东莞市污水处理厂升级改造工艺路线初探模板.doc
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1、东莞市污水处理厂升级改造工艺路线初探摘要:针对东莞市38个污水处理厂实际情况,经过对现在城市污水处理厂常见二级处理工艺进行技术升级改造时可能采取深度处理工艺技术综合分析比较,推荐了NPR、CNR、人工湿地三种工艺作为尾水深度处理备选技术,提出了东莞市污水处理厂升级改造应优先采取CNR工艺,并可为中国不一样地域、不一样发展时期满足不一样水质需求进行污水处理厂工艺升级改造提供技术支持。关键词:东莞市;污水处理厂;升级改造;污水深度处理1 东莞市城市污水处理厂概况 以来,东莞市大规模地建设了城市污水处理厂。现在全市30多家城市污水处理厂普遍采取工艺为A2/O、氧化沟和CASS。污水处理厂出水水质均采
2、取城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918- )中一级B排放标准。即使这些污水处理厂投入运行后显著地缓解了东莞市河涌污染情况,不过按一级B标准排放尾水水质仍远劣于地表水类水质标准。在非雨季,东莞市内多条河涌和多个水库关键补充水源是城市污水处理厂尾水。这些河涌水质通常要求达成地表水或类标准。而城市污水处理厂排放尾水属于低碳源、高氮磷污水。在这种情况下,因为河涌和水库补充水水质很差,造成水体富营养化风险极大。尤其是东莞市工业十分发达,还会有工业废水排入市政管网系统,这就造成了污水处理厂尾水中肯定含有重金属等有毒有害物质,带来了新地表水污染隐患。尤其是作为备用水源部分水库,水质受尾水影响将会更大
3、。所以东莞市面临着污水处理厂技术升级改造问题。东莞市面临城市污水处理厂升级改造问题在全国普遍存在。现在中国各大城市全部建设了城镇污水处理厂及截污管网,不过依据中国环境监测总站全国环境质量情况数据,在中国七大水系197条河流 407个水质监测断面中,靠近城市周围河流水质普遍最差。这是因为中国很多城市污水处理厂在建设时,出于节省投资考虑,普遍采取较低排放标准,使得排放尾水中氨氮、总氮、总磷等指标高出地面水环境质量标准1020倍。另外,中国很多受纳水体生态系统已经遭到破坏,水环境容量很小,自净能力很差或完全丧失,不能有效地自净污水处理厂尾水中污染物,很轻易造成水质恶化。所以污水处理厂升级改造就十分必
4、需,应立即研发出适合于中国污水处理现实状况投资少、见效快工艺提升改造技术。2 中国污水处理厂升级改造采取传统工艺 2.1 普遍采取传统工艺及升级改造2.1.1 混凝沉淀过滤工艺(1)混凝沉淀过滤工艺特点混凝沉淀过滤工艺关键能有效去除污水中呈胶体和微小悬浮状态有机和无机污染物。从表观而言,就是能够有效去除污水色度、浊度及磷。混凝沉淀过滤只能够少许地除污水中部分有机物,但不能去除水中溶解有机物及氮。采取混凝沉淀过滤工艺关键是混凝剂选择,通常要经过试验筛选出适宜混凝剂和确定投加剂量。如要利用混凝法去除污水中有机物就必需大量投加混凝剂和絮凝剂。(2)作为升级改造工艺优缺点以采取A2/O工艺污水处理厂升
5、级改造为例,升级改造采取混凝沉淀工艺,改造后工艺步骤见图1(图中虚线框部分为工艺升级改造部分)。依据混凝沉淀过滤工艺特点,该工艺能够很好地去除SS及磷,但对氮及溶解性污染物去除效果较差。尤其是采取混凝沉淀作为深度处理技术时,工艺步骤较长,工程投资成本较高;工艺操作过程复杂、维护管理工作量大;因为混凝剂使用量大,还会产生大量含水率很高污泥,给污泥处理带来很大困难,同时还会显著增加处理成本、提升运行成本。图1 A2/O+混凝沉淀过滤工艺步骤2.1.2 BAF(生物滤池)工艺(1)生物滤池工艺生物滤池底部设有进水管和排泥管,中上部是填料层,填料顶部装有挡板并安装有出水滤头。其内设有回流泵用以将滤池出
6、水回流到滤池底部实现反硝化。置于填料层内空气管用于曝气供氧。生物滤池上部为好氧区,下部为缺氧区。污水处理厂二级处理出水和经过硝化后滤池出水根据回流比混合后经过滤池进水管进入滤池底部,并向上首先流经填料层缺氧区进行反硝化。填料上微生物利用进水中溶解氧和反硝化过程中生成氧降解BOD,同时,SS被填料及其上面生物膜吸附截留在滤床内,NH3-N发生硝化反应。流出填料层净化水经过滤池挡板上滤头排出滤池。选择生物滤池工艺对采取氧化沟工艺污水处理厂进行升级改造,改造后工艺步骤见图2。图2 氧化沟+BAF 工艺步骤(2)生物滤池工艺优点1)采取生物滤池对污水处理厂二级出水进行处理优点是在去除SS同时还能够有效
