統的正常運行和出水水質(zhì)。2014 年投入運行。經(jīng)過(guò)近幾年的實(shí)際運行，運行穩定，廢水在線(xiàn)數據正常，取得了良好的環(huán)保效果。

關(guān)鍵詞：終端污水處理；加藥混凝氣??；MBR膜；好氧池；缺氧池；硝化；反硝化

洛陽(yáng)駿化生物科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“洛陽(yáng)駿化”）成立于2002 年，其前身為洛陽(yáng)氮肥廠(chǎng)?，F有終端污水處理裝置建設于2007 年，采用A/O生化處理工藝。其依據當時(shí)廠(chǎng)區生產(chǎn)情況而建設，設計處理能力為150t/h。根據洛陽(yáng)駿化發(fā)展規劃以及節能減排、降低消耗的指導思想，企業(yè)提出將終端污水處理后作為企業(yè)一次水補充水（代替部分外調河水）。參照《污水再生利用工程設計規范》（GB/T50335 ―2002 ）中再生利用相關(guān)水質(zhì)指標，現有污水處理系統的出水水質(zhì)不足以滿(mǎn)足中水回用的要求，特別是懸浮物濃度、氨氮濃度指標的差距較大。因此，為實(shí)現中水回用，需要在現有污水生化處理系統的基礎上增加深度處理裝置。依據洛陽(yáng)駿化發(fā)展規劃及終端污水處理系統運行經(jīng)驗，終端水處理系統改造工程設計規模為3000t/d。2013 年11 月底，完成中水回用改造、調試完成，2014 年投入運行。

1 改造項目布置

改造工程包括四大部分：一是新建1 座混凝氣浮池、1 座加藥間（混凝氣浮裝置放在加藥間的房頂平臺上），可布置在現有A池西側；二是新建1 座A2 池、1 座MBR池及1 座清水池，可布置在現有二沉池東側；三是新建1 套紫外線(xiàn)消毒裝置，可布置在清水池池壁上；四是新建1 座風(fēng)機房、1 座膜清洗加藥間，均在二沉池北側［1-2 ］。

2 新增污染防治設施

① 污水進(jìn)水口在線(xiàn)監測設備：增加進(jìn)水COD、氨氮含量的在線(xiàn)監測設備，及時(shí)發(fā)現系統進(jìn)水超標問(wèn)題，對調整后續處理設備的最佳運行狀態(tài)、降低系統電耗和藥劑加入量、提高系統抗沖擊能力至關(guān)重要。② 加藥混凝氣浮設備：去除廢水中的懸浮物及油類(lèi)，減輕后續生化處理負荷，提高整個(gè)系統去除有機物、氨氮的效率。③MBR設備：進(jìn)一步去除廢水中的有機污染物、氨氮，處理后的污水通過(guò)MBR膜過(guò)濾作用，使出水中SS指標大大降低，是實(shí)現中水回用的重要一步。④ 甲醇加藥系統：甲醇儲槽定期壓入甲醇，根據在線(xiàn)監測到的進(jìn)水COD、氨氮濃度，調節甲醇加入量，使系統的脫氮效果達到最大化。⑤ 燒堿加藥系統：燒堿儲槽定期壓入燒堿（液態(tài)），通過(guò)電動(dòng)閥開(kāi)啟度調節燒堿加入量，使得系統硝化效率最大化。⑥ 紫外線(xiàn)消毒系統：殺滅污水中的病原微生物，防止其對人類(lèi)及畜禽的健康產(chǎn)生危害和對生態(tài)環(huán)境造成污染。

