Biolak型A2/O工艺在小型污水处理厂中的应用
摘要:介绍了临沂市河东区污水处理厂采用的Biolak型A2/O工艺,分析探讨该工艺的优点及其在低负荷和高负荷条件下的运行效果。运行实践表明,该工艺耐冲击性强,运行稳定可靠。
关键词:污水处理厂,Biolak工艺,A2/O工艺,悬浮链曝气
1 污水处理厂设计概况
临沂市河东区污水处理厂设计规模6万m3/d, 分两期实施,一期工程3万m3/d,除生物处理部分外其余设备设施一次建设完毕,规划占地3hm2。该工程位于河东区凤凰大街东首杨岭村西,服务于整个河东城区。处理出水排入李公河西支,汇入沂河,属于淮河流域。
1.1 设计进出水水质
根据国家对淮河流域水质排放要求,结合河东排水状况和水体环境保护情况,污水处理厂出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918- 2002)一级B标准。设计进出水水质见表1。
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1.2 设计工艺流程
河东区污水处理厂综合考虑经济、技术、环境、投资等因素,主体工艺采用Biolak型A2/O工艺,工艺流程见图1。
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1.3 主要设计参数
1.3.1 预处理系统
预处理系统包括进水井、粗格栅、集水池、提升泵、细格栅和旋流曝气沉砂池,设计规模6万m3/d,设计平均流量2500m3/h,设计最大流量3286m3/h (Kz=1.31)。
1.3.2 综合生化池
综合生化池为Biolak型A2/O工艺的核心部分,包括厌氧池、缺氧池、好氧池、沉淀池和安全池, 各池紧凑布置合而为一,减少占地降低造价。设计规模3万m3/d,设计平均流量1250m3/h,设计最大流量1773m3/h(Kz=1.42)。
由于工业废水占的比例较大,进水水量水质负荷波动大,综合生化池设计总容积为23132m3,总水力停留时间18.5h,其中厌氧池1.5h,缺氧池 5.9h,好氧池11.1h。污泥回流比取100%;混合液浓度MLSS4000mg/L,混合液回流比取200%。碳化、硝化和反硝化总需氧量332.3kgO2/h。
1.3.3 污泥处理系统
设计总污泥龄15.2d,剩余湿污泥量575m3/d (含水率为99.2%),干污泥量4600kg/d,污泥均质池有效容积275m3,污泥脱水采用压滤脱水,滤布2m。
2 Biolak型A2/O工艺特点
在整个社会对保护环境提高污水处理率越来越重视的形势下,污水处理厂对节约用地、减少投资、脱氮除磷效果好、处理成本低的工艺的探索日益普遍,Biolak工艺和A2/O工艺的应用越来越广泛, Biolak型A2/O工艺结合了Biolak工艺和A2/O工艺的优势,其主要具有以下优点:
(1)结构紧凑,占地少、投资低。Biolak型A2/ O工艺采用A2/O工艺的厌氧、缺氧、好氧和沉淀的工艺流程,借用Biolak工艺的土池坝体结构和曝气布置方式,使厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池和安全池合而为一即综合生化池,使分散的布局紧凑化,节约用地且降低了工程造价。
(2)悬浮链曝气,单耗低,维修方便,节约成本。 Biolak型A2/O工艺保留了Biolak工艺的悬浮链曝气方式,利用效率高,电耗低,节约了处理成本。同时悬浮链曝气工艺维护维修方便,避免工艺的停产检修,降低了设施的运营成本,确保了污水处理厂的安全稳定运行。
(3)强化氮磷去除效果。Biolak型A2/O工艺同时利用了A2/O工艺厌氧池、缺氧池和Biolak工艺厌氧池、好氧池缺氧区的脱氮除磷作用,强化了氮磷的去除效果。
(4)运行方式灵活,耐水量水质负荷波动性强。合而为一的综合生化池、悬浮链的曝气方式和两次的脱氮除磷工序的系统布置方式,可以根据进水水量和水质的不同,随时灵活调整工艺的控制运行方式,大大增强了系统对水量水质负荷的耐冲击能力,同时降低了系统污泥的产率,减少了污泥的二次处理费用。
3 工艺的运行效果和经济性分析
河东区污水处理厂于2007年7月投产运行,至今已运行了3年多,取得了满意的效果。由于Bio lak型A2/O工艺应用少,成熟可借鉴的运行经验不多,从运行至今来看,整个工艺对水量水质的适应能力强,处理成本低,运行效果良好且稳定。
