除磷劑生產(chǎn)廠家A/O+MBR工藝對(duì)鹽化城污水廠提標(biāo)改造的中試研究

　　除磷劑生產(chǎn)廠家A/O+MBR工藝對(duì)鹽化城污水廠提標(biāo)改造的中試研究

　　除磷劑廠家A/O+MBR工藝對(duì)鹽化城污水廠提標(biāo)改造的中試研究。通過采用A/O+MBR工藝對(duì)某鹽化工業(yè)城污水處理廠水解酸化池出水進(jìn)行處理，與現(xiàn)有生化工藝進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)證明，A/O+MBR可以有效提高系統(tǒng)對(duì)TN和TP的去除率，均能達(dá)到72%左右，出水TN滿足提標(biāo)要求;出水TP進(jìn)一步降低，減少后續(xù)化學(xué)除磷的成本。該工藝具有自動(dòng)化程度高，出水水質(zhì)好且穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。

　　某鹽化工業(yè)城是以鹽化工為基礎(chǔ)，以化工、農(nóng)藥、醫(yī)藥中間體等產(chǎn)品為主體的化工園區(qū)。鹽化工業(yè)城污水處理廠主要采用“一級(jí)多元催化氧化池+水解酸化池+A/O+二沉池+二級(jí)多元催化氧化池”的處理工藝，其中廢水經(jīng)處理后達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，目前運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。但考慮到遠(yuǎn)期發(fā)展，排放標(biāo)準(zhǔn)會(huì)提高至《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，而現(xiàn)有處理工藝無法保證出水各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

　　因此在針對(duì)現(xiàn)有工藝段分析后發(fā)現(xiàn)，目前工藝對(duì)于TN和TP的去除存在一定問題：(1)由于現(xiàn)有缺氧池的不穩(wěn)定性，反硝化效果不穩(wěn)定，導(dǎo)致出水TN不穩(wěn)定，超出GB18918—2002一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的情況時(shí)有發(fā)生;(2)來水水質(zhì)變化較大，二沉池偶爾會(huì)出現(xiàn)較多浮渣隨出水流入下級(jí)處理單元的情況，且二沉池出水TP偏高，絮凝終沉池雖可通過物化反應(yīng)保證最終出水達(dá)標(biāo)，但TP偏高會(huì)增加運(yùn)行費(fèi)用。

　　現(xiàn)采用“A/O+MBR”工藝進(jìn)行中試，研究并論證該工藝在鹽化工廢水處理中應(yīng)用的可行性。膜生物反應(yīng)器(MBR)是高效膜分離技術(shù)與活性污泥法相結(jié)合的新型水處理技術(shù)，在混合液中膜的應(yīng)用取代活性污泥法中的二沉池，內(nèi)置的膜組件對(duì)污泥具有高效截留作用，微濾甚至超濾膜對(duì)廢水中大分子難降解有機(jī)物具有攔截作用，提高了其生化反應(yīng)水力停留時(shí)間。

　　一、實(shí)驗(yàn)方法

　　01、實(shí)驗(yàn)進(jìn)水水質(zhì)

　　以該鹽化城綜合污水處理廠水解酸化池出水作為本中試實(shí)驗(yàn)的進(jìn)水，由于園區(qū)來水水質(zhì)波動(dòng)較大，故水解酸化池出水水質(zhì)波動(dòng)也較大，其中COD 50~330 mg/L、NH3-N 11~120 mg/L、TN 25~140 mg/L、TP 1.1~9.0 mg/L。本項(xiàng)目原水中含有大量難降解物質(zhì)，同時(shí)企業(yè)排放的廢水均經(jīng)過預(yù)處理，可生化性差。綜合污水處理廠前處理工藝采用“多元催化氧化+水解酸化”，降解部分難降解物質(zhì)的同時(shí)提高廢水的可生化性。