3 改造后工藝流程簡(jiǎn)述

廠(chǎng)區污水經(jīng)收集后進(jìn)入隔油池，去除大多數油分，進(jìn)入初沉池，去除大多數沉砂等固體雜質(zhì)，之后進(jìn)入細格柵、調節池，調節水質(zhì)水量，再進(jìn)入混凝氣浮池，進(jìn)一步去除污水中油分及懸浮固體，降低后續生化處理設備的負荷。之后進(jìn)入A1 池，在缺氧條件下進(jìn)行反硝化反應，把由O3 池回流污水中的硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮轉化為氮氣去除，污水由A1 池出來(lái)后按順序依次進(jìn)入O1 、O2 、O3 池，去除有機碳、氨氮等污染物，在曝氣的條件下，把氨氮轉化為硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮，之后進(jìn)入二沉池（改造為缺氧池）、A2 池、MBR膜池，進(jìn)一步反硝化、硝化，并在MBR池中進(jìn)行泥水分離，最后進(jìn)行紫外線(xiàn)消毒，使出水達到中水回用標準。在A(yíng)2 池中設置污泥泵，泵出口管路與MBR池污水回流管路分支管合在一起，使整個(gè)生化系統的剩余污泥由此管路進(jìn)入污泥濃縮池。MBR池污水回流泵將MBR池內高濃度污水回流到O1 池進(jìn)口，從而實(shí)現整個(gè)生化系統污泥濃度的均一性，提高整個(gè)生化系統的效率。根據反硝化反應的需要，反硝化池投加甲醇。硝化區主要用于去除有機碳和氨氮等污染物，為保證硝化菌的正常生長(cháng)，系統中配備了風(fēng)機曝氣，同時(shí)投加NaOH補充硝化反應消耗的堿度。膜區主要用于泥水分離，系統中采用中空纖維絲截留活性污泥，獲得高質(zhì)量的出水。生化處理出水用自吸泵抽出并輸送至回用水池回用或排放。氣浮池的浮渣和生化池的剩余污泥排入污泥濃縮池，用污泥離心脫水機脫水后泥餅外運。具體工藝流程如圖1 所示。

4 改造項目工藝選擇說(shuō)明

4.1 預處理改造：混凝氣浮工藝

洛陽(yáng)現有終端污水處理對廠(chǎng)區匯集污水，在進(jìn)入生化階段的缺氧池之前，先期的預處理包括隔油池初步除油、沉淀池除泥沙、調節池調節水質(zhì)水量。對于高COD、高氨氮、高含油量的污水來(lái)說(shuō)，預處理過(guò)于簡(jiǎn)單，污染物去除率低，造成后續生化處理負荷過(guò)大，出水水質(zhì)超標。特別是隔油工藝，僅僅依靠油滴與水的密度差產(chǎn)生上浮而進(jìn)行油、水分離，油的去除率一般較低，出水仍含有大量的乳化油和附著(zhù)在懸浮固體上的油分。隔油池一般有平流式隔油池和斜板式隔油池，前者可以去除的最小油滴直徑為100 ～150 μm，后者可去除的最小油滴直徑約為80 μm，所以隔油池只能去除可浮油（直徑大于100 μm）、部分細分散油（直徑10 ～100 μm），對于乳化油（直徑小于10 μm）、溶解油（直徑一般為納米級別）無(wú)法去除。改造工程在調節池后，加混凝氣浮工藝，調節池污水經(jīng)提升泵流入混凝池，首先在混凝的前段投加PAC，并通過(guò)攪拌機的快速攪拌對廢水中的油進(jìn)行破乳、形成絮體架橋，捕捉水中的油和懸浮物；之后在混凝池后段投加PAM，并通過(guò)攪拌機的慢速攪拌形成粗大絮體以利于后續的氣浮處理。在混凝池中加藥PAC、PAM，在藥劑及攪拌的作用下，污水中懸浮物質(zhì)發(fā)生混凝，之后污水流入加壓溶氣氣浮池，氣浮池中的加壓溶解空氣經(jīng)布氣管道在水中形成微小氣泡。該微小氣泡與水中懸浮顆粒黏附，形成水-氣-顆粒三相混合體系，顆粒黏附上氣泡后，形成表觀(guān)密度小于水的漂浮絮體，絮體上浮至水面，形成浮渣被刮除，從而實(shí)現懸浮物質(zhì)及油的去除。氣浮法除油效果較好，增加該改造工藝后，污水的預處理程度大大提高，進(jìn)入后續生化處理構筑物的懸浮物質(zhì)及油含量大大減少。

