高濃度印染廢水集中處理污水處理廠運(yùn)行模式的探討
摘要：介紹了紹興污水處理廠春節(jié)枯水期、夏季高溫、高濃度污水以及污泥膨脹時(shí)這些不同情況下的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，尋找規(guī)律，保證了污水處理廠能在不同的運(yùn)行模式下能連續(xù)、穩(wěn)定、預(yù)處理經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：污水處理廠,運(yùn)行模式,研究
紹興污水處理廠承擔(dān)紹興市、縣兩地工業(yè)廢水和生活污水“集中處理，達(dá)標(biāo)排放”任務(wù)，其設(shè)計(jì)總規(guī)模為90×10m/d，其中一、二期工程為60×10m/d已建成投運(yùn)，通過技術(shù)改造后處理能力最大可達(dá)到70×10m/d，三期工程為20×10m/d。
1進(jìn)水水質(zhì)
從接納的污水構(gòu)成來看，紹興污水處理廠工業(yè)廢水所占比例較大，占到80%以上，工業(yè)廢水中，又以印染廢水為主，其比例占90%以上;從進(jìn)水水質(zhì)濃度來看，進(jìn)水COD普遍高于1000，污水濃度高，處理難度大;從水量波動(dòng)情況來看，進(jìn)廠工業(yè)廢水排放受行業(yè)生產(chǎn)淡、旺季影響，進(jìn)水波動(dòng)幅度較為明顯，高低水量比達(dá)到10:1，這勢(shì)必做好工藝控制，確保系統(tǒng)穩(wěn)定預(yù)處理。
2運(yùn)行模式的種類
通過對(duì)高濃度印染廢水的運(yùn)行分析總結(jié)，按照每年的季節(jié)不同而確定相關(guān)的運(yùn)行模式，主要分為春節(jié)枯水期運(yùn)行模式、夏季運(yùn)行模式、污泥膨脹運(yùn)行模式。通過對(duì)典型運(yùn)行模式的研究和確立，建立有效的應(yīng)對(duì)機(jī)制，有利于提高工藝調(diào)整的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，并為有針對(duì)性地處理類似突變情況積累一定的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。
2.1春節(jié)運(yùn)行模式
春節(jié)前后，大部分生產(chǎn)企業(yè)停產(chǎn)休假，工業(yè)廢水特別是印染廢水排放量急劇下降，而生活污水略有增加。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在進(jìn)入春節(jié)前一周，水量由較高水平逐漸降到20×10m/d，期間進(jìn)廠水質(zhì)相對(duì)較好，主要以印染為主，此時(shí)可按春節(jié)期間運(yùn)行模式進(jìn)行控制，以下以一期工程為例說明春節(jié)運(yùn)行模式的控制。
2.1.1春節(jié)期間水質(zhì)水量變化情況
春節(jié)期間生產(chǎn)企業(yè)排污量的急劇減少和居民生活污水略有增加，這就決定進(jìn)廠水質(zhì)將發(fā)生一定變化。從圖1.1可看，2008年～2009年春節(jié)水量、水質(zhì)的變化分別從距春節(jié)大致前10天左右開始下降，春節(jié)后10天左右恢復(fù)至節(jié)前水平。
圖1：2008年、2009年春節(jié)期間水量、水質(zhì)變化情況
從圖1可知，在春節(jié)來臨前，主要工業(yè)排污單位開始停產(chǎn)，水量逐步下降，一般經(jīng)過10天左右下降到最低水平，在最低水量維持10天左右，隨后各企業(yè)陸續(xù)恢復(fù)生產(chǎn)，水量慢慢上升，一般經(jīng)過5～6天時(shí)間恢復(fù)到節(jié)前狀態(tài)。水質(zhì)變化與水量變化同步，在水量處低谷時(shí)段水質(zhì)處較好水平，在水量達(dá)到較高時(shí)水質(zhì)污染程度相應(yīng)上升到較高水平。此規(guī)律在運(yùn)行幾年來基本相似，這能便于此階段對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的超前控制，盡可能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。
2.1.3春節(jié)生產(chǎn)運(yùn)行控制要點(diǎn)
2.1.3.1預(yù)處理系統(tǒng)加藥量控制
