MBR工艺在市政生活污水处理厂中污泥减量作用实践分析.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 21 日 作者简介:苏武(1992),男,彝族,云南凤庆人,本科,昆明城市污水处理运营有限责任公司,研究方向为污水处理运营管理。-86-MBR工艺在市政生活污水处理厂中污泥减量作用实践分析 苏 武1 杨学贵1 张亚宁2 孙 雁2 王进龙1 1.昆明市第四水质净化厂,云南 昆明 650000 2.昆明城市污水处理运营有限责任公司,云南 昆明 650000 摘要:摘要:通过分析昆明地区稳定运行 10 年的 MBR 工艺市政生活污水处理厂的污泥产量,对 MBR 的低泥量做定量核算和与其他常用工艺的产泥进行对比,得出 MBR 工艺产泥量比
2、设计规范低约 6.78%47.97%;MBR 工艺产泥量与其他工艺相比,比 A2O 工艺少 15%、比 ICEAS 工艺少 12%、比氧化沟工艺少 10%;对影响 MBR 工艺污泥减量因素进行分析,得出泥龄与产泥量负相关最大,MLVSS 次之;F/M 与产泥量正相关最高,水量与进水 BOD5 次之,进、出水 SS 及水温与产泥量相关性不强;模拟了 MBR 工艺的产泥系数,得出 BOD5 产泥系数为 0.44,SS 的污泥转换率 f为 0.37;MBR 工艺脱水污泥处置成本比氧化沟工艺低 10%、比 ICEAS 工艺低 11%、比 A2O 工艺低 14%,在“双碳”背景下,本文给出了 MBR 工
3、艺的污泥减量数值,为 MBR 工艺污泥减量作用在工程应用上提供指导性的参考依据。关键词:关键词:MBR 工艺;污泥减量;产泥系数;脱水污泥处置成本 中图分类号:中图分类号:X703 2021 年 2 月国务院发布的关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见(国发20214 号)指出建立健全绿色低碳循环发展经济体系是解决我国资源环境生态问题的基础之策。据统计 2019 年我国污泥产生量已超过 6000 万吨,由于污水产生量和污水处理率不断提高,污泥产生量仍将继续增加,预计到 2025 年污泥产生量达到 9000 万吨,这些污泥处理仍以填埋为主1。污泥处理处置以减量化、稳定化、无害化和资源
4、化为原则,其中源头减量则是最有效的手段,MBR(膜生物反应器)工艺相比其他工艺由于污泥龄长,可以在高容积负荷、低污泥负荷下运行,导致其剩余污泥产量低,在污泥源头减量方面具有优势。但是目前还未见 MBR 工艺污泥减量的定量研究或对比研究,缺少 MBR 工艺实际的污泥减量相关的具体参考数值,所以在 MBR 工程应用中很少将污泥减量处置成本考虑进去。本文结合 MBR 工艺的实际生产运行数据,深度地分析了 MBR 工艺污水处理厂的污泥减量效果及污泥减量具体数值和影响因素,为 MBR 工艺污泥减量作用在工程应用上提供指导性的参考依据。1 工厂情况介绍 本文选取了昆明地区某 MBR 工艺的市政污水处理厂(
5、简称“该厂”),该厂于 2010 年进行 MBR(膜生物反应器)工艺技术升级改造,设计处理规模 6104t/a,出水执行城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级 A 标准,工艺流程如图 1,该厂在工艺设计上无任何污泥减量设施。该厂膜池内的剩余污泥通过泥泵输送到储泥池,最后采用离心脱水机(型号:ALDEC G2-95,固体处理量700kg/h)进行脱泥,脱水污泥含水率低于 80%。离心脱水机上清液通过水泵回到生化池前端,脱水污泥经称重及测定含水率后运输至污泥处置厂进行最终处置。图 1 工艺流程图 2 运行期间工厂进水及出水 该厂进水为城区市政生活污水,纳污范围内人口密度变化不
6、大,由图 2 可以看出,20112020 年进水浓度能满足污水处理厂生化处理要求。其中进水 CODcr(283.5557.56)mgL-1、NH3-N(25.693.20)mgL-1、TN(33.714.73)mgL-1、TP(3.830.77)mgL-1、SS(223.8033.30)mgL-1。该厂 10 年期间稳定运行,出水水质稳定达标,出水 CODcr(12.974.08)mgL-1、NH3-N(0.430.12)中国科技期刊数据库 工业 A-87-mgL-1、TN(8.101.72)mgL-1、TP(0.180.06)mgL-1、SS(4.210.31)mgL-1,出水稳定满足GB1
