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产业园区污水分级治理

发布时间:2019-6-21 9:00:16  中国污水处理工程网

  1 污水分级治理及协同监管模式

  在完成园区下游污水处理厂的达标技改,确保其出水全指标一级A达标的前提下,针对产业园区的废水特性及环保监管复杂性,构建排污企业-园区集中预处理设施-下游污水处理厂-受纳水体自上游至下游的污水分级治理及协同监管模式,如图1、图2所示。针对各级的核心在线监测数据,实行监管平台自动报警(低限、高限)、预警(低、高)。通过技术措施、管理手段、排污收费机制、物联网技术等“组合拳”,为产业园区水环境治理和管理的实践,提供一种“物联网+环保”的创新思维和实践导向。

 

  2 排污企业截污

  各企业内部自设预处理站,基本处理流程如图3所示。企业车间排水,通过格栅、调节池,再经过一级反应沉淀、气浮等物化处理后进入生化池,生化采用曝气-缺氧-曝气的OAO工艺,生化出水在二沉池固液分离,并设有终端沉淀池以进一步改善水质。污泥通过叠螺脱水减容处理。

 

  通过针对企业的用水监控(智能预付费购水、总量限购等)、排水监控(排水量/质/时段等进行智能联锁受控)、自设预处理站的运行能/物耗监控(含电、药耗)、污泥处置去向、视频监控、技术及管理措施,强化企业源头规范、有序排污。针对企业实行用水预付费机制,确保废水处理费收支两条线。企业超标排污时,实行排污因子叠加收费的超标补偿机制,从而确保废水处理经营收费的财政可持续性。

  部分洗毛企业经预处理后的外排废水中COD仍有2 000~4 500 mg/L,NH3-N约100~300 mg/L,pH为4.5~6.5。洗绒企业外排废水中含COD为1 000~3 000 mg/L,NH3-N为50~180 mg/L,pH为5.5~7.0。

  3 园区集中预处理设施控污

  3.1设计水量、水质

  国务院2015年颁布的“水污染防治行动计划”(又称“水十条”)规定:“集聚区内工业废水必须经预处理达到集中处理要求,方可进入污水集中处理设施”。因此园区设有集中预处理设施,其设计规模5 000 m3/d,设计水质如表1所示,企业尾水需满足园区集中预处理设施的进水要求,处理后的废水,达到《毛纺工业水污染物排放标准》(GB 28937—2012)的间接排放标准。

 

  3.2处理工艺流程

  企业尾水,输送至园区集中预处理设施,经过格栅、预曝气调节池、混凝沉淀池进行物化处理,出水进入水解沉淀池,经水解酸化反应提高B/C。水解出水进入两级AO池,最终通过终沉池,达标后排入下游污水处理厂。系统产生的物化及生化污泥采用分质分流、独立脱水后集中外运处置,见图4。

 

  3.3 实际处理效果

  园区集中预处理设施的进水COD为1 500~4 800 mg/L,进水NH3-N为80~190 mg/L,进水TN为110~220 mg/L,进水TP为9~21 mg/L,进水SS为90~1 600 mg/L,出水水质基本满足达标限值要求,如图5~图9所示。

 

 

 

 

 

  通过针对上游企业排污信息(水量、水质、排污阀、排污口视频)实时监控,以及园区集中预处理设施的进水监控(各企业尾水的水质、水量)、排水监控(集中预处理后的水质、水量)、污泥产率与去向、视频监控、排污许可管理措施等,充分发挥园区集中预处理设施的效能,确保废水经集中预处理达标纳管后进入下游污水厂处理。

  4 下游污水处理厂治污

  4.1下游污水处理厂概况

  下游污水处理厂设计规模2×104m3/d,受水范围包括县域居民生活污水及园区集中预处理设施的排水,设计工业废水占比约30%。通过厂内运行达标风险评估后,进行了优化技改,确保设计出水达到GB 18918—2002一级A标准,尾水就近排河。污泥含水率要求≤80%,脱水后污泥进一步安全卫生处置。

  设计进出水水质如表2所示。

 

  4.2 污水处理厂优化技改

  自下游污水处理厂投入运行以来,存在着以下问题:

  ①进水含毛絮等杂物,且格栅运行年久,截污效率差。

  ②生化氧化沟采用浮筒+曝气转碟的机械曝气,曝气充氧效率低,DO长期处于≤1.0 mg/L的较低水平,出水氨氮难以稳定达标,且运行能耗高;高进水浓度造成生化单元污泥浓度高,二沉池的固体负荷高,偶有跑泥现象。