　　02、實(shí)驗(yàn)裝置

　　實(shí)驗(yàn)裝置平面圖見圖1，剖面圖見圖2。

　　圖1 實(shí)驗(yàn)裝置平面圖

　　圖2 實(shí)驗(yàn)裝置剖面圖

　　本中試裝置為“A/O+MBR”一體化設(shè)備，設(shè)計(jì)處理水量為1 m3/h。總水力停留時(shí)間(HRT)為14 h，其中缺氧段2.8 h，好氧+MBR段11.2 h;好氧池氣水比為20:1，混合液回流比控制在300%~400%，實(shí)驗(yàn)過程中根據(jù)實(shí)際情況補(bǔ)充一定量的外加碳源，保證脫氮效果。好氧池曝氣量通過在線溶解氧儀控制。

　　池體采用304不銹鋼焊接制成，缺氧池安裝攪拌機(jī)，好氧池安裝可提升式硬連接微孔曝氣器，好氧池后端安裝MBR，代替?zhèn)鹘y(tǒng)二沉池，能保證好氧池較高的活性污泥濃度，大幅度提高有機(jī)負(fù)荷。MBR采用浸沒式平板膜，有效膜面積90 m2，膜孔徑0.1 μm，膜材質(zhì)為聚偏氟乙烯(PVDF)。

　　03、水質(zhì)分析方法

　　在中試過程中主要對(duì)廢水中的COD、NH3-N、TN、TP、溶解氧、pH等進(jìn)行檢測(cè)，每天1次定時(shí)取樣，溶解氧及pH通過在線溶解氧儀和在線pH計(jì)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，COD采用重鉻酸鉀法，NH3-N采用納氏試劑法，TN采用堿性過硫酸鉀消解法，TP采用鉬酸銨分光光度法。

　　二、中試運(yùn)行結(jié)果及分析

　　01、啟動(dòng)與調(diào)試

　　實(shí)驗(yàn)裝置(A/O+MBR)置于水解酸化池池頂，利用自吸泵提升水解酸化池出水至實(shí)驗(yàn)裝置，2017年4月20日至6月13日期間測(cè)得實(shí)際進(jìn)水COD、NH3-N、TN、TP分別為50~330、11~120、25~140、1.1~9.0 mg/L。該廢水屬于鹽化工廢水，B/C < 0.3，C/N < 2.0，而實(shí)際工程中C/N≥3.5時(shí)才能進(jìn)行有效脫氮，因此實(shí)驗(yàn)過程中通過補(bǔ)充外加碳源來保證進(jìn)水C/N維持在3.5~5.0，利于系統(tǒng)的脫氮反應(yīng)。活性污泥采用污水廠好氧池活性污泥。

　　由于進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)較大，經(jīng)35 d調(diào)試后系統(tǒng)處理情況基本趨于穩(wěn)定。

　　02、COD中試結(jié)果與分析

　　中試結(jié)果選取了實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行穩(wěn)定后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(6月1日—6月13日)，并與污水廠同步運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)出水COD、去除率，以及污水廠正常運(yùn)行二沉池出水COD如圖3所示。

　　圖3 COD變化情況

　　從圖3可以看出，進(jìn)水COD波動(dòng)較大，變化范圍在50~93 mg/L，導(dǎo)致出水COD波動(dòng)也較大，中試出水平均COD在46.9 mg/L，平均去除率在65%左右，但由于實(shí)驗(yàn)中每天會(huì)補(bǔ)充碳源，約200mg/L，因此實(shí)際去除率高于檢測(cè)值。而污水廠二沉池出水平均COD在63 mg/L左右，實(shí)際去除率較低。

　　MBR可以保證生化系統(tǒng)有較高的污泥濃度，更有利于污染物的去除。

　　03、NH3-N及TN中試結(jié)果與分析

　　實(shí)驗(yàn)過程中為了強(qiáng)化總氮去除，主要采取兩個(gè)措施：一是補(bǔ)充反硝化所需碳源，以提高C/N;二是將回流比調(diào)整至300%~400%。