針對(duì)春節(jié)期間水量水質(zhì)變化特點(diǎn)，對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)加藥控制應(yīng)根據(jù)水質(zhì)變化情況進(jìn)行調(diào)整，以確保后續(xù)處理達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)又保持經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。進(jìn)廠水量在節(jié)前10天時(shí)開始下降，水質(zhì)也同步下降，因此加藥量需同步下降，直到停止加藥，當(dāng)進(jìn)水COD小于1000mg/L時(shí)，停止投加藥劑，當(dāng)然實(shí)際情況要根據(jù)生化出水水質(zhì)情況等情況來確定加藥情況;節(jié)后生產(chǎn)的恢復(fù)，一般時(shí)間為5-6天，一般情況下當(dāng)進(jìn)水COD大于1000mg/L時(shí)可以加藥，根據(jù)進(jìn)水的pH值及生化出水情況逐步加大加藥量，直到恢復(fù)節(jié)前情況。
2.1.3.2生產(chǎn)運(yùn)行控制要點(diǎn)
穩(wěn)流池、格柵：當(dāng)進(jìn)水量小于10×10m/d時(shí)，開啟1臺(tái)格柵;當(dāng)水量每增加10×10m/d時(shí)增加一臺(tái)格柵。
調(diào)節(jié)池：根據(jù)穩(wěn)流池的出水量，合理確定調(diào)節(jié)池的投運(yùn)座數(shù)及池內(nèi)攪拌器的開啟臺(tái)數(shù)，既保證調(diào)節(jié)池內(nèi)各點(diǎn)水質(zhì)均勻，同時(shí)保證系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。當(dāng)水量小于15×10m/d，保持一座調(diào)節(jié)池運(yùn)行，水量在15~30×10m/d時(shí)二座調(diào)節(jié)池運(yùn)行，水量大于30×10m/d時(shí)三座調(diào)節(jié)池運(yùn)行。
進(jìn)水提升泵房：春節(jié)前后，根據(jù)進(jìn)水量變化的特點(diǎn)，合理確定水泵的投運(yùn)臺(tái)數(shù)，當(dāng)水量小于5×10m/d時(shí)，一臺(tái)小泵并利用調(diào)節(jié)池液位進(jìn)行調(diào)節(jié);當(dāng)水量在5~10×10m/d時(shí)，一臺(tái)大泵，用變頻控制的實(shí)施水量的調(diào)節(jié);當(dāng)水量在10~15×10m/d時(shí),一臺(tái)大泵(變頻控制的)加一臺(tái)小泵。
預(yù)處理沉淀池：當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)還較高時(shí)，COD超過1000mg/L時(shí)，繼續(xù)保持加藥，但需及時(shí)下調(diào)加藥量，使出水COD穩(wěn)定在900～1000mg/L之間，同時(shí)做好排泥量的下調(diào)工作。預(yù)處理沉淀池投運(yùn)數(shù)量也根據(jù)進(jìn)水泵提升水量來定，當(dāng)提升水量小于10×10m/d，保持1座運(yùn)行，水量在10~20×10m/d時(shí)2座運(yùn)行;水量超過20×10m/d全部投運(yùn)。當(dāng)進(jìn)水COD低于1000mg/L時(shí)，不需進(jìn)行加藥，可作為一般的澄清池。
厭氧池：預(yù)處理沉淀池停止加藥后，厭氧池的進(jìn)水水質(zhì)較好，此時(shí)需適當(dāng)加大厭氧池的污泥回流量，使系統(tǒng)內(nèi)保持一定的污泥濃度，在進(jìn)水量低于20×10m/d時(shí)，停止向III組厭氧池進(jìn)水。在進(jìn)水量低于10×10m/d時(shí)，再關(guān)停I組或II組厭氧池，關(guān)停前先將污泥回流停止，并加大另一組運(yùn)行厭氧池的污泥回流量。