  ③曝气生物滤池为上向流,通过滤头配水配气,毛绒等杂物易在池底配水区聚集,造成滤头淤堵,长期运行易使拼装滤板翻板、滤料坍塌、滤池过流能力及处理效率均大幅降低。

  ④由于个别企业生产涉及染色工段,造成进水色度高,现有生化工艺难以保证出水色度达标。

  ⑤现有脱水机能力有限,脱泥量及含水率无法保证。

  ⑥生化除磷能力有限,无法保证出水TP稳定达标。

  ⑦进水碳氮比偏低,无法保证出水TN稳定达标。

  ⑧消毒剂二氧化氯采用盐酸与氯酸钠反应制备,涉及受管制危险化学品盐酸的安全管理,且消毒药耗高。

  下游污水处理厂于2015年10月起实施“分部改造”的优化技改,2016年4月底改造完成并实现稳定运行。

  4.2.1 技改后工艺流程

  优化技改后的工艺流程,如图10所示。

 

  处理单元包括预处理、二级生化处理、深度处理、污泥处理4部分,其中预处理包括两级格栅拦截、一次提升及旋流沉砂分离;二级生化单元包括氧化沟、二沉池及回流(剩余)污泥系统,并设有自曝气区向缺氧区的混合液回流系统;深度处理单元包括二次提升、曝气生物滤池、V型滤池、清水池。曝气生物滤池主要起去除有机物、硝化功能,滤池均设有气、水反洗系统,反洗后废水进入反洗废水池,再回到厂进水口。

  4.2.2技改工程实施

  (1)细格栅更换。将现有5 mm细格栅更换为2 mm网孔阶梯格栅,并配备自动清洗装置,提高拦污效率。

  (2)生化氧化沟改造及扩增二沉池。现有氧化沟单元采用AAOA,即前端的厌氧区-缺氧区,后端的曝气区-缺氧区采用渠道环流,各分区的设计HRT分别为:2 h、4h、12 h、3h。基本遵循相关规范对HRT的参数要求。

  将现有机械曝气改为鼓风曝气方式,配套曝气扩散器采用可提式管膜微孔曝气器,无需停水即可进行安装及检修维护,鼓风曝气设备与DO联锁。拆除原10台浮筒曝气机(18/15 kW)及4台转碟曝气机(30 kW)。新增国产罗茨鼓风机2台(60 m3/min,90 kW,1台变频)、1台(40 m3/min,75 kW,变频)、可提式曝气扩散器(每个配气配重管对称安装4根管式膜),池内共安装管膜式微孔曝气器1 250套(65 mm,单根膜长1 m,单膜气量3~5 m3/h),设计气水比7.2∶1。

  现状采用平流式二沉池,规范规定表面负荷q宜为06~15、固体负荷G≤150,校核实际q为1.2 m3/(m2·h)、G达135 kg/(m2·d),现状取值偏高。为降低负荷,确保良好的固液分离效果,减少出水跑泥风险,新增平流二沉池1座,以此将q控制在≤0.8、G控制在≤90。

  (3)曝气生物滤池改造。曝气生物滤池分为4格(单格面积A=64 m2),采用陶粒滤料及卵石承托、拼装滤板。设计滤速3.25 m/h,硝化负荷0.45 kgNH3-N/(m3·d),空床停留时间60 min,基本符合相关规范要求。

  现针对曝气生物滤池的进水及曝气方式进行优化技改,即改上向流为下向流,悬浮物及绒毛被截留在滤料表层,通过反洗排除,不会堵塞滤头;另由滤板下的滤头配气改为滤板上的单孔膜曝气,提高曝气均匀性及充氧效率,降低滤板翻板风险。

  曝气生物滤池的改造前后过流方式见图11。

 

  (4)增加臭氧脱色系统,降低出水色度。选用国产臭氧系统(采用液氧源),2台10 kg/h。臭氧设备系统由液氧罐区、臭氧发生器主机、冷却水系统、臭氧泄露报警、臭氧尾气处理、电气及自控系统等组成。新增臭氧接触池1座,设计接触时间40 min。根据脱色需求,实际消耗原料液氧源(10%含量)约1.2~1.5 t/d(臭氧有效投量6~7 mg/L)。