7、地去除污水中溶解性有机物和氮;2)生物滤池内生物量大,处理负荷高,水处理构筑物容积小,占地省;3)出水水质稳定,品质优良。(3)作为升级改造工艺缺点1)生物滤池对进水SS要求较高,理论上应确保 SS低于100mg/L以下,实际应低于60mg/L,不然会堵塞生物滤池,极难正常运行;2)生物滤池工艺水头损失大,进水出水升级改造部分二级出水 BAF 沉淀池氧化池消毒池二沉池格栅间图2 氧化沟+BAF 工艺步骤动力消耗大,造成运行成本增加;3)生物滤池工艺因为必需定时进行反冲洗,当多池并联运行时,必需自动化控制,造成维护管理工作量大,维护成本增加;4)工程投资较大。2.1.3 MBR工艺(1)MBR结
8、构及工作机理MBR是一个将污水生物处理和膜过滤技术相结合高效废水生物处理工艺。它把膜分离技术和生物技术结合起来,采取膜组件替换常规二级生化处理工艺中二沉池、砂滤、消毒等单元,用超(微)滤膜对曝气池出水直接进行过滤。常见一体式MBR结构图3。将膜组件直接置入生物反应器内,曝气器放在膜组件下面,经过真空泵进行抽吸,得到过滤液。MBR作为污水经二级处理后深度处理工艺步骤见图4。图3 一体式MBR结构示意图4 A2/O+MBR工艺步骤(2)MBR作为升级改造工艺优缺点MBR工艺关键优点是:1)对悬浮物去除率高,抵御污泥膨胀能力强,出水水质稳定,而且可去除部分细菌、病毒,是一个对原水处理后无须消毒工艺;
9、2)实现了悬浮固体停留时间(SRT)和水力停留时间(HRT)根本分离,运行控制愈加灵活、稳定,易于实现自动控制; 3)因为膜组件对混合液高效分离,活性污泥几乎没有流失,大大提升了曝气池中活性污泥(MLSS)浓度, MLSS可达成1020gL(好氧型),比传统MLSS浓度高出近10倍,提升容积负荷,设备占地省;4)SRT延长,有利于增殖缓慢细菌生长(如硝化细菌),可使硝化细菌在曝气池内积累,从而提升系统硝化能力,还能够提升难降解有机物降解速率;5)剩下污泥产生量少,污泥处理费用较低。MBR工艺关键缺点为:1)对悬浮物、有机物等去除效果很好,不过对N、P去除效果不够理想;2)因为膜生物反应器寿命较
10、短,膜更换成本高,造成设备维护费用较高;3)膜易污染,造成堵塞,必需定时采取化学药品清洗,造成操作过程复杂,运行成本升高;4)膜组件在运行时,为了确保膜表面不易被生物污染或堵塞,必需确保高汽水比(汽水比通常需25:1),这么造成了能耗升高,水处理成本增加。总而言之,中国现在对污水处理厂出水深度处理采取这些常规工艺技术,不管在操作运行管理,还是在工程投资,处理成本方面全部不够理想,所以,开发更为经济有效污水深度处理工艺技术含有十分关键意义。3 未来可能工程化应用新技术3.1 NPR工艺技术(1)NPR工艺机理 NPR技术是A2/O和BAF工艺技术有机结合。该工艺特点是高效地处理了脱氮除磷问题。N
11、PR工艺可分为两个主体生化段,第一主体生化段设置有厌氧段、缺氧段和好氧保持段三部分,和A2/O基础相同。污水在厌氧段释放磷、部分有机物进行降解,在缺氧段进行反硝化脱氮,同时去除大部分有机物。好氧段为氧保持段,不进行硝化反应,只进行部分有机物降解。好氧段出水经二沉池沉降处理后,进入第二主体生物段。该段安装有新型生物填料,对污水中有机物、氨氮、磷深入吸附和生物降解。生物滤池出水一部分排放,另一部分回流到前置缺氧反应池中进行反硝化。二沉池产生污泥一部分回流到厌氧段,另一部分剩下污泥排出系统后进行脱水处理。在NPR工艺中,大量有机物在缺氧段被去除;好氧段曝气时间仅为A2/O工艺曝气段1/5 1/4,短
12、时间曝气不产生硝化反应,仅去除剩下部分有机物;因为好氧段曝气时间缩短,污泥龄短,排出污泥中含磷量高,能够显著提升系统对磷去除率。其工艺步骤见图5。在NPR工艺中,生物滤池内无需设置缺氧区,仅设置好氧区,这么其操作过程和施工安装全部极其简单。图5 NPR工艺步骤(2)NPR技术优点1)NPR工艺好氧段和A2/O好氧段完全不一样, NPR工艺中好氧段实质上是溶解氧保持段,水力停留时间仅为A2/O工艺1/51/4,容积很小,对应降低了占地面积及工程造价;2)NPR工艺中好氧段因为不进行硝化,混合液中硝态氮极少,所以,在二沉池中几乎没有反硝化发生,也不产生N2,这么改善了污泥沉降性能,使污泥不易上浮,
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