由英國Degremont有限公司推出了一種用于城市污水再生處理的新組合工藝專利技術(shù)——高負(fù)荷澄清池和生物曝氣濾池(BAFF工藝),法國OTV等公司也有相似技術(shù)如BIOSTYR推出,本文重點(diǎn)介紹建設(shè)于英國Poole STW地區(qū)的BAFF工藝,及其該工藝的設(shè)計、調(diào)試、運(yùn)行狀況。 1 BAFF工藝介紹 BAFF工藝是目前比較先進(jìn)的一種污水處理新技術(shù),能夠使污水出水水質(zhì)滿足日益提高的排污標(biāo)準(zhǔn),包括對氨氮的嚴(yán)格控制。該工藝?yán)酶咝У膹?fù)合澄清技術(shù)(DENSADEG)和生物曝氣濾池(BAF)工藝相結(jié)合,實現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)的污水處理目標(biāo),工藝如圖1所示。
1.1 高負(fù)荷澄清池(DENSADEG)
高負(fù)荷澄清池不僅能夠?qū)崿F(xiàn)相當(dāng)程度的污泥濃縮,還能實現(xiàn)非常高的水力負(fù)荷,所以該工藝十分的緊湊。 高負(fù)荷澄清池由三部分組成,分別是反應(yīng)池、預(yù)沉濃縮池和斜板分離器,如圖2所示。 向經(jīng)過格柵和除砂后的污水中加入Fe2(SO4)3,經(jīng)快速混合后,污水在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行混凝。同時,回流污泥也回流到反應(yīng)池,然后污水溢流進(jìn)第二反應(yīng)室。 第二反應(yīng)室配備帶有旋轉(zhuǎn)垂直柵條的濃縮機(jī)械裝置。懸浮物沉到池底,并由旋轉(zhuǎn)刮泥機(jī)進(jìn)行濃縮。澄清后的 液流流經(jīng)斜板并收集于集水槽中,比較終匯集到中心渠道。 污泥分離是由裝有液面探測器的自動化分離泵控制,這樣可以維持低高液面間的懸浮泥渣層,從而控制泥齡和干固體濃度。
1.2 生物曝氣濾池 (BAFF)
污水的二級處理,采用上向流式生物曝氣濾池,要處理的污水和壓縮空氣都被引至濾池底部。這樣可以避免降流式濾池中經(jīng)常出現(xiàn)的表面堵塞和氣囊的形成。此外,僅有處理后的出水才暴露于空氣中,這樣可以比較大限度的減少臭味。具體結(jié)構(gòu)見圖3。 填料是經(jīng)特別挑選的多孔性,有粗糙表面和高比表面積的材料。它為微生物的生長提供了理想的載體,并可維持高濃度生物量,其濃度是活性污泥法的4~5倍,從而增加了單元的負(fù)荷,減小了污水廠的規(guī)模。 BAF處理(生物曝氣濾池)分為2個階段:階段1為了去除有機(jī)物,階段2為了硝化,故也稱之為BAFF工藝。
2 工程實例介紹
由英國Degremont有限公司設(shè)計的,建設(shè)于英國Poole STW的新型高復(fù)合澄清池和生物曝氣濾池。
2.1 建設(shè)目的 這個項目是為了滿足EA(歐洲環(huán)保局)制訂的更為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)(見表1),在原有污水廠基礎(chǔ)上擴(kuò)建的。 表1 歐洲環(huán)保局污水排放標(biāo)準(zhǔn)
2.2 設(shè)計規(guī)模 該項目的設(shè)計規(guī)模及原污水水質(zhì)情況見表2。 表2 設(shè)計規(guī)模及原污水水質(zhì)
2.3 污水廠占地面積 由于原污水廠占地面積有限,新建的污水廠必須十分緊湊,占地面積約135m×37m。用地指標(biāo):0.18m2/(m3&S226;d)。 2.4 新建工藝設(shè)施 因原污水處理已不能滿足新的排放要求,而且場地緊張,決定采用如下工藝: 3座高負(fù)荷澄清池(DENSADEG) 8座去除BOD的生物曝氣濾池(BIOFOR C) 18座硝化生物曝氣濾池(BIOFOR N) 新處理工藝流程如圖4所示。
2.5 設(shè)計參數(shù)
2.5.1 高負(fù)荷澄清池(DENSADEG)設(shè)計參數(shù) 考慮到定期的檢修,需要采用3套高負(fù)荷澄清池(DENSADEG),設(shè)計參數(shù)如下: 表3 高負(fù)荷澄清池(DENSADEG)設(shè)計參數(shù)
