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S型滤砖二期工程设计案例

来源:未知 发布日期:2018-09-30 09:22 浏览:
 由于国家对城市污水处理厂排放标准要求的提高,使得众多已投产使用的污水处理厂出水水质必须由《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级B标准提高至一级A标准[1],其中提标改造的难点在于污水碳源匮乏的条件下TN指标的控制,曝气生物滤池是目前污水处理厂提标改造工程应用较多的生物处理方法之一。
 
  一、 工程概况    余杭污水处理厂二期工程,设计规模6万吨/天,出水水质要求达到一级A标准。
 
  二、工艺流程
 
  本次深度处理工程设计进水BOD5/TN=1.25<3,不具备完全生物脱氮条件,因此采用生物脱氮工艺时应考虑外部投加碳源。针对工程水质不稳定的特点,设计采用前置反硝化生物滤池脱氮工艺,并投加甲醇作为补充碳源。前置反硝化生物滤池可以在充分利用进水碳源的情况下完成硝化和反硝化脱氮过程,并在碳源投加过量时保证出水COD达标。工艺流程如下:
 
  三、主要构建筑物及设备
 
  3.1反硝化生物滤池
 
  反硝化回流比0.3,反硝化生物滤池共4座,单池尺寸为:11×8×7.5m,滤料层高4米,粒径4~6mm。反硝化负荷0.3NO3--N/(m3滤料·d),表面水力负荷9.23m3/m2·h,空床水力停留时间(含回流)25.98min。
 
S型滤砖
 
  3.2 硝化曝气生物滤池
 
  硝化曝气生物滤池共6座,单池尺寸为:11×8×7.5m,滤料层高4米,其中粒径为1.8~3mm的滤料层高度为1米、粒径为3~5mm的滤料层高度为3米。硝化负荷0.3 NH3-N/(m3滤料·d),表面水力负荷6.16m3/m2·h,空床水力停留时间(含回流)38.99min,曝气量2659.2 m3/h。
 
  3.3回流清水池
 
  储存生物滤池处理出水,同时为滤池提供硝化回流液及反冲洗用水,池体尺寸为:11×5×7.5m,有效水深6.5m,设置三台反洗水泵,2用1备,两台回流水泵,1用1备。
 
  3.4反冲洗排水缓冲池
 
  储存生物滤池反洗排水,缓冲池中的废水由潜污泵提升至厂区进水泵房。池体尺寸为:11×5×7.5m,有效水深6.0m,设置两台排水泵,1用1备,1台潜水搅拌机。
 
  3.5鼓风机房
 
  滤池反冲洗风机及曝气风机集中安装于鼓风机房内,风机房尺寸为:18×8×5m,共3台曝气离心风机,2台反洗离心风机,曝气与反洗共用1台备用风机。
 
  3.6甲醇投加系统
 
  本工程采用甲醇作为外部碳源,设计2座容积为20 m3直径为3米的立式浮顶储罐储存甲醇,储罐区尺寸为:13.4×8.4m,甲醇投加间尺寸为:9.0×6.3×5m,内置两台加药泵1用1备,一套消防系统。
 
S型滤砖
 
  四、工程调试
 
  本工程调试数据如下:
 
  生物滤池进水COD浓度变化范围为8~89mg/L,出水COD浓度变化范围为10~36mg/L,符合GB18918-2002中规定的一级A标准(COD浓度小于50mg/L)。当COD进水值较低时其出水值反而较高,分析认为是当进水COD浓度较低碳源不足时投加甲醇的缘故。
 
  生物滤池进水TN的浓度变化范围为8.07~14.5mg/L,出水TN的浓度变化范围为6.52~12.1mg/L,符合GB18918-2002中规定的一级A标准。进出水中TN值相差不大,TN去除率最高为31.87%,分析认为进水中TN浓度较低,且二沉池进水DO值过高(8~9mg/L),消耗了水中大量的碳源,阻碍了微生物反硝化反应的进行,导致反硝化效果不明显,由于需要保证出水COD达标,且目前出水TN值已符合标准,所以并未增加碳源投加量来进一步降低TN。由数据分析可知,曝气生物滤池能够在污水中的TN浓度较低的情况下对TN进行进一步的降解。
 
  生物滤池进水NH3-N的浓度变化范围为0.063~6.03mg/L,出水NH3-N的浓度变化范围为0.018~0.571mg/L,均小于0.6 mg/L,符合GB18918-2002中规定的一级A标准(NH3-N浓度小于5mg/L),其中去除率最高达99.56%,说明曝气生物滤池能对原出水中的NH3-N起到进一步的降解作用,且去除效果十分明显。
 
  生物滤池进水TP的浓度变化范围为0.224~3.222mg/L,出水TP的浓度变化范围为0.166~2.39mg/L,虽然大多时段出水TP浓度值小于0.5mg/L,符合一级A标准,但不能稳定达到出水要求,分析认为原设计对TP去除为后期砂滤池加药混凝沉淀,目前活性砂滤池未启用,故出水TP无法保证小于0.5mg/L。

