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聚合氯化铝工业污水处理一级A达标排放的关键因素分析与运行控制

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银川市第三污水处理厂一期工程始建于2003年3月,2004年7月投产,设计日处理污水量5万m3,采用卡鲁塞尔2000氧化沟工艺,执行国家二级排放标准(GB18918-2002)。随着城市不断发展,污水量急剧增加,原有污水处理设施及排放标准已经无法满足社会、环境要求,迫切需要扩建及提标改造。升级改造工程2013年10月立项建设,2015年7月30日建成投产运行,日处理污水规模达到10万m3,采用变形式氧化沟+深度处理工艺,由二级排放标准提升到一级A排放标准(GB18918-2002)。但由于第三污水处理厂处理的工业污水占到75%,水质变化大、生化性极差,理论设计与运行存在着较大的差异,给实际的生产运行带来了极大的困难,经过两年的运行及大量的实践,积累了丰富的运行经验,使该厂运行稳定,持续达标排放,良好的环境、社会效益日益突显,为以后综合工业污水处理提供了借鉴与蓝本。 


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服务区内污水现状


1服务区内污水组成

工业污水占比总处理量的75%左右,主要有西夏工业园区、金凤工业园区的污水;有印染厂、化肥厂、炼油厂、水泥厂、热电厂、硫酸厂、羊绒加工厂、机械加工厂等40余家企业排放的污水。城市居民生活污水占比总处理量的25%左右。


2工业污水特性

色泽各异;氨氮、COD高、BOD低;TN、TP高;C:N比低、生化性差。生化处理难度大,给城市污水处理厂设计、运行造成极大的困难,需要把控关键处理段与关键参数。



3进水水质

(1)进水COD(见图1、图2)。



(2)进水BOD(见图3、图4)。



(3)进水TP(见图5、图6)。



(4)进水TN(见图7、图8)。




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升级改造工艺流程


从工艺设计(见图9)给予TP、SS、TN专门的构筑物、专门的加药设施、足够的水力停留时间来降解、去除。



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运行过程中关键参数及工艺段的控制


1关键参数控制

(1)TP控制


较高的BOD负荷,可以取得较好的除磷效果,进行生化除磷的低限是BOD/TP=17,根据实际进水复核BOD/TP%2017,生物除磷效果一般需要补充碳源及化学药剂除磷。


污水处理厂二级生化处理TP一般达到60%~75%的去除率,基本属于极限,若要达到更低0.5mg/L一级A指标,需要加化学药剂PAC(聚合氯化铝或者铝铁盐复合剂)处理,同时严格控制厌氧区的氧气量不大于0.3mg/L。


设计理论PAC药剂加药量(Al2O3%2010%)Fz=(4.5~5.5)×1.5×16.45=111.0mg/L~135.7mg/L,除磷加药量为120mg/L。实际生产中因水流速度及沉降性的变化,出现较大的偏差,加药量及水量变化(见表1)。


从实际加药化验指标对比:(1)实际加药除磷大于理论计算;(2)持续加药可提高去除率;(3)加药量达不到要求出现数据超标情况,去除率低,达不到设计要求。同时要严格控制二级生化除磷降低到2mg/L以内,对于深度处理化学除磷才能达到要求。



(2)TN控制


从1.3项中的进水指标可以看出,BOD/TN%203~6,即可认为污水有足够的碳源供反硝化菌利用,按现有复核计算BOD/TN=3~2,属于碳源一般的污水,去除TN从理论上已经比较困难。


TN的去除要满足三个条件,分别是缺氧环境、优质的碳源以及反硝化时间。实际运行中反硝化区的容积已定,满负荷时水力停留时间无法调整,只能减少外回流、增大内回流;调整反硝化区的氧气量,在确保COD、氨氮数据合格的情况下,整体降低曝气量,使得反硝化区的氧气量控制在0.5mg/L内;加大碳源的补充。在保持反硝化区缺氧相同的情况下,反硝化区的数据(见表2)。


