關(guān)鍵詞:污水處理運(yùn)營 污水處理外包 工業(yè)污水處理 污水處理第三方運(yùn)行 工業(yè)廢水處理 生活污水處理
【格林環(huán)保為您關(guān)注】近年來,國內(nèi)外對SHARON工藝、SND(同步硝化反硝化)等新型脫氮工藝的機(jī)理及實(shí)驗(yàn)室研究較多,但由于溫度、溶解氧等控制參數(shù)要求苛刻,工程應(yīng)用仍鮮見報(bào)道。
氣升環(huán)流反應(yīng)器由于其結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、能耗低、無需機(jī)械攪拌等特點(diǎn),在生物、化工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,其在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用與研究也逐步展開。但其受高徑比設(shè)計(jì)方式單一和曝氣方式等因素的限制,使得目前氣升式環(huán)流反應(yīng)器用于實(shí)際工程的很少。
本項(xiàng)目將總?cè)莘e為3400m3的多導(dǎo)流筒氣升環(huán)流反應(yīng)器應(yīng)用于處理規(guī)模為1800m3/d的高NH4+-N豆制品廢水處理工程改造,取得了良好的效果。反應(yīng)器高為15m,直徑為17m,占地面積約254m2(含基礎(chǔ)面積),內(nèi)含204根導(dǎo)流筒,反應(yīng)器總高徑比<1,反應(yīng)器連續(xù)進(jìn)水,實(shí)現(xiàn)了同步硝化反硝化,幾乎無NO2-與NO3-積累,TN去除率最高達(dá)98.8%,出水COD、NH4+-N等指標(biāo)均達(dá)標(biāo)。
1工程概況
杭州某豆制品廠在大豆煮漿、深加工等生產(chǎn)各類豆制品的過程中產(chǎn)生1800m3/d高COD、高有機(jī)氮廢水,原有設(shè)計(jì)水量為1500m3/d的調(diào)節(jié)池+UASB的廢水處理系統(tǒng)出水水質(zhì)已不能達(dá)到當(dāng)?shù)亍段鬯湃氤擎?zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ343―2010),必須進(jìn)行改造。
原系統(tǒng)運(yùn)行情況及排放標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。
原廢水處理系統(tǒng)中UASB反應(yīng)器在水溫為(37±1)℃、容積負(fù)荷為4~6kgCOD/(m3?d)條件下,對COd的去除率穩(wěn)定在90%以上,厭氧出水COD為800~1000mg/L,VFA(揮發(fā)性脂肪酸)為3~5mmol/L,CaCO3堿度為4200mg/L左右,沼氣產(chǎn)量為6000~7000m3/d。原UASB反應(yīng)器對NH4+-N、有機(jī)氮幾乎沒有去除效果,UASB出水NH4+-N高達(dá)210~270mg/L。由于廠區(qū)用地緊張,環(huán)保可用地僅為約360m2,新增的好氧系統(tǒng)需能去除廢水中殘余COd并脫氮。
2多導(dǎo)流筒氣升內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)原理
采用自行開發(fā)的多導(dǎo)流筒氣升環(huán)流反應(yīng)器,工作微元示意見圖1。反應(yīng)器內(nèi)部包含204個(gè)工作微元,罐體為鋼結(jié)構(gòu),內(nèi)涂環(huán)氧樹脂防腐,總高為15m,直徑為17m,總?cè)莘e為3400m3,有效容積為3000m3,占地面積為227m2,微孔曝氣軟管伸入導(dǎo)流筒頂端約1m,曝氣使導(dǎo)流筒內(nèi)含氣率升高,與筒外形成密度差,使反應(yīng)器內(nèi)沿導(dǎo)流筒自發(fā)形成內(nèi)循環(huán),內(nèi)循環(huán)量與表觀氣速、降流區(qū)總直徑等因素有關(guān)。反應(yīng)器采用PLC控制器自動控制連續(xù)進(jìn)水、間歇曝氣、間歇出水,曝氣、沉淀、出水時(shí)間均可在中控計(jì)算機(jī)或現(xiàn)場觸摸屏調(diào)節(jié),自動化程度高,運(yùn)行過程與CASS(循環(huán)式活性污泥法)工藝類似,但無需污泥回流設(shè)備,并有大比例回流稀釋,反應(yīng)器耐沖擊能力更強(qiáng)。反應(yīng)器沉淀時(shí)表面負(fù)荷為0.33m3/(m2?h),連續(xù)進(jìn)水對沉淀過程中泥水分離幾乎沒有影響。
利用變頻技術(shù)及調(diào)整曝氣支管上的蝶閥開度來控制溶解氧。在曝氣區(qū),異養(yǎng)菌利用氧氣將廢水中可降解有機(jī)物氧化為CO2和H2O,硝化菌將NH4+-N氧化為NO2--N或NO3--N,廢水循環(huán)向下至底部與原水混合時(shí)呈缺氧狀態(tài),菌膠團(tuán)中的反硝化細(xì)菌利用原水中的COd為碳源,將NO2--N、NO3--N反硝化為N2,剩余的COd和NH4+-N沿導(dǎo)流筒向上進(jìn)入好氧區(qū),實(shí)現(xiàn)整個(gè)反應(yīng)器中的同步硝化反硝化。由于沒有NO2--N、NO3--N的積累,在沉淀期內(nèi)也不會因?yàn)榉聪趸a(chǎn)生N2影響沉淀功能。底部缺氧區(qū)在沉淀時(shí)起到了污泥選擇器的作用,能有效抑制污泥膨脹。反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),采用較低的污泥負(fù)荷,污泥齡長,有利于硝化細(xì)菌的富集,且剩余污泥量少。反應(yīng)器主體與配套設(shè)備的主要參數(shù)如表2所示。
