城市污水处理中的工艺运行优化

城镇供水.水处理技术与设备.CITYAND TOWN WATER SUPPLY城市污水处理中的工艺运行优化张志军(邯郸市市政污水处理有限责任公司，河北邯郸056002)摘要:由于实际进水水质与设计值有偏差,造成采用改良氧化沟工艺的邯郸市西污水处理厂，运行管理困难且费用较高。针对该厂的实际运行情况,探讨了曝气系统的DO、MLS. 泥龄等运行参数的控制问题，并对各参数进行了分析、优化调整。结果显示:该厂好氧区出水DO控制在2.5~3.5mg/L，缺氧区D0控制在0.3~0.7mg/L时，可保证良好的除磷效果;将MLSS控制在5000mg/L左右，并通过排泥将泥龄控制在16~ 19d .左右时,氧化沟系统可在最低运行能耗下获得最优硝化、脱氮效果;避免过多的硝酸盐随回流污泥进入厌氧选择池也是该系统工艺控制的关键，适宜的进水BOD3/TN比值以及稳定可靠的反硝化控制,可进一步提高该系统的处理效果,尤其是脱氮效果。关键词:改良氧化沟;脱氮除磷;优化控制邯郸市西污水处理- -期工程是经国家 发改委批准的处理,最终进行填埋或制肥。改良氧化沟的主要构立项，河北省利用世行贷款建设的城市基础设施项目筑物及设计参数见表1。平面图见图1。之一。采用改良型推流式氧化沟工艺，建设规模为处2.工艺控制理能力10万m/d,其中生活污水约占65%，工业废水改良氧化沟工艺是集有机物降解、脱氮.除磷3 E约占35%。该工程于2004年5月建成投产。受收水管种功能于一体的生物处理技术,因此该工艺的运行控网及收水率制约，目前实际处理量为8.5 x 10'm'/d。制应同时满足各项功能的要求。针对该厂的进水水质该厂主要处理邯郸市京广铁路东北部和铁路以西区域特点,在总结氧化沟工艺长期运行控制经验的基础上,的生活污水及该区域内的部分工业企业生产废水，服得出了具体的优化控制方式。务面积约50km',服务人口约45万人，2020年 规划收2.1 对曝气系统DO的控制集污水量为20万m/d,分两期实施。运行实践表明，在该改良氧化沟脱氦除磷工艺中,由于生物除磷该污水厂的出水水质始终优于《污水综合排放标准》(本身并不消耗氧气,故实际供氧量只需考虑以下三部GB8978- -1996)的二级标准，已达到了设计要求。分:脱碳需氧量、硝化需氧量及反硝化产氧量。在该1.工艺流程厂的实际运行控制中,各段曝气量- -般是根据在线DO该厂采用的改良氧化沟工艺，将氧化沟和厌氧选仪和便携式DO仪的监测值,通过调整曝气转碟开启台择池合建为-一个处理单元,它是-一个多沟串联系统，数或叶轮转速来控制的。经长期的运行实践可得出各分为两组，每组8个廊道,共安装24台转碟曝气机，其区DO的控制范围:氧化沟内MLSS较高(-般可达到中单.双速转碟各12台,在各沟道内交替均匀布置。4000~ 5800mg/L),一般保持缺氧区DO为0.3~0.7进水与回流污泥在厌氧选择池内均匀混合后进入氧化mg/L，好氧区DO控制在2.0~3.2mg/L， 若太低会沟,在沟内往复循环流动。由于该氧化沟工艺独特的抑制硝化作用,太高则会使DO随回流污泥进入厌氧沟型和转碟曝气机的布置方式,为有机物的去除和脱区,影响聚磷菌的释磷,而且会使聚磷菌在好氧区消耗氮除磷创造了良好的宏观和微观环境，使得该系统最过多的有机物，从而影响对磷的吸收。从实际运行效终能获得稳定、优良的出水水质。氧化沟出水进入中r芬的险咪加用-始终能保持在较高心进水周边出水的辐流式沉淀池,进行泥水分离后,其的水YH中国煤化工DO的有效控制，尤出水一部分排放至厂区北部输元河，另-部分通过抽其是CNMH G_3.5mg/L, 当混升泵站及管路排入市内沁河，做为景观用水。污泥通合液进入二沉池完成泥水分离后,充足的DO保证了聚过剩余污泥泵房排入污泥浓缩池及脱水机房进行相应磷菌能将磷牢牢地聚积于体内而不释放于水中,最终城镇供水NO.7 200923城镇供水零CITYAND TOWN WATER SUPPLY●水处理技术与设备.西污水处理厂主要构筑物及设计参数表1排除的剩余污泥量越多,即泥龄越短，对磷的去除率就构筑物名称数量参会越高,但加大排泥量必然会导致MLSS降低。在实粗格栅间|座棚条问隙20m，宽度10m际运行控制中,发现适当地减少排泥量,即提高MLSS,进水梨房1座12x65417m'/h细格蛋间1座12X12m操条向敞6m,宽度8om结果反而对除磷更为有利。