曝氣池：在處理水量小于10×10m/d，投運(yùn)1/3曝氣池，期間由于進(jìn)水水質(zhì)較好，系統(tǒng)產(chǎn)泥量相對(duì)較低，需停止剩余污泥排放，同時(shí)適當(dāng)加大回流量。停運(yùn)曝氣池保持“微曝氣”狀態(tài)，當(dāng)處理水量在10~15×10m/d,投運(yùn)3座曝氣池運(yùn)行，每隔3天做好切換。當(dāng)水量超過15×10m/d以上時(shí)，曝氣池全部投運(yùn)，供風(fēng)量根據(jù)溶氧情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，在春節(jié)后的恢復(fù)階段需適當(dāng)上調(diào)風(fēng)量，并進(jìn)行一定量排泥、將回流比逐漸控制到50%左右的水平。
二沉池：主要進(jìn)行水力復(fù)核，使表面負(fù)荷0.3，根據(jù)運(yùn)行曝氣池的情況調(diào)整二沉池的投運(yùn)數(shù)量。當(dāng)曝氣池全部運(yùn)行，且處理水量在15～20×10m/d時(shí)，兩組二沉池各投運(yùn)3座;當(dāng)曝氣池部分運(yùn)行時(shí)，處理水量在7～10×10m/d時(shí),對(duì)應(yīng)曝氣池的二沉池全部;當(dāng)曝氣池部分運(yùn)行時(shí)，處理水量在5×10m/d以下時(shí)，對(duì)應(yīng)曝氣池的二沉池2座或1座運(yùn)行。
2.2夏季運(yùn)行模式
夏季運(yùn)行中最顯著的特點(diǎn)是溫度過高，一般認(rèn)為在水溫高于39℃時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)入高溫運(yùn)行模式。除此之外，在春夏之交或夏秋之交，由于季節(jié)的變化印染企業(yè)將進(jìn)行較大幅度的調(diào)整，廢水的水質(zhì)將發(fā)生一定的變化，系統(tǒng)需及時(shí)進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整。
2.2.1夏季運(yùn)行模式特點(diǎn)
夏季運(yùn)行中最大制約因素是高水溫，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行帶來多方面的影響，具體表現(xiàn)在對(duì)微生物的影響、對(duì)水中溶解氧的影響、對(duì)二沉池及沉淀池的影響、對(duì)關(guān)鍵運(yùn)行設(shè)備及構(gòu)筑物和管線的影響。
2.2.1.1高溫運(yùn)行溫度變化情況
圖2：2009年曝氣池與生物氧化池水溫運(yùn)行曲線
從圖2為紹興污水處理廠2009年1月～11月曝氣池和生物氧化池日水溫變化曲線可見，二期水溫高于一期水溫，一般比一期高3～4℃，高溫季節(jié)一期水溫一般處在40℃左右，二期水溫一般在43℃左右，因此二期工程在夏季的運(yùn)行壓力更大。
2.2.1.2高溫運(yùn)行對(duì)微生物影響
任何一種微生物只能在一定的溫度范圍內(nèi)生存，在適宜的溫度范圍內(nèi)微生物能大量生長(zhǎng)繁殖，根據(jù)對(duì)溫度的不同反應(yīng)微生物可分為三大類，即低溫菌、中溫菌和高溫菌。
夏季曝氣池和生物氧化池溫度高達(dá)40℃以上，對(duì)微生物本身較為不利，主要體現(xiàn)在微生物的活性減弱，反應(yīng)速度減慢，對(duì)污染物的去除受到一定的制約。
2.2.1.3高溫運(yùn)行對(duì)DO影響
在一、二期工藝流程，核心部分均為好氧系統(tǒng)，而好氧系統(tǒng)中的微生物需要的是溶于水中的氧即溶解氧。
由于夏季氣溫高，氧不易溶解于水，因此，同樣質(zhì)量的空氣轉(zhuǎn)移到水中的溶解氧偏低，會(huì)引起供氧不足，因此需要通過增開鼓風(fēng)機(jī)來加大供風(fēng)量，加大風(fēng)量過程中使較大部分氧溢至空氣中，相應(yīng)運(yùn)行成本增加，對(duì)鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行壓力也較大。
2.2.1.4高溫運(yùn)行對(duì)二沉池、中沉池影響
高溫情況下，成層沉淀速度降低，二沉池易出現(xiàn)泛泥現(xiàn)象，從而導(dǎo)致SS升高。同時(shí)，微生物在二沉池內(nèi)的停留過程中代謝能力加快(包括反硝化)，往往會(huì)產(chǎn)生一定量的氣體，池面也時(shí)有小氣泡上浮，在小氣上浮過程中也使部分污泥伴隨上浮，降低沉淀效果。一些藻類也會(huì)利用水中的CO/HCO或空氣中的CO，在二沉池出水槽生成藻類，影響觀感。
2.2.2夏季運(yùn)行工藝控制要點(diǎn)分析