  (5)新增污泥脱水设施。原有2台带宽1 m的带式压滤机更换为2台叠螺脱水机(300 kg/h)。

  (6)新增化学除磷系统。辅以化学除磷,确保出水TP稳定达标。选用铁盐除磷剂,新增计量加药泵(Q=252 L/h,0.7 MPa)2台,加药点选择细格栅出水段,便于泥/水/药充分紊流混合,在二沉池进行固液分离并排泥,将含磷化学污泥排出系统。

  (7)新增外碳源投药系统。辅以外碳源(电子供体)强化生物脱氮,选用乙酸作为碳源。新增计量加药泵(Q=252 L/h,0.7 MPa)2台,加药点设置在生化池缺氧段。

  (8)新增次氯酸钠消毒系统。采用次氯酸钠(10%有效含量)实现加氯消毒目的,新增计量加药泵(Q=128 L/h,0.7 MPa)2台,加药点设在清水池中后端,确保一定的消毒反应时间,次氯酸钠投量在30~50 mg/L(有效氯投量3~5 mg/L)。

  4.3 技改后运行情况

  4.3.1 常规污染物去除

  优化技改前后的主要污染物指标(COD、NH3-N、SS)对比分析结果如图12~图14所示(4月份之前为改造前;4月之后为改造后)。

 

 

 

  改造后生化池、曝气生物滤池均提高了去除效能。臭氧系统的脱色效果良好,连续投加次氯酸钠时,粪大肠菌群数≤1 000个/L。叠螺脱水系统运行时,实测污泥含水率在73%~78%。综上,处理出水及污泥的指标达标,实现了预期效果。

  4.3.2化学除磷

  鉴于固体铝盐除磷剂(如PAC)需要人工溶配药,液体硫酸铝等采购渠道受限,本项目仅考察铁盐除磷剂的应用。以细格栅出水作为原水,分别投加不同种类、不同投量聚合氯化铁(PFC)、聚合硫酸铁(PFS)、七水硫酸亚铁(绿矾),通过“除磷效果最优、吨水药耗最低”的性价比选,筛选最优除磷药剂,结果如图15~图17所示。

 

 

 

  当进水TP为3.5 mg/L,通过化学除磷实现TP≤0.5 mg/L目标时,除磷的药耗约0.05元/m3,药耗约0.013~0.016元/g磷。最优铁盐药剂为PFC(PFC>PFS>绿矾),铁与进水磷的质量比约5~6∶1(摩尔比2.8~3.4∶1),基本符合金属盐与磷的经验摩尔比1~3。

  在生物反应池投加化学除磷剂时,药剂发生水解,可能产生大量氢离子,如果废水碱度不足,会导致生化池pH下降,影响微生物活性。由于PFC、PFS均为酸性药剂,随着其投量增加,pH有所降低,pH宜控制6.8~7.2。

  图18为改造后除磷剂对出水TP的影响,验证了化学除磷的有效性。投加除磷剂后,TP去除率从50%~60%提高至90%以上。去除每1 mg/L的TP时,PFC投量约40~60 mg/L(有效铁投量4~6 mg/L)。

 

  4.3.3生物脱氮

  进水的COD/TN约在5~9波动,如不增加外碳源,难将出水TN稳定于15 mg/L以下。图19为在生化缺氧区首段投加乙酸(>99%含量,COD当量约107 gCOD/g乙酸)外碳源前后,总出水TN的变化。投加外碳源时,去除每1 mg/L的TN时,乙酸投量约6~8 mg/L。考虑到99%以上纯乙酸低于16 ℃时存在结晶问题,冬季采购低含量乙酸及采取加热保温措施。

 

  4.3.4 技改能耗分析

  技改前后的全厂电耗对比见图20。尽管增加了臭氧系统电耗,但由于氧化沟的曝气节能优化、曝气生物滤池的曝气技改,总体电耗仍下降了0.08 kW·h/m3左右。具体联系污水宝或参见更多相关技术文档。

 

  下游污水处理厂是下游的最后一道治理把关单元,通过污水处理厂的进水监控(入厂的水质、水量)、排水监控(出厂的水质、水量)、生化处理单元的在线仪表监控(DO、MLSS等)、运行能/物耗监控及污泥产率与去向、视频监控、排污许可管理措施等,充分发挥污水处理厂的提质增效功能,确保尾水全指标达标后,排入受纳水体。

  5 受纳水体净污

  受纳水体自身具备一定的水体自净能力和环境容量,起到进一步活水净化功能。在关键断面,安装在线监测设备(COD、氨氮、TN、TP等)。河道设有中水回用提升设施,作为县域环城水系、景观湖的补给水及市政公用的取水源。(来源:给水排水 作者:蒋富海等)

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