摘要:
本文通过对绵阳市塔子坝污水处理厂污水处理工艺的调研,评述了城市污水处理工艺的定义、流程、实际处理效果。
关键字:
处理工艺 lier-poolk A-O-E 城市污水 生物处理
正文:
随着可持续发展战略在各国取得共识,生态环境保护及污染治理已成为可持续发展面临的重要问题,我国江河湖泊都有不同程度的污染,水资源紧缺的矛盾也比较突出。为了进一步控制污染,必须减少工业和生活污水的排放,对污染水体进行有效治理。污水处理技术作为一门跨学科跨专业的综合性技术将在环境污染治理和缓解水资源矛盾中发挥其独特和重要的作用。目前, 城市污水主要通过区域性集中处理, 即通过城市污水管网集中排入城市污水处理厂进行深度处理。因此, 作为城市基础设施的重要组成部分和水污染控制的关键环节, 城市污水处理厂工程的建设和运行意义重大。为更好地将专业知识与实践结合,对绵阳市内已投入运行的、技术比较先进成熟、处理效果稳定的城市污水处理厂——塔子坝污水处理厂, 进行了大量的调研工作。根据调研获得的数据, 同时参考了我国其它地方及国际流行工艺, 对该污水处理流程和工艺进行了详细的分析。
1、概况
绵阳是中国科技城,近二十年来经济发展在我国西部地区名列前茅,环境保护工作也走在四川乃至我国西部地区前列,该市上世纪九十年代末提出创建全国环保模范城(已于通过验收),故十分重视对城市污水的治理。在此背景下,绵阳中科成污水净化有限公司作为重点市政工程于2001年得到组建。
绵阳市塔子坝污水处理厂厂址位于城市下游的经济开发区 (原塘汛镇洪恩村),东面紧靠涪江右岸,是中科成环保集团股份公司下属子公司绵阳市城市污水净化公司的“TOT+BOT”项目,分两期建设,占地210亩,主要污水来源是城市生活污水及一部分工业用水,每天可处理的25万吨,这是中国西部污水处理项目以特许经营权形式经营的标志性工程,采用法国的A-O-E技术和该厂自行研发的lier-poolk技术,主要由粗、细自动格栅、原水提升泵站、除油沉砂池、AOE生物处理池、二沉池、污泥浓缩池、污泥脱水干化装备等部分组成。全厂采用计算机程序自动控制,保证经处理后的出水符合国家规定的排放标准。
2、AOE工艺流程
一期工程已于2001年10月正式投入运行,采用AOE工艺,日处理污水10万立方米。
AOE工艺流程见上图。城市污水首先经节流井进入粗格栅间,由粗格栅打捞其中较大的固体物质(如塑料袋、树叶等)后进入污水提升泵房,将污水提升到全流程位置最高位置细格栅,除去较小的固体物质后进入曝气沉砂除油池,除去更细小的固态成分(如炭渣、砂粒等)及油脂并实现预曝气,之后进入曝气池。曝气池是AOE工艺最主要的环节,污水在此与活性污泥充分接触混合,实现有毒物质的生物降解。由于曝气池的曝气是自动控制非连续进行,曝气头曝气的时候有氧气补充,而曝气头不曝气的时候又没有氧气补充,这样,活性污泥中各种微生物就在曝气池中适合各自情况的地方或时间(即曝气池中氧含量不同的地方或时间),将混合液中的BOD5、氨氮等污染成分大量降解并实现微生物增殖。处理后的污水进入沉淀池,上清液从沉淀池溢流口流经回用水池达标排放。沉淀池中的污泥则通过虹吸自动进入污泥泵房,回用污泥泵将大量污泥又抽回曝气池(称外回流),保证曝气池中有足够的活性污泥。多余的污泥则通过剩余污泥泵抽到重力浓缩池,因泥、水比重差,污泥再次被浓缩,上清液经溢流口流回粗格栅间,浓缩污泥由泵打入带式压滤机制成泥饼运往垃圾处理场作最终处置。
2.1反应机理
AOE工艺是活性污泥法的一种新技术,生物反应主要在曝气池中进行,其原理同普通活性污泥法,即微生物以废水中有机物为食料进行代谢繁殖,使废水中有机物被氧化分解为简单、无害、稳定的无机物而得以净化。包括以下几个阶段:
(1)A区反应:
首先,经预处理后的污水在曝气池A区(缺氧区)因微生物作用使有机物初步降解,沉淀池中部分污泥通过外回流输送回A区,保证污水中有足够的微生物,O区中部分混合液(含较多硝态氮NO-3-N和亚硝态氮NO-2-N)又通过内回流输送到A区。这样,回流污泥中的反硝化菌利用污泥中有机物做碳源,将回流混合液中大量NO-3-N还原为N2达到脱氮的目的,同时,BOD5浓度继续下降。
此外,有氧条件下难降解的有机物如固体有机物、某些偶氮染料等在A去也能部分分解。
(2)O区反应:
A区中的混合液通过溢流口进入O区(好氧区),在此,有好氧氮被氨化,并在硝化细菌的作用下通过硝化反应转化成硝酸盐和水,实现对氨氮的初步降解,使NO-3-N浓度显著下降。
硝化菌是专性好氧菌,以氧化NO-3-N和NO-2-N来获得足够能量用于生长,所以溶解氧DO直接影响硝化菌的生长及活性,DO升高时,消化速率亦增加,当DO<0.5mg/L时,硝化反应趋于停止。混合液在O区实际上存在好氧、缺氧、厌氧三个状态。因为在O区曝气池是通过其中溶解氧和氧化还原电位来自动控制:当O区混合液中溶解氧或氧化还原电位高于设定值时,系统会停止曝气。如果混合液中的DO>0.5mg/L,则该时段处于好氧状态,微生物生命力强,降解有机物的速率高,其余时间主要通过硝化细菌进行硝化反应去除氨氮,同时BOD5也进一步降解;由于混合液中DO和氧化还原电位会逐渐降低,当0.5mg/L>DO>0.2 mg/L时,混合液就处于缺氧状态,其中的硝酸盐及亚硝酸盐会在反硝化细菌作用下进行反硝化反应,生成N2排入空中;当DO<0.2g/L时,混合液处于厌氧状态,在此,聚磷菌摄入BOD5,以聚-β羟基丁酸盐及糖原形式储存在细胞体内,分解磷酸盐,将体内的磷释放出来,以便在E区的好氧段超量摄磷。当O区溶解氧或氧化还原电位低于设定值时,曝气系统就自动启动,混合液中溶解氧又逐渐上升,这样在O区,“好氧-厌氧-缺氧-好氧”就重复循环,是O区既有去除BOD5的功能,又有脱氮除磷的作用。
(3)E区反应
O区的混合液进入E区(内源呼吸区)后,有机底物的浓度已经不能满足微生物生长繁殖的需要,加上E区也间断曝气,所以这一阶段的微生物在此就进行自身氧化,在有氧条件下难降解的物质,在E区的厌氧条件下能被分解,使BOD5进一步去除,混合液中硝酸盐也进一步降解,达到脱氮效果。污水中的磷主要以正磷酸盐的形式存在,在E区的曝气区域,聚磷菌能将正磷酸盐超量吸收到体内,以聚磷酸盐形式储存起来,并随剩余污泥排除,达到去除BOD5和脱氮除磷的作用。
2.2主要设备及其功能
2.2.1节流井
塔子坝污水处理厂原水是经先农坛雨污水提升泵站提升穿过安昌江后,由1 8 0 0 mm污水管道重力流入。在节流井可以进行流量的调节和紧急情况下切断污水厂的进水 。
2.2.2粗格栅
粗格栅间1座,设计能力20万/d,内设有自动清渣机械格栅2套,粗格栅的栅条间距为3 0 mm这个格栅单元是将粗大物质从原水中除去的第一个分离阶段,分离出来的固体渣物通过一个自动运行的渣物皮带输送机传送至渣斗中,定期运走。粗格栅机运行是根据栅条前后的水位差及时间间隔自动开、停 。
2.2.3细格栅
细格栅单元用于从原污水中除去固体物的第二个分离阶段。该单元配备有3台栅条间距为6 mm的自动清洗格栅机,细格栅栅渣通过无轴螺旋输送机送至螺旋压渣机压紧并脱水,最后置于渣斗中。细格栅的运行是根据时间间隔和水位差自动开、停 。
2.2.4除油沉砂池
分2池,具有排砂、刮油撇渣功能。除砂操作可以从污水中除去砂砾及细小颗粒,以防止这些物质在渠道和管路中沉积并保护泵及其它设备免受腐蚀 (≥2 0 0 1 x m的颗粒将会被除去)。砂砾被安装在桥上的气提系统抽出并排放在一个渠槽中,然后送至一个螺旋砂水分离器脱水 ( 脱水后的砂砾落至渣斗中)。砂水分离器分离的出水通过重力流人厂内排水系统返回进水井。油脂和油去除也是在这2个配备有移动式行走桥的矩形除砂池中完成的。池渠的横截面做成可 以形成垂直水流的形状以帮助重量轻的物质及油上浮。水流循环通过布满整池长 度的曝气头( V I B R AI R型)获得 (曝气时由空气气泡产生上升水流) 。空气曝气头由2台罗茨 ( R O O T S )鼓风机供气 ,漂浮在水面的油脂和泡沫浮渣被安装在行走桥上的撇油、撇渣刮板推至池的末端,然后通过渠道流至一个集油井, 最终统一处理 。
