曹立业,苏炜
(1.山东省轻工业设计院,济南250010;2.山东博控机电有限公司,济南250010)
锦州滨海新区西海污水处理厂于2009年建设完成,设计处理规模40 000t/d,采用A/A/O生化处理工艺,服务范围为滨海新区渤海大道以西区域。原工艺流程如图1所示。
图1 A/A/O生化处理工艺流程
本项目原设计进水水质如表1所示。
表1 原设计进水水质mg/L
本项目原设计服务范围内排放的污水中,工业污水比例约为60%,生活污水比例约为40%,进水水质B/C(B为生化需氧量BOD5;C为化学需氧量COD)为0.5,属于较易生化废水,且污水中炭、氮、磷营养较均衡。因此,本项目原始设计按照常规工艺进行设计,采用传统的A/A/O处理工艺。但随着锦州滨海新区的逐步建设发展,开发区的定位与规划也随之发生了变化。目前,锦州经济技术开发区已经由省级开发区升级为国家级经济技术开发区,是辽宁省西部唯一的国家级开发区。
目前,污水处理厂接纳的污水中,工业废水占比达到90%以上,只有少量的生活污水。工业废水主要包括:光伏废水、机械加工废水、粮食加工废水、煤炭及其他货物储运废水等,由于工业生产不稳定,导致废水排放不稳定,原有工艺流程难以适应[1]。
原污水处理厂一期工程建设规模为40 000m3/d,生化段分为2个单元,每个单元处理能力为20 000m3/d。但目前实际进水量已超过20 000m3/d。随着滨海新区的日益发展,至2025年水量可达到60 000m3/d。因此,现有污水处理厂设施已不能满足处理要求,急需进行扩容改造。
由于进水中悬浮物比设计值高,进水悬浮物较细密,静置易沉淀,累积在生化池中,导致生化池内活性污泥比重变大,长期淤积在生化池底部,不但影响曝气器的充氧效率,还导致出水水质波动,对出水稳定达标排放影响较大[2]。
从本项目进水水质及实际运行状况来看,扩容改造工程的主要任务如下:(1)改造生化系统。提高生化段生物脱氮除磷的能力,针对性地增加缺氧池池容和外加碳源投加措施,提高总氮去除效果,并对原有设备设施进行维护,改善好氧池曝气效果。(2)改造深度处理系统。原有深度处理系统采用平流式二沉池,表面负荷较大,池型不合理,SS去除率较低。本次改造采用磁加载絮凝沉淀工艺,去除难生物降解的COD、SS和总磷。
由于西海污水处理厂进水悬浮物较高,原平流沉淀池SS去除率效果不佳,本次改造深度处理系统采用磁絮凝沉淀池工艺。磁絮凝沉淀池主要包括:磁粉投加模块、磁絮凝反应模块、污泥快速沉降分离模块、磁粉回收循环利用模块、混凝剂制备存储以及定量投加模块和智能自动化控制模块6部分组成。
根据混凝沉淀的反应原理,投加混凝剂的目的是改变胶体或悬浮颗粒的表面电荷性质,使胶体或悬浮颗粒的吸引能大于排斥能而促进胶体或悬浮颗粒凝聚。加入高分子絮凝剂的目的是通过架桥作用使絮体凝聚。相关文献中对磁絮凝的反应机理也进行了阐述,含磁粉絮体的形成与不含磁粉絮体的形成过程基本一样,都是在混凝剂的作用下完成[3]。对磁粉颗粒表面电位的测试结果证明,磁粉颗粒表面呈现负电性属性。含磁粉絮体的形成过程为:首先投加的混凝剂进行水解,水解产生的正离子因为吸附电中和作用集聚在带有负电荷的悬浮颗粒和磁粉颗粒周围,然后因为静电斥力的消失或减弱,通过悬浮颗粒与磁粉颗粒之间以及它们自身之间的范得华引力逐渐吸引变大;最后,通过高分子絮凝剂的架桥连接作用逐步将形成的絮体变成更大密度的絮团,从而使水中的悬浮颗粒沉淀。从这个过程可以看出,有磁粉参与的磁絮凝反应与没有磁粉参与的絮凝反应没有本质区别,磁粉颗粒与其他的悬浮颗粒或胶体一样,混凝剂的反应机理对它同样是有效的,过去的混凝反应理论同样对加磁絮凝反应具有较强的指导作用,其他强化混凝反应的措施也都适用于促进加磁絮凝反应。
采用磁絮凝反应工艺处理污水时,应充分考虑污水的水质特点,选择合适的混凝剂,然后投加磁粉颗粒作为载体强化絮凝反应过程。由于投加的磁粉颗粒密度较大,投加后可有效增加絮体密度,提高絮体沉降速度,这样就相当于变相增加沉淀池的表面负荷,经测算表面负荷可增大2~3倍。磁絮凝沉淀池对比传统混凝沉淀池,减小用地面积,节省了土建投资。
沉降后含有磁粉颗粒的絮体在池底污泥斗中形成剩余污泥,污泥经过磁鼓吸附后,将絮体中的绝大部分磁粉分离回收,然后重新投加到污水中,进行再次循环利用。
山东省广饶某污水处理厂提标改造工程,设计规模:平均水量60 000m3/d,2组并联运行,工业混合污水占比高达70%,经过生化处理后进入加磁絮凝沉淀池池进行深度处理。工程目标:去除COD、SS、TP。实际运行效果:COD、悬浮物、总磷P等指标均稳定达到一级A排放标准。
设计规模:已有20 000t/d磁絮凝沉淀池,新建二期磁絮凝沉淀池按40 000t/d规模实施。表面负荷:20~40m3/(m2·h);沉淀池停留时间HRT=20min;磁粉回收率≥99%;装机功率:28kW/套。
主要构筑物如表2所示。
表2 二期工程主要构筑物表
针对锦州滨海新区西海污水处理厂进水水质特点及现状工艺流程,本次改造设计采用磁絮凝沉淀处理工艺配合生化系统改造,可有效解决污水处理厂出水水质不稳定的问题。
另外,污水处理厂运管人员应加强监管污水进水水质,杜绝对污水厂运行有较大影响的污染物,如SS、色度、有毒有害物质等超标污水进入污水处理厂。结合本次改造工程,补充完善仪表和自控系统,增加在线MLSS仪、在线DO仪、在线ORP仪等过程仪表,及时掌握工艺运行参数,实现全厂实时监控和自动运行。