3.1 低负荷时运行方式和处理效果
河东区污水处理厂运行初期,由于污水管网覆盖率和收集率较低,导致实际进厂水量仅为设计规模的1/3左右且进水不均匀程度高,因此会大幅度延长污水在厂内构筑物和管路中的停留时间。同时进水有机营养源严重不足,致使进水水量水质负荷明显偏低,且低有机负荷率易发生污泥膨胀现象。针对此种实际情况,我们经过反复的摸索,采取了风机变频间歇运行的方式,减少向好氧池的供气量,避免低负荷时产生过氧化现象;混合液回流泵维护性运行的方式,降低溶解氧带入缺氧池的概率,保持缺氧池的缺氧状态;二沉池回流泵自控间歇运行的方式,减少二沉池泥水分离时的扰动因素,强化分离效果改善出水水质等的系列措施,使整个系统保持低负荷运行状态。不但实现了工艺的稳定运行和水质达标排放,而且降低了处理电耗。污水处理厂2007 年8月的处理效果如表2所示。
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3.2 高负荷时运行方式和处理效果
随着河东区污水管网覆盖率的增加和污水收集率的提高,进入污水处理厂的水量和污染物质浓度也不断增加,逐渐达到满负荷运行。经过多次的尝试,在工艺稳定运行的前提下,我们采取减少设备的设计运转时间,降低好氧池设计溶解氧浓度等措施, 实现稳定出水达标排放的同时,延长了设备设施的使用寿命,降低了运营成本。污水处理厂2009年 12月处理效果如表3所示。
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3.3 高负荷运行时经济性分析
河东区污水处理厂工程首期投资约2700万元。高负荷运行时,实际运行费用主要包括动力费、药剂费和人工费。动力费:高负荷运行时,电耗为0.214kW#h/m3,电价以0.57元/(kW#h)计, 可得单位水量动力费用为0.122元。药剂费:设计主要药剂为用于脱泥的聚丙烯酰胺、用于除磷的氯化铁和用于消毒的二氧化氯,单位水量药剂费用为 0.163元。人工费:实际定员8人,人均工资1500 元/月,则单位水量人工费用为0.014元。合计以上各项费用,单位水量运行成本约为0.299元/m3。
4 工艺在实际运行中的问题与建议
(1)好氧池缺氧区不易控制,建议改进悬浮曝气链布置方式。Biolak型A2/O工艺好氧池的缺氧区是靠悬浮曝气链的间距和交替曝气/不曝气形成的,由于曝气链间距较近及其摆动和水的流动,容易把好氧区中的溶解氧带入缺氧区,致使缺氧环境在实际运行中不易连续稳定保持,导致脱氮能力发挥不充分。建议今后的工程中,改进各条悬浮曝气链的间距和摆动幅度,尽可能创造连续稳定的缺氧环境,达到稳定的脱氮效果。
(2)沉淀池耐冲击效果不稳定,建议增加导流墙并改进吸泥方式。Bioalk型A2/O工艺采用平流式沉淀池,受池体合建的限制,进出水设置在沉淀池的长边使得长宽比、长深比均低于常规平流沉淀池的设计要求,引起水流的紊流扩散和脉动,导致水流稳定性低于常规平流沉淀池,同时该工艺沿池子长端刮吸泥,都使得污泥颗粒的沉淀受到干扰,因此沉淀池的耐冲击效果不稳定。建议今后可以考虑设导流墙优化水流水力条件,同时增加吸泥泵台数降低单机功率,减少颗粒沉淀的扰动性,改进沉淀耐冲击负荷效果。
(3)安全池取消,或者增设手动刮吸泥设施,充分发挥其去除效果。安全池主要起到出水曝气充氧和辅助澄清沉淀的功能,由于无排泥设施存在沉淀物不易清除等问题,同时国内目前还没有出水溶解氧的要求,因此可取消安全池。由于国家对出水深度处理的要求日益迫切,亦可考虑保留安全池,以进一步去除微污染物,延长沉淀时间增加沉淀池长度, 改善水流稳定性,强化出水曝气充氧辅助沉淀功能, 继续降低出水悬浮物等指标,但是应该改进曝气链系统,增设底部沉泥手动去除设施,确保安全池系统稳定运行。
5 结语
河东区污水处理厂采取Biolak型A2/O脱氮除磷污水处理工艺,投入运行来,在进水水量水质低负荷和高负荷时,各项出水水质指标均低于设计标准, 总体运行情况良好。适用新建的小型污水处理厂, 要求采用占地少、投资低、脱氮除磷效果好、易维护、成本低的处理工艺。
参考文献
1 张自杰.排水工程(下册).第4版.北京:中国建筑工业出版社,2000
2 郑兴灿,李亚新.污水脱氮除磷技术.北京:中国建筑工业出版社,1998
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