7、8918-2002)一级 A 标准。图 2 运行期间进水(a)和出水(b)情况 3 按设计规范核算产泥量 根据室外排水设计规范(GB500142021)(以下简称规范)中给出的剩余污泥产量公式,结合该厂的水量、进水浓度、出水浓度、水温等实际运行数据核算出该厂的污泥产量。规范中给出产泥系数、转换率等参数不是定值,不同参数值的选取会计算出不同的产泥量,所以本文通过核算产泥量Xmin、Xmax,最后核算出该厂的干污泥产量范围。3.1 产泥量公式中变量参数的选取)(5.006.13213)(3.00200mineVTeSSSSQXSSQX (1)Kd2020时的衰减系数取最大衰减数 0.075 d-1
8、;f取 SS 的最小污泥转换率取值为 0.5 gMLSS/gSS;Y污泥产率取最小值为 0.3;T温度系数取最大值为 1.06;)(7.002.16.1713)(8.00200maxeVTeSSSSQXSSQX (2)Kd2020时的衰减系数取最小衰减数 0.040 d-1;f取 SS 的最大污泥转换率取值为 0.7 gMLSS/gSS;Y污泥产率取最大值为 0.8;T温度系数取最大值为 1.02;3.2 产泥量核算结果 根据 20112020 年运行数据,把水量、BOD5、SS及水温带入(1)(2)式进行计算,得出 120 个月的产泥量Xmin、Xmax,结果如图 3,Xmin均值为 221
9、吨/月,Xmax均值为 396 吨/月,按规范核算出该厂的产泥范围为 221-396 吨/月,可以说该厂在现有的进水条件和运行参数下理论产泥量应在此范围内。图 3 运行期间月均理论产泥量 4 实际产污泥量与规范核算产泥量对比 4.1 实际产泥量 在该厂在20112020年运行过程中剩余污泥经离心脱水机脱水后变为脱水污泥,脱水污泥经过磅秤称重及测定含水率后拉运至污泥处置厂,整个污泥拉运流程严格执行“三联单”制度。通过称重量和测定的污泥含水率来计算出实际产泥量。运行期间 X实际统计如图 4,统计 120 个月实际产干污泥量,月均产泥量 X实际为 206 吨/月。图 4 运行期间月均产污泥量 X 实
10、际 4.2 与规范核算产泥量对比 在 3.2 中通过规范核算出产泥量Xmin均值为221 吨/月,Xmax均值为 396 吨/月,但是在实际运行过程中的产泥量 X实际为 206 吨/月,低于规范中计算出来的最小值,说明采用 MBR 工艺具有污泥减量作2011年 2012年 2013年 2014年 2015年 2016年 2017年 2018年 2019年 2020年100150200250300350400450 CODcr SS TN NH3-N TP01020304050进水TN、TP、NH3-N(mgL-1)进水CODcr、SS(mgL-1)a2011年2012年2013年2014年20
11、15年2016年2017年2018年2019年2020年46810121416182022 CODcr TN SS NH3-N TP出水TN、SS、CODcr(mgL-1)b0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0出水NH3-N、TP(mgL-1)1642632092212974673783960100200300400500600700 月均理论产泥量Xmin(吨/月)月均理论产泥量Xmax(吨/月)01002003004005006007001532591972060100200300400500X实际 25%75%1.5IQR内的范围 中位线 均值 异常值中国科技期刊
12、数据库 工业 A-88-用。按式(3)计算得出减量值范围G 为 6.78%47.97%。该范围为 MBR 工艺的污泥减量值范围,但是其他常规工艺通过优化运行也能实现污泥的减量,单从数值上只能说明 MBR 工艺具有污泥减量作用,并未体现出在污泥减量方面的优势,还需进一步对比分析。%100XX实际XG (3)4.3 与行业中污水处理厂相比污泥减量情况 有研究实践表明,进入曝气池的悬浮颗粒物质除部分有机物质发生水解而液化外,仍有 40%60%将以剩余污泥的形式排出系统2,MBR 工艺能充分发挥膜生物反应器优势,利用膜组件将污泥全部截留,在好氧反应器内形成高污泥浓度,反应器内高污泥质量浓度可独立控制污
13、泥停留时间延长有机质降解时间,从而实现污泥的减量,另 MBR 工艺高 DO 有利于污泥减量,传统活性污泥反应器的溶解氧从 1.8mgL-1增加到6.0mgL-1时剩余污泥量从0.28 mgMLSSmg-1BOD5下降为 0.20mgMLSSmg-1BOD5,因此高溶解氧工艺在剩余污泥减量化和工艺运行效能的提高方面有很大潜力3,该厂膜池虽然有较大曝气,但是好氧池曝气小,利用回流比为 350%的膜池到好氧池回流液中携带的溶解氧提供好氧硝化反应,DO 对污泥减量作用不明显。有调研指出,我国城镇污水处理厂污泥产率平均值为 1.62 tDS10-4m3,BOD5污 泥 产 率 平 均 值 为1.34kg
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