4.2 生化處理改造：缺氧+MBR工藝

4.2.1MBR工藝簡(jiǎn)介?！段鬯偕霉こ淘O計規范》（GB/T50335 ―2002 ）推薦的城市污水再生處理基本工藝中有二級處理、微孔過(guò)濾、消毒工藝，其中微孔過(guò)濾包括納濾、超濾、膜生物反應器等。由于該項目水量較大，若選用納濾、超濾，則成本較高，故本項目選用MBR膜生物反應器。MBR處理工藝是一種將膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機結合的新型水處理技術(shù)，它利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物截留住，省掉二沉池。膜-生物反應器工藝通過(guò)膜的分離技術(shù)大大強化了生物反應器的功能。首先通過(guò)活性污泥去除水中可降解的有機污染物，然后用膜將凈化后的水和活性污泥進(jìn)行固液分離，所用膜為中空纖維膜，能夠截留活性污泥和絕大多數的懸浮物、微生物，出水水質(zhì)主要指標達到回用水要求。為了使得膜能夠長(cháng)期穩定使用，在中空絲膜的下方以一定強度的空氣對膜進(jìn)行抖動(dòng)，既為生物氧化供氧，又防止活性污泥附著(zhù)在膜的表面造成膜污染。MBR工藝運行管理方便。傳統的好氧活性污泥處理工藝在高污泥負荷的情況下運行會(huì )出現污泥膨脹的現象，使污泥難以分離，導致系統不能正常運行、出水不達標。而MBR工藝是通過(guò)膜抽吸作用來(lái)進(jìn)行泥水分離的，污泥膨脹不會(huì )影響MBR系統的正常運行和出水水質(zhì)。傳統的活性污泥工藝的活性污泥濃度一般在3000 ～5000mg/L，而MBR工藝的活性污泥濃度一般在8000 ～12000mg/L，且不需要生化沉淀池，故大大減少了占地面積和土建投資，其土建占地約為傳統工藝的1/3 。中空絲膜能夠截留幾乎所有微生物，尤其是針對難以沉淀的、增殖速度比較慢的微生物。因此，系統內的生物相極大豐富，活性污泥馴化、增量的過(guò)程大大縮短，處理的深度和系統抗沖擊能力得以加強，處理水質(zhì)穩定。MBR系統有利于增殖緩慢的硝化細菌的截留、生長(cháng)和繁殖，系統硝化效率得以提高。膜分離污水中的大分子難降解成分在體積有限的生物反應器內有足夠的停留時(shí)間，大大提高了難降解有機物的降解效率。反應器在高容積負荷、低污泥負荷、長(cháng)泥齡下運行，可以大大減少剩余污泥的排放。4.2.2 缺氧+MBR工藝。本次改造工程是在原A/O工藝基礎上再增加一個(gè)“A/O”工藝，即增加1 座缺氧池（A2 池）和1 座MBR池（一座兩池），從而加強脫氮效果。新增“A/O”工藝選用MBR池，從而在完成曝氣硝化的同時(shí)實(shí)現泥水分離。A/O工藝系統簡(jiǎn)單，運行費低，占地??；以原污水中的含碳有機物和內源代謝產(chǎn)物為碳源，節省了投加外碳源的費用；好氧池在后，可進(jìn)一步去除有機物；缺氧池在先，由于反硝化消耗了部分碳源有機物，可減輕好氧池負荷；反硝化產(chǎn)生的堿度可補償硝化過(guò)程對堿度的消耗。故本改造工程在現有條件基礎上再增加一個(gè)“A/O”工藝，進(jìn)一步去除氨氮、總氮，使出水達標。

5 新增設備情況新增設備情況

如表1 所示。

6 設計指標

設計的進(jìn)水指標和出水指標分別如表2 和表3 所示。廢水處理后水質(zhì)達到《合成氨工業(yè)水污染物排放標準》（DB41/538 ―2016 ）要求。經(jīng)過(guò)近幾年的運行，各項在線(xiàn)數據正常，在指標范圍內，出水指標能夠滿(mǎn)足要求，實(shí)現了清潔生產(chǎn)，適應當地環(huán)保要求。7 結語(yǔ)洛陽(yáng)駿化生物科技有限公司原有兩條生產(chǎn)線(xiàn)：一條是合成氨聯(lián)醇工藝，同時(shí)生產(chǎn)尿素；另一條是硝酸、硝基復合肥生產(chǎn)線(xiàn)。合成氨工藝以煤為原料，采用固定層間歇氣化爐制氣，屬限制淘汰工藝。2019 年9 月份，該公司實(shí)施轉型發(fā)展戰略，停掉合成氨尿素生產(chǎn)線(xiàn)，不再生產(chǎn)，開(kāi)硝酸、硝基復合肥生產(chǎn)線(xiàn)，從傳統化工向綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行戰略轉型，打造復合肥生產(chǎn)基地。2014 年至2019 年，達標廢水回用壓縮循環(huán)水、硝酸消防水補充水、廁所沖水、灑地等。合成氨聯(lián)醇裝置停用后，終端廢水外排量大大減少，外排水量由140m3/h減少至45m3/h，回用水間斷用于硝酸消防水補充水，多余清凈廢水外排進(jìn)入宜陽(yáng)縣污水處理站，滿(mǎn)足環(huán)保要求。

［1 ］周本省.工業(yè)水處理［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［2 ］周柏青.全膜水處理技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，2006.