電廠生活污水處理工藝
我國(guó)火力發(fā)電廠的水資源供求矛盾十分突出，減少火力發(fā)電廠污水排放，提高污水處理水平，增大水資源重復(fù)利用率是保證環(huán)境，提高生產(chǎn)率的重要舉措。火電廠生活污水中的污染物主要為COD、BOD5、SS和氨氮的有機(jī)污染。國(guó)內(nèi)外傳統(tǒng)電廠生活污水處理方法包括污泥曝氣、地埋式一體化處理、生物轉(zhuǎn)盤(pán)法。污泥曝氣方法運(yùn)行、管理比較復(fù)雜，需通過(guò)有機(jī)負(fù)荷和污泥產(chǎn)率確定污泥回流比，保證活性污泥在曝氣池中的濃度，這增加了電廠運(yùn)行管理的難度。地埋式一體化處理設(shè)備原理基于污泥曝氣或生物膜，將初沉池、二級(jí)生化處理和最終沉淀池集中安排在一套設(shè)備中埋入地下。存在著設(shè)備修理、維護(hù)困難的致命缺點(diǎn)，生物轉(zhuǎn)盤(pán)受制于轉(zhuǎn)盤(pán)質(zhì)量，影響其運(yùn)行。
接觸氧化法是一種兼有活性污泥法和生物膜法特點(diǎn)的一種新的廢水生化處理法。這種方法的主要設(shè)備是生物接觸氧化濾池。在不透氣的曝氣池中裝有填料，填料被水浸沒(méi)，用鼓風(fēng)機(jī)在填料底部曝氣充氧，空氣能自下而上，夾帶待處理的廢水，自由通過(guò)濾料部分到達(dá)地面，空氣逸走后，廢水則在濾料間格自上向下返回池底。活性污泥附在填料表面，不隨水流動(dòng)，因生物膜直接受到上升氣流的強(qiáng)烈攪動(dòng)，不斷更新，從而提高了凈化效果。從國(guó)內(nèi)外的研究情況來(lái)看，接觸氧化法具有處理時(shí)間短、體積小、凈化效果好、出水水質(zhì)好而穩(wěn)定、污泥不需回流也不膨脹、耗電小等優(yōu)點(diǎn)，在含表面活性劑類(lèi)污水、含油污水及其它生活、工業(yè)污水的處理中都得到了廣泛應(yīng)用。山西京玉火力發(fā)電廠生活污水包括來(lái)自生活區(qū)產(chǎn)生的生活污水、辦公樓衛(wèi)生設(shè)備的排水、部分車(chē)間的雜用水。生活污水的處理與回用是有效緩解北方電廠水資源緊缺的重要途徑之一。為了實(shí)現(xiàn)生活污水回用的目的，設(shè)計(jì)了厭氧-接觸氧化工藝處理生活污水，處理后污水做為廠區(qū)綠化用水。
1生活污水處理工藝設(shè)計(jì)
1.1處理工藝
生活廢水處理工藝如圖1所示。
1.2設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)
設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如表1所示。
由于生活污水存在排放不均勻性，所以設(shè)置調(diào)節(jié)池，收集來(lái)自生活區(qū)生活污水，辦公樓衛(wèi)生設(shè)備排水、部分車(chē)間雜用水。在調(diào)節(jié)池底部設(shè)計(jì)了曝氣孔，起到預(yù)曝氣的作用。調(diào)試池還設(shè)計(jì)了pH自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。
經(jīng)過(guò)預(yù)曝氣的廢水經(jīng)過(guò)泵提升后進(jìn)入?yún)捬醭兀闺y于處理的大分子有機(jī)物得到降解，降低后續(xù)處理設(shè)施的負(fù)荷。厭氧池出水自流進(jìn)入生物接觸氧化池。接觸氧化是整個(gè)處理工藝的核心部分，池內(nèi)安裝彈性組合填料。水進(jìn)入接觸氧化池，在壓縮空氣的攪動(dòng)下，與填料上附著的微生物不斷接觸，由于吸附作用，生物膜表面上附著一層滯流薄水層，空氣中的氧通過(guò)滯流層進(jìn)入生物膜，在有氧條件下有機(jī)物不斷被微生物吸附、氧化分解，從而使污水得到凈化。生物接觸氧化池出水自流進(jìn)入沉淀池。經(jīng)過(guò)厭氧、好氧生化處理的生活污水，在沉淀池內(nèi)沉淀凈化，具有良好沉淀性能的雜質(zhì)在沉淀池內(nèi)沉淀下來(lái)，上部清水進(jìn)行消毒處理。
沉淀池產(chǎn)生的污泥部分回流進(jìn)入生物接觸氧化池，保持生物菌群的數(shù)量和活性，部分排入污泥濃縮池，污泥濃縮池上清液回流至進(jìn)水調(diào)節(jié)池，繼續(xù)處理。濃縮池內(nèi)的污泥定期外排。
1.3主要構(gòu)筑物及工藝參數(shù)