  影响因素与控制条件
 
  1) 硝化反应主要影响因素与控制要求
 
  ①好氧条件,并保持一定的碱度。氧是硝化反应的电子受体,硝
 
  化池内溶解氧的高低,必将影响硝化反应的进程,溶解氧质量浓度一般维持在2~3mg/L,不得低于1mg/L,当溶解氧质量浓度低于0.5~0.7mg/L时,氨的硝态反应将受到抑制。
 
S型滤砖
 
  硝化菌对pH值的变化十分敏感,为保持适宜pH值,废水应保持足够的碱度以调节pH值的变化,对硝化菌的适宜pH值为8.0~8.4。
 
  ②混合液中有机物含量不宜过高,否则硝化菌难成为优势菌种。 ③硝化反应的适宜温度是20~35℃。当温度在5~35℃之间由低向高逐渐升高时,硝化反应的速率将随温度的升高而加快,而当低至5℃时,硝化反应完全停止。对于去碳和硝化在同一个池子中完成的脱氮工艺而言,温度对硝化速率的影响更为明显。当温度低于15℃时即发现硝化速率迅速下降。低温状态对硝化细菌有很强的抑制作用,如温度为12~14℃时,反应器出水常会出现亚硝酸盐积累的现象。因此,温度的控制时相当重要的。
 
  ④硝化菌在消化池内的停留时间,即生物固体平均停留时间,必须大于最小的世代时间,否则硝化菌会从系统中流失殆尽。
 
  ⑤有害物质的控制。除重金属外,对硝化反应产生抑制作用的物质有高浓度NH4-N、高浓度有机基质以及络合阳离子等。
 
  2) 反硝化反应主要影响因素与控制要求
 
  ①碳源(C/N)的控制。生物脱氮的反硝化过程中,需要一定数量的碳源以保证一定的碳氮比而使反硝化反应能顺利地进行。碳源的控制包括碳源种类的选择、碳源需求量及供给方式等。
 
  反硝化菌碳源的供给可用外加碳源的方法(如传统脱氮工艺)、利用原废水中的有机碳(如前置反硝化工艺等)的方法来实现。反硝化的碳源可分为三类:第一类为外加碳源,如甲醇、乙醇、葡萄糖、淀粉、蛋白质等,但以甲醇为主;第二类为原废水中的有机碳;第三类为细胞物质,细菌利用细胞成分进行内源反硝化,但反硝化速率最慢。
 
  当原废水中的BOD5与TKN(总凯氏氮)之比在5~8时,BOD5与TK(总氮)之比大于3~5时,可认为碳源充足。如需外加碳源,多采用甲醇,因甲醇被分解后产物为CO2、H2O,不留任何难降解的产物。
 
S型滤砖
 
  ②反硝化反应最适宜的pH值为8 ~8.6。pH值高于8.6或低于6,反硝化速率将大幅度下降。
 
  ③反硝化反应最适宜的温度是20~40℃。低于15℃反硝化反应速率降低,为了保持一定的反应速率,在冬季时采用降低处理负荷、提高生物固体平均停留时间以及水力停留时间等措施。
 
  ④反硝化菌属于异养兼性厌氧菌在无分子氧但存在硝酸和亚硝酸离子的条件下,一方面,它们能够利用这些离子中的氧进行呼吸,使硝酸盐还原;另一方面,因为反硝化菌体内的某些酶系统组分只有在有氧条件下才能合成,所以反硝化菌适宜在厌氧、好氧条件交替下进行,故溶解氧应控制在0.5mg/L以下。
 
  电解池中的阴极表面原位产生H2,生物膜则附着生长在阴极表面,直接利用H2和阴极反应产生的低氧化还原电位(ORP)把硝酸盐还原为氮气,这个过程为生物电化学氢型自养反硝化。已有研究证明,生物电解反应器(BER)处理硝酸盐废水可行。S.Szekeres等利用一种双反应器的生物电化学反应装置处理硝酸盐废水,反硝化速率达250g/(m3-d)。R.L.Simth等则利用串联反应器处理硝酸盐废水:H2首先在一个电解池中产生,随后富含H2的出水流经中空纤维膜反应器,在富氢水流和含硝酸盐水流间加一反向电流以克服氢溶解性低的问题,使整个反应器的脱氮能力达到343g/(m3-d)。
 
  其中生物电解反应器的脱氮效果取决于电流,最优的电流为30~1000mA。BER的设计主要包括电极材料、数量、排列方式等。颗粒活性炭、石墨及一些金属如不锈钢、镍、铜、钛等均可用做BER的阴极。但BER是崭新的技术,目前既没有成熟的技术应用指导文件,也尚未见规模化的工程应用报道。由于低的反硝化容积反应速率和低的H2利用率,导致电解氢型反硝化工艺的运行成本与异养反硝化相当,今后的研究应集中于BER的模型模拟、参数优化、三维脱硝酸盐系统,以及开发和研究新的反应器和电极来提高H2的产生速率。