污水廠穩定運行提標提效技術方向

 一、水質不穩定不能成為運行不穩定的理由

污水處理是對污水中污染物質進行分離、分解以及轉化的過程,是水污染控制與治理的核心,也是決定水環境好壞的重要因素。目前我國擁有4800余座縣級以上污水處理廠,穩定運行對于數量龐大的污水處理廠來說非常重要,也是發揮環境效益的前提。

造成污水處理不穩定的因素有許多,例如渣、砂、泥導致的堵塞、纏繞、磨損、淤積;工藝、設備選擇不合理;參數、單元、流程配置不合理等。但是,上游來水的水量和水質一定是不穩定的,這不能成為運行不穩定的理由。

因此,通過技術進步使污水處理系統實現穩定運行勢在必行,污水處理穩定運行技術存在巨大需求!

二、提高排放標準是污水處理的永恒主題

污水處理提標就是不斷降低污水中污染物質的濃度。目前污水處理行業對不斷提標存在一定抵觸,但提高標準是環境的需求,基于經濟或減排優先序的考量,需要考慮提標的時間進程,但不斷提高排放標準,一定是中國污水處理行業的永恒主題。

目前,歐美總體上已經進入污水深度處理階段,歐美部分發達國家已經普及了深度處理和營養物去除,出水水質為:BOD5≤ 10 mg/L、SS ≤10 mg/L、NH4+-N ≤ 5.0 mg/L、TN ≤ 15 mg/L、TP ≤ 0.5 mg/L。美國也開始在封閉水體流域普及營養物深度處理,在重點流域開展營養物超深度處理,例如切薩皮克灣流域 Blue Plains 污水處理廠,已經過五次提標改造,達到總氮低于 5 mg/L、總磷低于0.1 mg/L的水質。

我國現在已經拉開了全面的序幕,北京市頒布的水污染物綜合排放標準(DB11/6.207-2016.2),天津市頒布的《城鎮污水處理廠水污染物排放標準》(DB12599-2015),以及昆明、合肥、蘇錫常、浙江等地都在以此趨勢進行污水處理的提標工作。

三、污水處理要不斷提高效率

污水處理是個高能耗高物耗的行業,電耗約占正常社會總電耗的 1%,年消耗PAM 10 萬噸,同時土地消耗大。提標后,能耗、物耗、占地都繼續增大,使綜合處理成本不斷提高,另外導致間接碳排放,使污水處理環境效益大打折扣。因此,提高污染物排放標準的同時,提高電、藥、地三大要素的使用效率也非常重要。

四、穩定運行、提標和提效應同步進行

現有的污水處理穩定運行提標提效技術體系包括:穩定運行,增加設備備用,增加處理單元;提高標準,增加處理單元,增大能耗物耗;以及增大構筑物、增大曝氣量、增加填料、增加單元、增加藥消耗等,基本以“增”為主,而不考慮效率問題。

未來的新技術方向,應是追求穩定運行、提標、提效三者的協調統一,即:采用一項技術,它既是提標的,又是提效的,同時也是穩定運行的。而解決具體問題的方向應包括以下幾點:從根本上提高預處理水平(渣、 砂、 泥,去除效果很差,是運行不穩定的最大根源)。特定功能高效菌群篩選與培育(人們利用的微生物種群不足5%)。氧的科學管理(目前是極端粗放的管理)。流態的科學調控(要重視CFD技術)。

五、污水處理穩定運行提標提效技術新體系

以下是基于污水處理穩定運行提標提效技術新體系而研究開發的新技術。

1.SSgo秒分技術

預處理缺陷是造成污水處理不穩定的一個重大問題,60%以上的運行不穩定問題都是因為預處理不充分或本身故障。具體表現為兩點:(1)格柵問題:細格柵的柵距最小1mm,此時仍有大量細渣穿過格柵,漂浮在池面上、纏繞在設備上,格柵除污機本身也極易被纏繞或堵塞,需要頻繁維護清理,干擾正常運行。(2)沉砂池問題:目前的沉砂池只能去除0.2mm以上的砂礫,大量細砂穿過沉砂池,淤堵池容、磨損設備,干擾正常運行。另外,穩定流態是除砂的前提,中小型處理廠污水量變化大,流速變化大,流態不穩定,進一步導致除砂變差。