生活污水處理系統(tǒng)由配電系統(tǒng)、布水系統(tǒng)、鼓風(fēng)系統(tǒng)、厭氧池、接觸氧化池、沉淀池、消毒池、排水系統(tǒng)及加藥系統(tǒng)組成。厭氧池面積為2.5m×3.0m，池深為3.0m，水力停留時(shí)間為2h，水力負(fù)荷為1.33m3/(m2·h)。接觸氧化池面積為7.5m×3.0m，池深為3.0m。填料形式采用漂浮型，水力停留時(shí)間為6h，水力負(fù)荷為0.44m3/(m2·h)。二沉池面積為2.0m×3.0m，池深為3.0m。水力停留時(shí)間為1.6h，采用周邊集水方式。消毒池面積為1.0m×3.0m，池深為3.0m。消毒劑投加量為10mg/L，水力停留時(shí)間為0.8h，水力負(fù)荷為3.33m3/(m2·h)。污泥濃縮池面積1.0m×3.0m，高3.0m，有效容積為21m3。
1.4分析指標(biāo)及方法
COD：重鉻酸鉀鹽法；BOD5：五日稀釋接種培養(yǎng)法；NH4+-N：納氏試劑分光光度法；SS：石棉坩堝法。
2調(diào)試運(yùn)行
2.1接觸氧化系統(tǒng)的啟動(dòng)
接觸氧化池啟動(dòng)初期采用悶爆形式，DO質(zhì)量濃度控制為2～4mg/L。生活污水按比例（COD：N：P約為200：5：1）投加N、P成分。
2.1.1COD的去除效果
接觸氧化池內(nèi)裝有適宜形狀和比表面積較大的彈性填料，在填料表面形成生物膜，由于內(nèi)部的缺氧環(huán)境勢(shì)必形成生物膜內(nèi)層供氧不足甚至處于厭氧狀態(tài)，這樣在生物膜中形成了由厭氧菌、兼性菌和好氧菌以及原生動(dòng)物和后生動(dòng)物形成的長(zhǎng)食物鏈的生物群落，能有效地將不能好氧生物降解的COD部分厭氧降解為可生化的有機(jī)物。反應(yīng)器掛膜穩(wěn)定運(yùn)行期間COD的去除效果如圖2所示。
由圖2可知，掛膜穩(wěn)定運(yùn)行階段，進(jìn)水COD在350～450mg/L之間波動(dòng)，但出水COD相對(duì)平穩(wěn)，基本上都在55mg/L左右，系統(tǒng)表現(xiàn)出了良好的抗沖擊負(fù)荷變化的能力。在最初3d時(shí)間內(nèi)，可能由于系統(tǒng)還未完全穩(wěn)定，微生物量相對(duì)較少，出水COD超過(guò)60mg/L；隨著系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，反應(yīng)器內(nèi)生物膜逐漸成熟，生物膜上的微生物能夠充分利用污水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，出水COD逐漸降低，并在第22d達(dá)到最小值34.7mg/L。
2.1.2BOD5的去除效果
穩(wěn)定運(yùn)行階段反應(yīng)器中進(jìn)出水BOD5的去除效果如圖3所示。由圖3可知，出水BOD5一直處于20mg/L以下，去除率達(dá)到90%以上。該電廠生活污水具有良好的可生化性，平均BOD5/COD比值到了0.37，能夠有效滿(mǎn)足微生物生長(zhǎng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要,有利于好氧微生物快速降解水體中BOD5。
2.1.3SS的去除效果
生物接觸氧化反應(yīng)工藝對(duì)SS的去除主要依靠填料上生物膜的接觸絮凝作用、微生物的吸附作用及生物膜生長(zhǎng)過(guò)程中分泌的酶和多糖類(lèi)物質(zhì)產(chǎn)生的絮凝作用。系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行階段SS的去除效果如圖4所示。
由圖4可知，進(jìn)水SS質(zhì)量濃度在330～400mg/L波動(dòng)，出水質(zhì)量濃度穩(wěn)定在10mg/L。SS去除率一直穩(wěn)定在96%以上。剛剛開(kāi)始運(yùn)行期間可能由于反應(yīng)器不太穩(wěn)定，導(dǎo)致去除率低一些，但是隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，去除率保持穩(wěn)定，表明反應(yīng)器中生物膜的生長(zhǎng)情況良好。
2.1.4氨氮的去除效果
系統(tǒng)中的填料促使水體中大量微生物得以附著，使系統(tǒng)中生物相更加豐富，形成了細(xì)菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物為主的微生態(tài)結(jié)構(gòu)。在生物處理過(guò)程中，亞硝化細(xì)菌將NH4+-N轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮，硝化細(xì)菌將亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，從而達(dá)到去除NH4+-N的目的。掛膜穩(wěn)定運(yùn)行階段反應(yīng)器對(duì)NH4+-N的去除效果如圖5所示。