从表2的NO3-/NH4-(mg/L)(%2040时反硝化减弱)运行数据分析,反硝化区没有投加足够的碳源,即使增大反硝化区及缺氧环境,几乎不进行反硝化,因此足够的碳源很重要,三个条件缺一不可,都会影响反硝化、影响TN的去除。根据实际运行的经验,可适合补充的碳源乙酸钠,要求配比浓度大于30%,投加量每10×104m3污水需要至少15t乙酸钠,方可运行稳定,去除TN效果良好。


(3)生化区运行过程O2、ORP、NO3-/NH4-参数的综合控制


在运行过程中,分区控制O2,除磷区,氧气控制在0.3mg/L以内;反硝化区控制在0.5mg/L以内;好氧区控制在1.5mg/L~3.5mg/L范围内。ORP控制在正负50mg/L范围内最佳,既可以控制反硝化区又可以减少能源消耗。NO3-/NH4-控制在40mg/L以内反硝化良好,40mg/L以上反硝化逐渐减弱,达到100mg/L时,完全没有反硝化。


2关键工艺段的控制

(1)生化区工艺控制


生化区运行过程精细控制关系到去除COD、BOD、TP、TN、NH3-N等参数关键性因素,如同上面(3)生化区运行过程O2、ORP、NO3-/NH4-参数的综合控制。在此过程控制中COD%2060mg/L、BOD%2015mg/L、TP%202mg/L、TN%2015mg/L、NH3-N%208mg/L达到该数据以下,才能确保升级段进一步去除达到一级A的要求。


(2)高效沉淀池工艺段的控制


该段工艺即为混凝沉淀,是污水深度处理的关键控制点。


(1)能够进一步去除污水中呈胶体和微小悬浮状态的有机物和无机物质,在化学药剂的辅助下进一步去除COD、BOD、SS等指标。(2)有效的去除总磷,因污水中的磷酸盐大部分为可溶性,二级处理达到60%~75%,在深度处理即混凝沉淀中能达到90%~95%,是最有效的除磷方法。


控制的参数:


(1)PAM加药量,PAM是高分子聚合物,具有凝聚污水中的微小颗粒,形成较大的絮团,在重力作用下容易沉淀,属于絮凝剂,根据进水量6.5×104m3~10×104m3可调控在0.6m3/h~0.8m3/h(配比浓度0.1%),能够形成较大絮团;


(2)PAC加药量,PAC(聚合氯化铝或者铝铁盐复合剂)要求Al2O3%2010%,能够迅速助凝,将污水中呈胶体和微小悬浮状态的有机物和无机物质混凝沉淀,根据进水量6.5×104m3~10×104m3可调控在0.38m3/h~0.58m3/h;


(3)MLSS的控制,根据实际运行经验,要求高效池中的MLSS控制在1.5mg/L~2.5mg/L范围内,SV30可控制在30%~60%范围,更有利于沉降,低于该值絮团分散不利于沉降,高于该值设备负荷大、出水带有部分微小颗粒,加大后续处理的难度;


(4)回流量控制,在不断的投加药剂的情况下,水中的药剂需要保持持续的浓度,需要给予合适的回流量,一般控制在4%~6%,既能够保持水中的药剂浓度又可以节约药剂。


银川市第三污水处理厂虽属城市污水处理厂,但其承担着处理75%的工业污水,其工业水质的性质决定了处理的难度。升级改造完成后成为宁夏最大的一级A标准的污水处理厂,又是宁夏最大的、执行标准最高的工业污水处理厂,经过一年多时间的运行,从各个方面积累了丰富的运行数据及经验,为水质稳定、持续达标提供了保障;极大的改善了居民居住环境及水环境;社会效益及经济效益日趋突显;为以后提标改造后的污水处理厂提供可行的运行经验。

(来源:《石油化工应用》)



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