2.5.2 高負(fù)荷澄清池(DENSADEG)設(shè)計目標(biāo) 高負(fù)荷澄清池的設(shè)計目的為:懸浮物去除率80%,BOD去除率為50%,底流污泥濃度為6%。 2.5.3 生物曝氣濾池(BAFF)設(shè)計參數(shù) BAFF處理(生物曝氣濾池)分為2個階段:階段1為了去除有機(jī)物,階段2為了硝化。 下表列出濾池的尺寸和高峰流量時的操作流速: 表4 生物曝氣濾池(BAFF)設(shè)計參數(shù)
2.5.4 生物曝氣濾池(BAFF)的硝化保證措施 為了給硝化提供足夠的堿度并保證出水呈中性,向進(jìn)入濾池的污水中投加NaOH。加藥是自動化的,通過監(jiān)測pH值來控制投藥量。 2.5.5 生物曝氣濾池(BAFF)的反沖洗 濾池的反沖洗也由自動化控制,并且反沖洗水回流到處理系統(tǒng)前端。反沖洗可分為3個步驟:(1)填料的流化,(2)沖洗,(3)漂洗。 沖洗的效果由氣、水同時反沖洗來保證,這使得填料處于振動和攪拌狀態(tài),從而去除多余的生物量。正因為這個原因,生物降解是一直存在的,同時很快的適應(yīng)于流量和負(fù)荷的變化。 用處理后的污水來短期反沖洗填料,流量為800m3/h。因為污水水質(zhì)較差,故回流反沖洗水相當(dāng)于濾床體積的10%。 2.5.6 生物曝氣濾池的自控系統(tǒng) 完全自動化控制對BAFF污水處理廠是十分重要的,也是十分必要的。這樣就不需人為控制來應(yīng)對進(jìn)水流量的變化,通過PLC自控就可以完成對每一個濾池的控制。 生物曝氣濾池的運(yùn)行可分為4個階段:(1)閑置階段,(2)過濾階段,(3)反沖洗階段,(4)準(zhǔn)備過濾階段。PLC能夠根據(jù)進(jìn)水流量和當(dāng)前濾池的運(yùn)行情況,自動開啟或關(guān)閉濾池以應(yīng)對進(jìn)水流量的變化。 進(jìn)入BAFF污水廠的污水量由裝有固定轉(zhuǎn)速的水泵的泵站控制。進(jìn)水是階段性不均勻的,而濾池則一直處于運(yùn)行或閑置狀態(tài),這對污水的處理沒有不良影響。 2.6 工藝調(diào)試 2.6.1 高負(fù)荷澄清池(DENSADEG)調(diào)試 處理廠全套設(shè)備由英國Degrement有限公司提供。 工藝調(diào)試運(yùn)行從1996年1月3日開始,首先將經(jīng)過格柵、沉砂池處理后的污水直接進(jìn)入到高負(fù)荷澄清池(DENSADEG)的初沉室中。這樣做的目的有二:一是保證DENSADEG工藝正常運(yùn)行,二是保持藥劑用量在控制范圍之內(nèi)。 首先需要提供Fe2(SO4)3和聚電解質(zhì)化學(xué)藥劑泵裝置。經(jīng)反復(fù)試驗確定Fe2(SO4)3混凝劑和聚電解質(zhì)的用量分別為40 mg/L和1 mg/L。同時,控制加藥量和加藥頻率使系統(tǒng)處于比較佳沉淀效果。 通過使用斜板和置于沉淀池底的裝有垂直柵條的濃縮池,污水首先經(jīng)過座斜板分離器。來自斜板的上清液流入到置于預(yù)處理室中的出水渠。進(jìn)水管配有閥門,沉淀的污水也可通過緊急溢流堰回流到污水廠入口處的泵站。 同時,污泥泵也處于運(yùn)行狀態(tài),且引進(jìn)了初沉池的周期性除泥設(shè)備。每天都檢測初沉池3個液位試樣點(diǎn)的污泥液位和污泥特性。當(dāng)污泥濃縮率達(dá)到6%時,用污泥泵將污泥打入污泥消化池前的儲泥池。 當(dāng)能取得連續(xù)投配率和良好的沉淀效果時,大約13天后水流就轉(zhuǎn)到第2座高負(fù)荷澄清池(DENSADEG)并且重復(fù)整個運(yùn)行過程。同時,第2座高負(fù)荷澄清池(DENSADEG)能取得上述相當(dāng)?shù)男Ч麜r,水流就轉(zhuǎn)到第3座高負(fù)荷澄清池(DENSADEG)中。3座高負(fù)荷澄清池(DENSADEG)的調(diào)試進(jìn)行了75天。 2.6.2 去除BOD的生物曝氣濾池(BIOFOR C)的調(diào)試 高負(fù)荷澄清池(DENSADEG)的調(diào)試完成后,開始調(diào)試8座去除BOD的生物曝氣濾池(BIOFORC),同時把水引到兩個反應(yīng)器中以使得水量易于控制,并對曝氣系統(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)、泵和閥門及控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。 