由圖5可知，進(jìn)水NH4+-N質(zhì)量濃度一直穩(wěn)定在60mg/L左右，出水NH4+-N質(zhì)量濃度均保持在10mg/L以下，均符合出水排放標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行剛開(kāi)始一段時(shí)間NH4+-N除率出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，這可能是由于老化污泥的脫落使附著在填料上的微生物脫落，影響到了去除效果，但是由于老化污泥的量較少，所以影響不大。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，反應(yīng)器中世代較長(zhǎng)的硝化細(xì)菌能夠較好的生長(zhǎng)與繁殖，使硝化細(xì)菌成為反應(yīng)體系中的優(yōu)勢(shì)菌種之一，從而對(duì)NH4+-N的去除達(dá)到了很好的去除效果。
在掛膜過(guò)程中填料表觀特征變化如下：?jiǎn)?dòng)后，下部填料上出現(xiàn)少量淡綠色物質(zhì)，可能為藻類(lèi)；而后此種物質(zhì)有所減少。鏡檢后發(fā)現(xiàn)有漫游蟲(chóng)和個(gè)別鐘蟲(chóng)出現(xiàn)，但數(shù)量均不多；填料及出水中的泥腥味較大，且鏡檢發(fā)現(xiàn)有大量的累枝蟲(chóng)和部分線蟲(chóng)，這標(biāo)志生物膜已基本成熟[8]。
2.2消毒系統(tǒng)及污泥處理系統(tǒng)調(diào)試
經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，當(dāng)有效氯投量為10mg/L時(shí)，出水總大腸菌群數(shù)<2L-1，接觸40min后清水池內(nèi)總余氯≥3.5mg/L。
二沉池排出的污泥經(jīng)污泥泵打入污泥脫水機(jī)（電動(dòng)廂式壓濾機(jī)）。生物接觸氧化池每40天排泥一次，泥量約為2t，污泥含水率為99%，經(jīng)濃縮脫水后，污泥含水率降至75%。
2.3調(diào)試結(jié)果及出現(xiàn)的問(wèn)題
利用以接觸氧化池為核心部分的工藝可較好處理電廠生活廢水，系統(tǒng)獲得穩(wěn)定的出水效果，表現(xiàn)出良好的抗擊能力，處理后的排放水符合國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。
接觸氧化池運(yùn)行一段時(shí)間后，部分孔道被老化脫落生物膜所堵塞，造成短流，影響處理效果。另外曝氣用的穿孔管為無(wú)縫鋼管也容易發(fā)生堵塞影響運(yùn)行，清理維護(hù)工程量大，費(fèi)用高，如能采用半微孔曝氣器即能解決上述問(wèn)題。
3經(jīng)濟(jì)性分析
該系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行成本約為1.5元/m3，實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用約為3.2元/m3。這是由于處理水量為設(shè)計(jì)水量的45%左右，且電廠擴(kuò)建留有一點(diǎn)的發(fā)展余量，選用設(shè)備規(guī)格（如氧化風(fēng)機(jī)）偏大，電耗增加。按當(dāng)前系統(tǒng)出力，約160m3/d水回用于廠區(qū)綠化。按當(dāng)?shù)亟?jīng)營(yíng)服務(wù)業(yè)水費(fèi)為4.3元/m3計(jì)，每月可節(jié)省水費(fèi)5280元。并且該污水處理工程實(shí)現(xiàn)了最大程度地減輕對(duì)周?chē)h(huán)境的污染的目標(biāo)，符合國(guó)家節(jié)能減排的產(chǎn)業(yè)政策。
4結(jié)論
采用厭氧/接觸氧化/消毒工藝處理生活污水，對(duì)于COD、BOD5、SS、NH4+-N表現(xiàn)出良好去除率，并且提高污水的可生化性。消毒池內(nèi)消毒劑加藥量為10mg/L時(shí)，出水總大腸菌群數(shù)<2L-1。經(jīng)過(guò)污泥經(jīng)過(guò)處理后含水率約為75%。
設(shè)備選型偏大，運(yùn)行電耗高，還需進(jìn)一步提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
采用相應(yīng)的措施可以防止運(yùn)行中堵塞的問(wèn)題。
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