夏季運(yùn)行高溫的影響，一旦控制不當(dāng)，會(huì)對(duì)本來比較脆弱的好氧處理系統(tǒng)帶來較大的影響，造成處理系統(tǒng)效率的下降，因此夏季高溫季節(jié)的運(yùn)行，要把握夏季氣溫高和水質(zhì)季節(jié)性變化的特點(diǎn)，合理進(jìn)行運(yùn)行工況的調(diào)整。
2.2.2.1預(yù)處理參數(shù)控制
預(yù)處理部分主要是控制預(yù)處理出水的COD，一期工程中夏季運(yùn)行時(shí)段(2009年8～10月份)進(jìn)出水COD及加藥情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，具體見圖3。
圖3夏季預(yù)處理進(jìn)出水COD及加藥量變化曲線圖
2.2.2.2生化系統(tǒng)參數(shù)控制
供氧合理是好氧系統(tǒng)發(fā)揮最大效能的關(guān)鍵，既要做到供氧的充分又要防止供氧的浪費(fèi)，夏季高溫運(yùn)行時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)DO的檢測(cè)控制，對(duì)于一期好氧系統(tǒng)是推流式曝氣池，在確保曝氣池出水端DO在3～4mg/L以內(nèi)時(shí)，并使DO從進(jìn)水端到出水端表現(xiàn)一定的梯度;對(duì)于二期好氧系統(tǒng)是完全混合式的生物氧化池，因此池內(nèi)DO一般控制在3.0mg/L較為適宜。
2.3高濃度運(yùn)行模式
根據(jù)歷年進(jìn)廠水量水質(zhì)數(shù)據(jù)反映，紹興污水處理廠一年中進(jìn)水水質(zhì)高峰有二次，一次是春節(jié)后的3～5月份堿減量廢水高峰時(shí)節(jié);另一次是在中秋至春節(jié)前階段，進(jìn)水COD有一個(gè)較大的升高，同時(shí)伴隨水量的增加，這是秋季生產(chǎn)高峰，但時(shí)間相對(duì)較短，高濃度時(shí)節(jié)生產(chǎn)運(yùn)行調(diào)控也需高度重視。
2.3.1高濃度運(yùn)行模式特點(diǎn)
高濃度運(yùn)行模式的主要特點(diǎn)是水量大和污水濃度高，3~5月和春節(jié)前的2個(gè)月左右一、二期進(jìn)廠COD明顯高于其它月份約200mg/L左右。
2.3.2高濃度運(yùn)行模式運(yùn)行參數(shù)控制
高濃度運(yùn)行在預(yù)處理段要適當(dāng)提高加藥量及污泥排放量，在生化處理段要適當(dāng)提泥污泥濃度，并保持排泥順暢及和控制好DO，適當(dāng)加大回流比等措施。
2.3.2.1工藝控制要點(diǎn)
預(yù)處理加藥量的控制：在高濃度時(shí)將加藥量調(diào)整大左右，比其它平常提高10%左右，使預(yù)處理出水COD仍保持在900mg/L左右。
生化系統(tǒng)控制：污泥濃度3g/L左右、好氧系統(tǒng)回流比40%以上、好氧系統(tǒng)向厭氧系統(tǒng)回流比10%以上、汽水比大于12：1、有機(jī)負(fù)荷0.6～0.8kgCOD/kgMLSS·d或0.28～0.4kgBOD/kgMLSS。
2.4污泥膨脹運(yùn)行模式
污泥膨脹是活性污泥處理工藝運(yùn)行中的異常現(xiàn)象，運(yùn)行來一、二期處理系統(tǒng)發(fā)生的一系列膨脹現(xiàn)象均是由絲狀菌引起，因此在污泥出現(xiàn)膨脹時(shí)，主要是對(duì)絲狀菌進(jìn)行控制。當(dāng)然引起絲狀菌大量繁殖的原因較多，有此是多個(gè)因素結(jié)合在一起，做好控制也是污水處理中重要工作，污泥膨脹如發(fā)展嚴(yán)重，會(huì)使系統(tǒng)出水水質(zhì)變質(zhì)，污泥大量流失，達(dá)標(biāo)排放壓力大大增加，如能有效地進(jìn)行控制或及早采取有效措施，是為污水處理系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行增加保障，也是較為值得研究的內(nèi)容。
2.4.1污泥膨脹運(yùn)行模式特點(diǎn)
2.4.1.1水質(zhì)、污泥性狀變化
發(fā)生污泥膨脹前期，往往會(huì)有前兆，二沉池出水COD處較好水平(比平常下降10～20%)，出水SS僅為平常的50%，但污泥的SV30和SVI緩慢上升，由30%左右(SVI約100ml/g)快速上升，經(jīng)過3~5天左右，若不采取措施，SV30突升至85%左右，SV120由正常情況下的20%左右上升至60%以上，SVI超過200ml/g以上。在SVI過高時(shí)，污泥沉降會(huì)大大減慢，如未及時(shí)采取措施，會(huì)導(dǎo)致二沉池出水帶泥，影響生化出水水質(zhì)。但從圖4可看，在運(yùn)行中污泥膨脹控制較為方便，在較短時(shí)間內(nèi)能將污泥膨脹控制住，以保持處理系統(tǒng)穩(wěn)定，當(dāng)然在污泥膨脹不影響出水水質(zhì)時(shí)，對(duì)污染物的去除是較為有利的，如何進(jìn)行量的控制，是今后研究和摸索的方向。