该厂MLSS为4500mg/沉砂池2庵直径4.87m. 地操5417m/hL(设计值)左右时的除磷效果并不是很理想,经过调整5.05m并尝试逐渐减少排泥量,将MLSS提高至5000mg/L左厌氧选择地1座4格、水深4.停雷时间Ih.流量4167/h4200工右时发现除磷效果更好,也相应地保证了系统较好的侨留时间17.3h.污泥产本0.8kg5/EkgBCD0.污.硝化、脱氮效果,当然MLSS也不能过高,在实际运行氧化沟座池宽7.5m.水豫4泥负荷0.0625 ko80V1Mgs d.客积负葡0. 25中有时因受季节影响造成不能正常排泥,沟内MLSS曾单他喜36000'一度增至7000mg/L以上,并导致局部出现污泥膨胀现剩余方能泵房1座 |9x8a制余诧量14405/0青水奉9.%.最大问流象,所幸出水水质未曾受到影响,只是运行能耗相应增比100% .祝淀施4座直径45.水深如_ 水力停商1. 7h.表血负荷0.85m/r.h加(约15%~ 20%)。因此,在实际运行控制中，应尽可污泥浓鱣池2座 |直径20m.池边水水力停留16. Th.污泥閻体龙面负街45g5/t.h能将MLSS控制在5000mg/L左右,以使氧化沟系统在排溉泵房| 1廉6Xmf馄曩1048D5/d0含水率97.54.工作时间最低运行能耗下获得最优处理效果。调整MLSS前、24h/d_后处理效果的对比见表2.污混脱水机庞| 1座|24X10m干混量140eD/d含水奉97.%。工作时间MLSS调整前、后对TN. TP去除效果的对比表2NH'rNTP|项MLSS进水|出去除进水出水去除目(mg(mg | (mg'|率% (mg | (mg|事% (mg (mg1#$丰@|单%L)L单%03#数4500 19.545.770.4747.3025.42 46.263.161.12 |64.56回氧化沟值500020.07↑ 3.2582.9649.89 23.76 52.38 I 2.7 s I 0.39 I 85.82中-电5#刀林2.3对泥龄和排泥的控制$6生物脱氮过程-般要求有较长的泥龄,而生物除磷是通过排除富磷的剩余污泥来实现,故不得不维持主$4#较高的污泥排放量,系统的泥龄也不得不相应地降2#$丰0低。一般是将泥龄控制在一一个较窄的范围内,以兼顾脱氮与除磷的需要。基于此，为取得较好的脱氮除磷泥泵房效果,该氧化沟系统的泥龄采用18d(实际泥龄控制在图中: H1单逮曝气转碟f双速曝气转碟16~ 19d)以保持较高的MLSS，-般TN, TP的去除-水流方向由水下推动暑∞搅拌暑率可分别达到45% 75%以 上。在排泥控制过程中,除图1改良氧化沟单组沟平面示意了用泥龄核算排泥量外,还需保持系统中稳定的MLSS确保了良好的除磷效果。和MLVSS，一般应通过排泥使MLSS保持在46002.2 对MLSS的控制~ 5400mg/L、MLVSS保持在2300~ 2700mg/L。在在运行过程中,经监测分析发现该厂的MLSS偏实际运行过程中,按上述范围进行操作控制，均能获得高,一般为4000~ 5800mg/L，有时甚至高达6000稳定、优良的出水水质。mg/L以上。在这种情况下,由于提高了沟内的活性2.4 BOD/TN和BOD,/TP污泥浓度,降低了有机负荷，相应地延长了污泥龄,为硝化菌的比例与污水的BOD3/TN值相关。 从硝化菌的生长提供了有利条件,最终也获得了较好的理论上讲,当污水的BOD2.86时,有机物即可脱氦效果,因此较高的MLSS对硝化、脱氮过程较为满足中国煤化工;际上并不是所有的有利。然而同时也发现，系统中TP也得到了较好的BOD| YHC N M H G际运行中应控制其值去除，两者间并没有出现矛盾关系。其原因可能是污>4.0".硝化则与BOD负荷有关。有资料显示,BOD3泥中的聚磷菌数量也相应增加。传统除磷理论认为，负荷<0. 15kgBOD/(kgMLSS*d)时,处理系统的硝化24城镇供水NO.7 2009城镇供水_●水处理技术与设备.CITYAND TOWN WATER SUPPLY反应才能顺利进行。在实际操作控制中,-般将该厂达标。运行中发现，2008年4月 底，由于配套管网收集氧化沟系统的污泥负荷保持在0.06~ 0.13kgBOD3/水量增加,使得该氧化沟系统的进水水质、水量发生(kgMLSS.d)左右,硝化率> >70%。