3多導(dǎo)流筒氣升內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器的啟動運(yùn)行
3.1反應(yīng)器的啟動
罐體試水和設(shè)備調(diào)試后,開始啟動多導(dǎo)流筒氣升內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器。由于前段有中溫UASB反應(yīng)器,好氧反應(yīng)器接納廢水常年穩(wěn)定在28~35℃,此溫度條件有利于培菌。
采用接種少量污泥方式啟動。將原水注入反應(yīng)器至工作高度,悶曝72h,COd濃度從11200mg/L降至4800mg/L后,向反應(yīng)器內(nèi)投加含水率為90%的好氧壓濾污泥約8t,反應(yīng)器初始MLSS為260mg/L左右。根據(jù)控制污泥負(fù)荷的不同,將培菌過程分為異養(yǎng)菌培養(yǎng)與硝化菌培養(yǎng)兩個(gè)階段。
在溫度適宜、溶解氧充足和較高的污泥負(fù)荷等條件下,異養(yǎng)菌能夠利用廢水中的COd和氧氣快速增殖,表現(xiàn)在反應(yīng)器內(nèi)MLSS持續(xù)增長,COd含量逐步下降。采用超越部分原水的方式補(bǔ)充好氧反應(yīng)器的碳源,用于異養(yǎng)菌的培養(yǎng)與反硝化。異養(yǎng)菌培養(yǎng)期反應(yīng)器內(nèi)COD、MLSS的濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖2所示。接種污泥對豆制品廢水適應(yīng)良好,反應(yīng)第二天廢水的COd濃度從4800mg/L降至3500mg/L,由于接種污泥量太低,反應(yīng)器內(nèi)有機(jī)負(fù)荷過高,導(dǎo)致活性污泥粘性物質(zhì)增多,反應(yīng)器產(chǎn)生大量白色泡沫,現(xiàn)場采用降低反應(yīng)器液位、噴淋消泡等手段消除泡沫影響,并保持曝氣充足,在第三天泡沫消失。前9天反應(yīng)器污泥負(fù)荷始終在1kgCOD/(kgMLSS?d)以上,9天后超越部分原水至反應(yīng)器以維持此污泥負(fù)荷,有利于異養(yǎng)菌快速生長。經(jīng)過14天的培養(yǎng),反應(yīng)器內(nèi)COd濃度降至400mg/L以下,MLSS升高至1500mg/L以上。
較高的污泥負(fù)荷滿足了異養(yǎng)菌快速增殖的條件,但是不利于硝化菌的生長。從第15天開始向反應(yīng)器內(nèi)逐步減少原水的超越量,增加厭氧處理出水量,厭氧出水COd濃度為800~1400mg/L、NH4+-N濃度為185~270mg/L,污泥有機(jī)負(fù)荷控制在0.2kgCOD/(kgMLSS?d)左右。此工況運(yùn)行情況如圖3所示。
初期MLSS呈緩慢上升趨勢,但較長時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行,至第25天時(shí)MLSS開始下降,而NH4+-N去除率也在此階段上升至50%,表明在較低污泥負(fù)荷下,氨氧化菌增殖至一定數(shù)量。到第30天時(shí),增大進(jìn)水量至設(shè)計(jì)水量并超越部分原水,污泥負(fù)荷升至0.5kgCOD/(kgMLSS?d),污泥濃度和NH4+-N去除率分別穩(wěn)定上升至3947mg/L和96.8%。為維持反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度穩(wěn)定,降低原水的超越量,將污泥負(fù)荷控制在0.25~0.35kgCOD/(kgMLSS?d),MLSS穩(wěn)定在3000~3500mg/L,反應(yīng)器進(jìn)入正常運(yùn)行階段。
3.2反應(yīng)器的運(yùn)行分析
經(jīng)過近400天的穩(wěn)定運(yùn)行,反應(yīng)器的最終運(yùn)行工況為:處理水量為1800m3/d,進(jìn)水COd濃度為800~1000mg/L,NH4+-N濃度為185~270mg/L,水溫為(31±3)℃,反應(yīng)器曝氣190min,沉淀與排水50min,曝氣時(shí)反應(yīng)器上層DO值維持在1.5~2.5mg/L,底部溶解氧濃度為0.5~1mg/L,沉淀時(shí)DO值約為0.5mg/L,污泥濃度控制在3000~3500mg/L,污泥齡約為45d,有機(jī)污泥負(fù)荷維持在0.16~0.2kgCOD/(kgMLSS?d),NH4+-N污泥負(fù)荷約為0.05kgNH4+-N/(kgMLSS?d),C/N約為4,對COD、NH4+-N的去除率分別為70%、95%,反應(yīng)器最大氨氧化速率為6.25mgNH4+-N/(L?h)。在曝氣與沉淀階段,廢水中NO2--N、NO3--N均小于0.5mg/L,絕大部分時(shí)間未檢出,證明反應(yīng)器中進(jìn)行著同步硝化反硝化,TN去除率約為98%。
氣升內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)功率密度為29.7W/m3,總運(yùn)行功率約為1884kW,平均電耗為0.84元/m3、人工費(fèi)為0.2元/m3、污泥處理費(fèi)為0.2元/m3,無藥劑費(fèi)用,直接運(yùn)行費(fèi)用約為1.24元/m3,整個(gè)廢水處理系統(tǒng)中好氧部分單位處理水量的占地面積為0.126m2/m3。
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