　　研究表明，甲醇、乙醇、乙酸鈉、葡萄糖作為反硝化碳源時(shí)，均可獲得較高的硝酸鹽氮去除率。綜合外加碳源強(qiáng)化反硝化速率及運(yùn)行成本，本實(shí)驗(yàn)采用工業(yè)葡萄糖作為外加碳源，每日補(bǔ)充至缺氧池，保證C/N在3.5~5.0。

　　實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)出水NH3-N、TN及去除率，以及污水廠正常運(yùn)行二沉池出水NH3-N、TN如圖4、圖5所示.

　　圖4 NH3-N變化情況

　　圖5 TN變化情況

　　進(jìn)水平均NH3-N為25 mg/L，中試出水及污水廠二沉池出水平均NH3-N均在0.6~0.7 mg/L，去除率均能達(dá)到96%以上。

　　進(jìn)水平均TN為38 mg/L，中試出水平均TN小于10 mg/L，平均去除率能達(dá)到72%，基本滿足GB 18918—2002一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn);而污水廠二沉池出水平均TN為20 mg/L左右，TN去除率較低，且出水指標(biāo)不穩(wěn)定，說明污水廠現(xiàn)有缺氧池?zé)o法提供良好的反硝化條件。

　　A/O+MBR工藝可以有效提高系統(tǒng)的污泥濃度，減少污泥流失，增長(zhǎng)污泥齡，保證硝化細(xì)菌及反硝化細(xì)菌的優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)，為硝化作用和反硝化作用提供了良好的條件。

　　04、TP中試結(jié)果與分析

　　生物除磷是聚磷菌在好氧條件下攝取磷，通過定期排出剩余污泥而去除，實(shí)際處理效果與好氧條件、聚磷菌生長(zhǎng)情況及污泥活性有關(guān)，同時(shí)通過MBR的高效截留作用，可以有效防止污泥流失，而傳統(tǒng)的二沉池存在這個(gè)問題。實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)出水TP及去除率，以及污水廠正常運(yùn)行二沉池出水TP如圖6所示。

　　圖6 TP變化情況

　　進(jìn)水平均TP為3.5 mg/L，中試出水平均TP為0.98 mg/L，平均去除率能達(dá)到72%，污水廠二沉池出水平均TP為2.8 mg/L，幾乎沒有去除效果，并不是因?yàn)樯�化系統(tǒng)的原因，而是二沉池出水帶有浮渣或者污泥，檢測(cè)時(shí)未進(jìn)行過濾，僅是自然沉降后的測(cè)定，并不能完全反應(yīng)污水站生化系統(tǒng)的處理效果，但是反映了現(xiàn)有系統(tǒng)存在的問題。而MBR的高效截留作用，避免污泥隨MBR出水流出，保證TP在系統(tǒng)污泥中的有效累積，并隨剩余污泥排出。

　　經(jīng)A/O+MBR處理后的TP仍不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，需要增加化學(xué)除磷以保證最終出水達(dá)到GB 18918—2002一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，可進(jìn)入污水廠現(xiàn)有二級(jí)多元催化氧化+絮凝終沉池進(jìn)行深度處理。

　　三、結(jié)論

　　A/O+MBR工藝在HRT較短的情況下(與污水處理廠A/O工藝段相比，缺氧段HRT減少20%、好氧段HRT減少25%)取得了良好的處理效果，COD平均去除率能達(dá)到65%左右;

　　在補(bǔ)充外加碳源，保證C/N≥3.5條件下，出水平均TN為10 mg/L，平均去除率能達(dá)到72%，出水滿足GB 18918—2002一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn);TP平均去除率能達(dá)到72%，雖未穩(wěn)定達(dá)到GB 18918—2002一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，但生化除磷效果的提升可以有效降低后續(xù)化學(xué)除磷的運(yùn)行費(fèi)用。

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