SSgo是一項突破了傳統除泥、除渣及除砂,單純通過重力、離心力、浮力等基本原理,實現在秒級時間內泥渣砂一體化快速高效分離的技術。該技術可有效降低后續處理單元的污染物負荷,大大提高污水處理能力與效率,優化出水水質,是污水處理廠提標提效改造體系中的核心技術,也是工業廢水處理、黑臭水體處理等方面的有效手段。

設備性能:

快速高效,可以在5s 內有效的實現混合液中泥渣砂油等的分離;

設備運行水力負荷可達150m6.2/m2˙h;

泥渣砂油去除90%以上,懸浮顆粒物去除60%以上,有機物去除20-65%;

固液高速分離過程中使水充氧,處理后水的DO可達4-8 mg/L;

占地面積小,單臺占地不到12 m2;

運行費用低,噸水電耗不到0.02-0.05 kwh;

不產生難以處理的化學污泥。

2.Bios氧的科學管理系統

污水處理廠中,曝氣單元約占整個處理廠總能耗的50%-70%,曝氣不僅為好氧微生物的生長與污染物降解提供了必需的氧氣,也承擔了攪拌的作用。曝氣系統的充氧性能受到活性污泥性質、曝氣器品質、運行工況等的綜合影響。因此氧的科學管理是十分必要的。

Bios氧的科學管理系統是基于此而開發出管理系統。系統擁有以下技術優勢:

(1)氧科學管理技術集成

Bios氧的科學管理系統基于新型的過程監測技術,實時監測活性污泥性能和曝氣系統效率;采用曝氣極限控制策略,實現曝氣的精準控制;參考臨界氧模型,確定最適溶解氧;針對不同污染物的降解特征,耦合新型攪拌,進行溶解氧分段管理。

(2)新型高分子彈性體微孔曝氣器

系統采用新型高分子材料,具備良好的理化特性:壽命長(8-10年);耐生物垢;抗撕裂;抗水解;對氣量變化阻尼,調節品質好。

(3)新型攪拌系統

設備中的新型攪拌系統采用獨特流體力學設計,最大限度地將流體特性與機械運動相結合,并且能適應不同情況下的水體流動和污泥性質。攪拌器工作過程中,水流在池壁的反射作用下,形成自上而下地循環水流,可獲得在軸向與徑向方向的交叉水流,能有效消除攪拌死角,防止污泥沉降,并可強化氧傳質效果。

(4)新型過程監測儀表

設備擁有兩項新型過程監測儀表:活性污泥比耗氧速率在線測定儀以及工藝狀態曝氣綜合充氧性能測定儀。

活性污泥比耗氧速率(SOUR)是直接表征污泥活性的重要指標,通過SOUR在線測定儀可實現對污水處理過程中活性污泥的比耗氧速率、最大比耗氧速率、內源比耗氧速率及耗氧速率(OUR)進行實時測定,也可用于進水水質毒性預警等。

工藝狀態曝氣綜合充氧性能測定儀可直接測定曝氣池中的實際氧轉移效率(Oxygen Transfer Efficiency, OTE)和區域曝氣量,為污水處理廠曝氣的精準調控以及曝氣設備的維護管理提供有力工具。

(5)新型曝氣控制策略曝氣極限控制策略(Aeration Limit Control Technology)是國際范圍內首次開發的基于曝氣系統供氧量與微生物需氧量相平衡的曝氣控制技術,可最大程度地實現曝氣系統的本質節能。該控制技術的核心是自主研發的活性污泥在線SOUR測定儀和工藝狀態曝氣器OTE測定儀所獲取的數據以及高級氧氣供需平衡算法。


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