2.2.5曝气池
在经过预处理区域后,污水流人分配井( 集配水井) ,然后流人4个各由1个缺氧区(内圈),1个曝气区 (中圈)及1个内源呼吸区(外圈) 组成的曝气池。
曝气池共4座,圆形 。每座曝气池直径59 m( 其中A区21 m,O区50m), 池深6.8m,水深 6—6.31 m,钢筋砼结构。曝气池总有效容积V总=16084 m3,其中V A=2 1 8 6 m3,V o=9 7 51 m3,VE =4147m3,曝气池总停留时间T总=15.44h,其中TA =2.1h,To=9.36 h,TE=3.98 h,供曝气池用的K A5一S—G L210型丹麦T URBO单级高速离心风机5台,4用1备。每台风机:风量Q=3532~7850 N m3/h;风压H=0.75b a r;电机功率250 KW。
2.2.6二沉池
在经过生化处理后,流人集配水井,然后流人4个沉淀池。污水在此泥水分离,上部清水经回用水池排放。为监测处理后的出水,设有超声波流量计1套,S S计1套,p H值及温度计1套。
沉淀池共4座,直径42 m,池深4.4~5.03 m,池周边有效水深3.9 m,钢筋砼结构。采用圆形辐流式沉淀池,双周边出水。沉淀池表面负荷1.0 m3/(m3·h ),污泥浓缩时间约1.5g/h。
每座沉淀池设周边传动吸刮泥机1套,吸刮外缘线速2.4 m/min (可调 1~3 m/min) 。
沉淀池排出的污泥进入回流及剩余污泥泵房。泵房共2座,泵房内共设有: 用于提升回流污泥的AFP2025型潜污泵9台,8用1备 ,回流污泥送至曝气池 ;用于提升剩余污泥的AFPO831型潜污泵5台,4用1备,剩余污泥送至污泥浓缩池。
2.27浓缩池、污泥脱水
自二沉池抽出的剩余污泥贮存于2个污泥浓缩池中,通过3台偏心螺杆泵在加入絮凝剂后送至带式压滤机。
重力浓缩池采用连续进泥圆形重力浓缩池,共2座。直径20 m,钢筋砼结构。每座浓缩池设有搅拌刮泥机1套,池底泥斗连续排泥,上清液从池周边的出水槽排出。
按设计标准每日进入重力浓缩池污泥干质 18.47,进泥含固率0.5 %,出泥含固率≥污泥脱 水间有LP30型带式压滤机3台,每台带宽3 m,处理能力21 m3/h 。进泥含固率约2%,出泥含固率≥20 %。药剂采用聚丙烯酰胺 ( P AM, 阳离子型)。絮凝剂在2套聚合物制备池中通过自动加粉器加料可自动配制并完成投加。脱水后的污泥经皮带输送机输送至卡车上外运。
3、LIER-POOLK工艺流程:
二期工程采用LIER-POOLK工艺。3年多的运行实践表明,该工艺运行稳定,耐冲击性强,完全达到设计出水水质、水量的要求,且具有较好的除磷效果。
节流井——粗格栅——污水提升泵房(细格栅沉砂池)——旋流沉砂池——砂水分离器——矩形反应池
LIER-POOLK工艺流程见上图,该技术是集SBR法、氧化沟法和UNITANK法优点于一身的城市生活污水处理新技术。LIER-POOLK污水处理系统,采用自行研发的高效全悬浮生物膜填料、新型过流器、恒水位滗水器、先进可靠的控制系统,克服了国外UNITANK工艺技术存在的不足,技术水平居国内领先。系统的突出特点是连续流、恒水位、不需要初沉池和二沉池,工艺流程大大简化,不仅能有效地去除CODCr、BOD5、SS等,且除磷、脱氮效果好,且系统处理效率高,耐冲击性强,剩余污泥少,易脱水,具有占地,投资,能耗和运行成本 "四低" 的特点。