污水生物脱氮除磷突变,加之后期雨季的影响,对氮的处理效果有所降工艺中厌氧区有机基质的含量、种类及其与微生物低,但其出水仍可达标。营养物之间的比例关系(主要指BOD,/ TP)是影响聚磷4、结语菌摄磷效果的一个不可忽视的控制因素，其值越大则对改良氧化沟系统的DO、MLSS、 泥龄等运行参释磷效果越好,对后续除磷越有利,尤其是进水中易降数进行了分析、优化调整,使该工艺具有良好的去除解有机物的含量越高越好。有研究表明,若要使出水有机物及脱氮除磷效果。在实际运行过程中借助PLC中磷含量控制在1.0mg/L以下，进水中BOD3/TP应系统,使整个系统易于操作管理,最终确保了出水达标控制在20~ 30。通过实际运行控制发现，该厂进水水排放。质(BOD/TP=54、BOD3/TN=3.4)可保证BODz/TP①由于该厂采用改良氧化沟独特的设计构造和>20，而BOD/TN<4， 因此除TN外，其他参数均能转碟曝气机的布置形式，其对COD、 BOD3, SS、很好地满足系统运行需要。NH+,-N、TP的去除效果均较好,去除率分别达到3.运行效果88.38%、91 .30%、95.47%、 71.51%、 87.76% ,出水邯郸市西污水处理厂的设计及实际进、出水水质水质远远优于设计要求。如表3所示,主要设计参数及2007年实际运行参数见表②该系统脱氦除磷的效果在很大程度上取决4于对DO的控制,由于该厂氧化沟内MLSS较高(一邯郸市西污水处理厂的设计及实际进、出水水质表般可达到4000 ~ 5800mg/L),一般保持缺氧区DO为_ ... 进水水质(mgL .._ _出水水质(mgl ").去降事(整0.3~0.7mg/L,好氧区DO的经验值是2.0~ 3.2mg/嗽设计值中站|设计值i计t 期639-89 1845309一T2859130L。实际运行时,还应根据进水水质波动情况,进一步COD 45089-751 353 s 12013-894178.38加强对DO浓度的控制调整,以保证在最佳的处理效果NH'N 25 1 57-34.85 23.69 ≤25 I 0.22-24.75 I 6.基础_上节约运行费用、降低能耗。27-94.82 53.1823-4550 26.00.06~-0.65 工0.42 367 87.76 ]③运行中对氧化沟内的MLSS要进行严格控制(该主要设计参数及2007年的实际运行参数表4值最佳范围为4600~ 5400mg/L),并通过排泥将泥龄巧泥负尚控制在16~ 19d左右,以强化氧化沟系统的脱氮除磷效钙罷目湍|供(赚MLsS| OgBOD .rm.a说赖灿| HRT比%)， (kgOxb)| (mgL')| g'MLSS果。.d1)12.40.0694④避免过多的硝酸盐随回流污泥进入厌氧选择池目前该厂所接纳的城市污水中约65%为生活污也是该系统工艺控制的关键，适宜的进水BOD3/TN水，2008年部分月份的实际运行结果见表5。比值以及稳定可靠的反硝化控制也非常重要,这可进2008年1月~8月进.出水水质和水量表5一步提高该系统的处理效果,尤其是脱氮效果。CODT BOD;ssNH'.-NTNTP水量(mg.L") . (meL") (mg+L')(mgL) . (mg.L") (mg.L1) .m'd"参考文献:进本出水进水|出水进水出sI.[1]陈锐,张志军.邯郸市沁河退污还清工程介绍[].给水排水,2007,0.19 I 52.81 23.25 3.96 0.1133 (2):51-54.374520398 23 173 7 1 419 1018.47 0.86 [50.1423.91 3.08 I 0.03][2]李思敏,李艳平等。 改良型氧化沟工艺处理城市污水的优化控制4 74670|27421239220313.960.13[D].中国给水排水，2008, 24 (10) : 91 - 94.[3]郑兴灿，李亚新.污水除磷脱氮技术M].北京:中国建筑工业出[ 881290412 I 31 242 84021326.3318.3260.5741.025.04 0.14]版社.1998.由表5可知，该处理工艺运行稳定,出水水质均能中国煤化工MYHCNMHG城镇供水N0.72009 25