圖42009年5-11月曝氣池SVI的變化
2.4.1.2生物相變化
從鏡檢來看，在污泥膨脹的過程中，生物相有明顯變化：
1)、膨脹發(fā)生的初期，微生物的種類和數(shù)量逐步減少，但活性仍較好，污泥結(jié)構(gòu)開始變差，絲狀菌的菌絲逐步伸出，隨后豐度逐步上升，由A級(jí)上升至D級(jí)，甚至E級(jí)。
2)、在正常情況下的活性污泥中，微生物種類、數(shù)量較多，有較多鐘蟲出現(xiàn)，但當(dāng)污泥將要膨脹時(shí)，突然鐘蟲數(shù)量銳減，但發(fā)育正常，有時(shí)還出現(xiàn)輪蟲，隨后絲狀菌數(shù)量明顯增加，產(chǎn)生污泥膨脹。
2.4.2污泥膨脹原因探討
絲狀菌污泥膨脹的產(chǎn)生主要是由于絲狀菌過度生長(zhǎng)造成的，此時(shí)菌膠團(tuán)細(xì)菌生長(zhǎng)受到一定程度抑制，絲狀菌處于優(yōu)勢(shì)。絲狀菌過度生長(zhǎng)原因是復(fù)雜的，是多種因素交叉作用的結(jié)果。
2.4.2.1水質(zhì)特點(diǎn)
在廢水生物處理工藝中，廢水的污染物成分與微生物的生理活性之間有著密切的關(guān)系。廢水的水質(zhì)組成是導(dǎo)致絲狀菌污泥膨脹的重要原因。當(dāng)廢水中可溶性有機(jī)物含量多時(shí)，易于發(fā)生污泥膨脹;微生物進(jìn)行正常的生長(zhǎng)與繁殖，除了需要碳源外，還需氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。氮、磷和碳之間的比例通常為BOD：N：P=100：5：1。當(dāng)廢水中氮、磷含量不足時(shí)，易于發(fā)生污泥膨脹;曝氣池內(nèi)混合液的pH值一般都保持在7～8之間，但當(dāng)混合液的pH值波動(dòng)較大時(shí)，易于發(fā)生污泥膨脹;水質(zhì)、水量的波動(dòng)，對(duì)微生物造成沖擊，由于絲狀菌表面積較大，抵抗能力比菌膠團(tuán)強(qiáng)，其增長(zhǎng)數(shù)量會(huì)超過菌膠團(tuán)，導(dǎo)致絲狀菌膨脹。
紹興進(jìn)廠廢水以印染廢水為主，具有COD、BOD5、pH及色度均很高的特點(diǎn)，成分復(fù)雜，廢水中含有染料、助劑、纖維等物質(zhì)，水質(zhì)水量波動(dòng)比較大，這是污泥膨脹發(fā)生的內(nèi)因。
2.4.2.2運(yùn)行工況因素
除了水質(zhì)特點(diǎn)外，生化系統(tǒng)的運(yùn)行工況(包括污泥負(fù)荷、水溫、溶解氧)也對(duì)污泥膨脹的產(chǎn)生具有直接的影響，這些因素錯(cuò)綜復(fù)雜交織在一起，使工況條件發(fā)生變化，導(dǎo)致發(fā)生污泥膨脹。
2.4.3污泥膨脹控制對(duì)策
由于紹興污水處理廠采用集中處理方式，不可能對(duì)進(jìn)水源頭大量的點(diǎn)源進(jìn)行限制，且進(jìn)水水質(zhì)隨市場(chǎng)形勢(shì)的波動(dòng)，因此只能根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行工藝調(diào)整，主要措施有增加缺氧單元，改變運(yùn)行方式、適當(dāng)控制污泥負(fù)荷、增加排泥量，縮短泥齡、及時(shí)調(diào)控溶解氧等。
3結(jié)論
典型運(yùn)行模式的研究，是對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)一步了解和掌握的過程，是為今后在運(yùn)行中遇到類似問題提供處理方法的過程，以便在系統(tǒng)遇到異常趨勢(shì)的萌芽狀態(tài)時(shí)，盡可的短時(shí)間內(nèi)將其消除，以確保系統(tǒng)“連續(xù)、穩(wěn)定、預(yù)處理、經(jīng)濟(jì)”。在原有典型運(yùn)行模式的基礎(chǔ)上，通過在日常運(yùn)行中的逐步摸索和研究分析，對(duì)工藝控制進(jìn)行階段性總結(jié)，以提高典型運(yùn)行模式的可操作性。
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