在BAFF污水廠,控制系統(tǒng)是關(guān)鍵所在,它能控制所有的反沖洗操作,能維持反應(yīng)室處于運(yùn)行、反沖洗、準(zhǔn)備運(yùn)行及停止階段。 每一對反應(yīng)器的調(diào)試大約需7天才能完成,然后才能調(diào)試另一對。因此,所有的8座去除有機(jī)物的濾池總共進(jìn)行了25天后才投入運(yùn)行。 在這期間,處理水流入到段間轉(zhuǎn)移集水池,在此由泵打回進(jìn)水泵房。當(dāng)(BIOFORC)中產(chǎn)生了足夠的生物量時,就能夠達(dá)到設(shè)計預(yù)期的出水指標(biāo)(BOD50mg/L,SS 55mg/L)。 2.6.3 硝化生物曝氣濾池(BIOFOR N)的調(diào)試 當(dāng)BIOFOR C調(diào)試完成后,水被排放到硝化濾池進(jìn)行硝化,調(diào)試過程如上所述,所不同的是污水要同時被分配到3座反應(yīng)器中。在硝化階段,共用18座濾池,需38天來調(diào)試接種所有的硝化生物曝氣濾池反應(yīng)器。由于這時已經(jīng)是5月份了,溫度很高,反應(yīng)器內(nèi)的生物量增加的很快。 到1997年6月5日,歷時140天調(diào)試整各污水處理工藝,出水水質(zhì)達(dá)到所規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。處理水排放到Hole灣,然后流入Poole港。連續(xù)的出水水質(zhì)檢測表明出水水質(zhì)一直處于穩(wěn)定狀態(tài)。 2.7 運(yùn)行問題 像這樣大規(guī)模的污水處理廠,盡管有尖端的控制設(shè)備,但問題仍然會出現(xiàn)。運(yùn)行成功的衡量標(biāo)準(zhǔn)是工藝在沒有影響到出水水質(zhì)的情況下能否緩解問題帶來的影響,以及如何很快地解決問題。 2.7.1 高負(fù)荷澄清池(DENSADEG)泡沫問題 在高負(fù)荷澄清池(DENSADEG)調(diào)試的初期,會遇到少量的泡沫,這可以通過加脫泡沫劑很容易的抑制它,并且一旦形成生物量,問題很快就會消除。 2.7.2 單向閥堵塞問題 10個月后,當(dāng)聚電解質(zhì)投加量發(fā)生變化時,運(yùn)行中出現(xiàn)了次主要問題。通過測試,發(fā)現(xiàn)原因在于泵中 單向閥堵塞,且止回閥粘在一起的緣故。解決的辦法是將泵拆下來,并且重新安裝不銹鋼單向閥和用Wallace Tiednam不銹鋼類型的止回閥。密封的增壓風(fēng)擋也適用于泵的出水管路。 2.7.3 反沖洗閥門啟動/關(guān)閉控制問題 在試運(yùn)行過程中(7月份),發(fā)現(xiàn)當(dāng)26座濾池都處于運(yùn)行狀態(tài)時,隨著沖洗和停止沖洗階段的進(jìn)行,經(jīng)常發(fā)生控制問題。調(diào)查發(fā)現(xiàn)問題集中在所有開啟閥門的Pakscan控制系統(tǒng)。Rotork公司發(fā)明了這種單線系統(tǒng),主要是滿足對大量閥門啟動/關(guān)閉的控制。 很顯然,由Rotork公司所宣稱的比較大控制閥門個數(shù)只是理論上的,與現(xiàn)實有一定差距,而Poole污水處理廠的控制系統(tǒng)正是應(yīng)用的此理論值。首先懷疑的是閥門之間的接觸面,對所有的閥門都作了檢查,并且對其方位作微調(diào)整。 其次考慮是PAKSCAN控制程序軟件包的控制程序有問題,比較后考慮是否因為Degremont公司改變了軟件中的反沖洗次序,從而使得系統(tǒng)難以正常運(yùn)行。經(jīng)調(diào)整后現(xiàn)在當(dāng)反應(yīng)器需要沖洗時,Pakscan控制系統(tǒng)可以及時接受終端信號,并且能夠進(jìn)行人工控制反沖洗。 2.7.4 高負(fù)荷澄清池(DENSADEG)超負(fù)荷運(yùn)行問題 發(fā)生在投入運(yùn)行階段的另一個主要問題是,高峰流量進(jìn)入高負(fù)荷澄清池時導(dǎo)致污泥層的懸浮物溢流至第二處理階段。對濾池運(yùn)行造成不利影響。 設(shè)計高負(fù)荷澄清池時,它是能容納比較大流量的,并且加上反沖洗水。在正常流量條件下,3座高負(fù)荷澄清池中2座運(yùn)行即可,而在高峰流量時,再運(yùn)行第三座高負(fù)荷澄清池來解決水力超負(fù)荷問題。 2.8 運(yùn)行資料 在運(yùn)行期間(1996年1~5月)和于1996年8月開始的維護(hù)期間,已經(jīng)對各種不同類型的參數(shù)進(jìn)行了分析,如BOD、SS和氨氮濃度。 在1996年1~5月的運(yùn)行期間獲得的資料結(jié)果表明污水廠的出水達(dá)到綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。 圖5、6表明,污染物的突然變化并沒有影響到污水廠的穩(wěn)定運(yùn)行,出水濃度仍能保持在BOD去除率為97%,氨氮去除率為98%。
在第二階段(1996年8月~1997年1月),出水水質(zhì)仍能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),在這個階段,分析了每個處理工藝的較多水樣,這可以評價每個工藝的效率。
高負(fù)荷澄清池單元對BOD【水處理技術(shù)】的去除率一般為50%~60%。 圖7表明了去除有機(jī)物濾池和硝化濾池關(guān)于BOD去除的運(yùn)行狀況。從高負(fù)荷澄清池出來的污水BOD濃度也原污水的污染物濃度趨勢相一致,其中有一個頂峰,而從去除有機(jī)物濾池出來的污水的濃度減少的相當(dāng)多,并且出水穩(wěn)定。這可由圖中峰值比較平穩(wěn)可以看出,而硝化濾池對BOD的去除率是相當(dāng)?shù)偷,在此階段,BAFF污水廠的BOD平均去除率為89%。
生物去除有機(jī)物的濾池的真正運(yùn)行負(fù)荷平均為6000kgBOD/d,而設(shè)計負(fù)荷是7235kg BOD/d,即4.7kgBOD/m3填料。
關(guān)于氨氮的去除,圖8清楚的表明氨氮的去除主要在生物硝化濾池中進(jìn)行。從高負(fù)荷澄清池和去除有機(jī)物濾池出來的污水中氨氮的濃度仍然相當(dāng)高,而從硝化濾池中獲得的資料表明出水中氨氮的濃度相當(dāng)?shù)牡筒⑶液芊(wěn)定。在這個階段,氨氮的去除率達(dá)到98%。
3 結(jié)論
。1)該污水廠的運(yùn)行狀況是相當(dāng)可靠的。
。2)高負(fù)荷澄清池和26座曝氣生物濾池要經(jīng)過20星期的調(diào)試運(yùn)行后才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。因為BAFF污水處理工藝及設(shè)備需要時間去調(diào)整、試驗、運(yùn)行,從而使污水廠的運(yùn)行處于比較優(yōu)化。 。3)調(diào)試時必須注意在調(diào)試運(yùn)行下一階段前,要保證本階段的處理達(dá)到預(yù)期效果。 (4)自動控制系統(tǒng)是BAFF處理工藝正常運(yùn)行的基本保證。 從運(yùn)行結(jié)果來看,作為英國比較大的BAFF污水處理廠,該廠運(yùn)行十分穩(wěn)定。即使有多種的干擾,出水水質(zhì)仍然不受影響,因為運(yùn)行中出現(xiàn)的問題會移交給中心控制系統(tǒng)的客戶運(yùn)行管理程序,指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)各種各樣問題的解決辦法。 (5)連續(xù)檢測(包括14天集中水樣檢測)證明在出水水質(zhì)、能量消耗和藥劑用量上,該污水廠的運(yùn)行指標(biāo)均相當(dāng)好,并且能夠保證設(shè)計目標(biāo)。 (6)與傳統(tǒng)污水再生工藝相比其特點(diǎn)為: ●占地少。占地僅為傳統(tǒng)活性污泥法的20%左右。 ●投資省?偼顿Y小于傳統(tǒng)工藝。 ●處理效果好。 BOD、NH3-N去除率分別達(dá)到97%和98%以上。 |
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