摘要: 某污水处理厂采用水解酸化/Carrousel氧化沟工艺处理漂染废水,由于实际进水水质、水量与设计值有偏差,造成运行管理困难且费用较高。针对该厂的实际运行状况,探讨了水解酸化的pH、氧化沟的DO浓度、MLSS、污泥负荷等参数的优化控制,确保该工艺的处理效果稳定、酸耗低、剩余污泥少、耐冲击负荷能力强、不会发生丝状菌污泥膨胀,出水水质达到广东省《水污染物排放限值》(DB 44 /26—2001)第二时段的一级标准。
关键词:漂染废水;水解酸化;Carrousel氧化沟;优化控制;丝状菌;污泥膨胀
某漂染业综合治理配套工程项目地处广东省某漂染业环保工业园,为园区企业提供集中供热、供水、污水处理服务,目前与该项目配套的污水处理厂为30多家入园漂染企业集中处理牛仔服装洗漂、印染、丝光及生活等综合废水。废水中的污染物主要是染色和漂洗过程中投加的沸石、浆料、硫化黑、靛蓝染料、工业洗衣粉、表面活性剂、元明粉、硫代硫酸钠、亚硫酸钠、苏打、烧碱等。据统计,目前综合废水中洗漂废水占75%～85%、印染废水占7% ～12%、丝光废水占3% ～7% ,其他废水约占5% ,水质、水量波动较大。污水处理厂一期工程的处理水量为 10. 0 ×104 m3 /d,一组采用水解酸化/好氧工艺,另一组采用水解酸化/Carrousel氧化沟工艺,笔者主要介绍后者。
1 工艺流程
废水处理工艺流程见图1。
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废水通过污水收集管网直流到污水处理厂的粗格栅和一级提升泵站,再由泵提升至细格栅和平流沉砂池,并投加浓度为50%的硫酸调节pH; 调节 pH后的废水流入调节沉淀池,再通过二级泵提升至水解酸化池,经水解酸化后与二沉池回流污泥混合流入氧化沟,完成有机物的好氧去除;二沉池出水与混凝剂CF1混合、反应、絮凝、沉淀后外排或回用。调节沉淀池、混凝沉淀池的污泥与剩余污泥通过污泥泵排入污泥池进行均匀混合,再通过泵送入带式浓缩一体化压滤机进行脱水处理,泥饼外运或运至与工业园项目配套的热电厂进行烘干、掺煤焚烧[ 1、2 ] 。
2 工艺控制
部分时段的COD、pH、TP等水质指标超过设计值、水量时变化较大,导致生化系统易受水质、水量负荷冲击,运行控制的难度较大。针对该厂的水质、水量特点,在总结水解酸化和氧化沟工艺长期运行控制经验的基础上,得出了具体的优化控制方式。
2.1 对pH的控制
首先进行氧化沟活性污泥的培养,钟虫出现后, 回流10%的污泥到水解酸化池作培菌用,按照设计要求,用硫酸把pH值调整到9. 0,使水解酸化池较好地运行。
大量资料表明在偏酸性环境下水解酸化作用比较明显,但是由于该水厂的进水pH值高达11. 5～ 12. 5,导致加酸量特别大,费用很高。运行实践证明,该类废水在碱性环境下水解酸化作用仍较明显, 且当pH < 10. 5时,碱度对水解酸化的负面影响较小。水解酸化可将大分子或难降解的化合物分解为易于降解的中间产物,提高了废水的可生化性[ 3 ] , 并充分发挥了酸化作用,进一步降低了pH值,节省了加酸量。随着水解酸化池污泥挂膜的进行,污泥浓度增大,水解酸化功能不断增强,逐步减少了加酸量,提高了水解酸化池的pH值。试运行5个月后, 发现在预处理阶段只需用硫酸把废水中和到pH = 11. 0,通过水解酸化作用便可使其pH 值稳定在 10. 4,且生物膜生长较好;再经氧化沟处理后,除TP 以外的各项指标均达标,且可以确保氧化沟生化系统在偏碱性条件下运行,不易发生丝状菌膨胀。
当加酸量不充足、水解酸化池的pH 值持续2 天超过11. 5时,水解酸化污泥系统开始恶化,导致恶臭和污泥从填料上脱离、SV I值上升、二沉池出现少许漂泥现象,随后二沉池的pH值超过9. 0,此时需要在终沉池加药才能使pH值达标。可通过加大酸量把水解酸化池的pH值调低至10. 5, 5天即可恢复。一般在活性污泥状态较好的情况下,维持进入水解酸化池的废水pH值为11. 0～11. 4即可使系统较为稳定地运行。
2.2 对氧化沟内DO的控制
该厂氧化沟为传统6沟式Carrousel氧化沟,采用3台低速倒伞型表曝机曝气,由于生物除磷本身不消耗氧气,供氧主要消耗在对BOD5 的去除、硝化反应、对部分还原性物质的去除等方面。在实际运行控制过程中,各段曝气量一般是根据DO仪的监测值,通过调整表面曝气机的开启台数和运行时间来控制。经长期的运行实践得出各区DO的控制范围:缺氧区为0. 2 ～0. 5 mg/L、好氧区为1. 9 ～3. 3 mg/L,若DO的浓度太低会抑制硝化作用,太高则会使DO随回流污泥进入厌氧区,影响聚磷菌释磷和对磷的吸收[ 4 ] 。根据运行经验, 水量< 750 m3 /h 时,只需开启2台表曝机;水量为750～1 200 m3 /h 时,间歇开启进水段表曝机;水量> 1 200 m3 /h时, 需要持续开启3台表曝机;当COD > 900 mg/L 时, 需要增加曝气设备才能满足满负荷的要求。DO是保障该工艺处理效果的关键,当表曝机发生故障时, DO得不到保障,出水水质恶化,在维修期间必须通过降低水量来保证出水达标。
2.3 对氧化沟和水解酸化池MLSS的控制
该厂氧化沟的MLSS设计值为5 000 mg/L,但是因工业园水量日变化较大,该厂另一组A /O生化系统的耐冲击负荷能力较小[ 2 ] ,因此水量冲击负荷主要由氧化沟系统承担。氧化沟系统的水量在750 ～1 800 m3 /h范围内波动,一定时间内无法使系统内的污泥浓度随水量的变化及时调整,为了维持运行的稳定性,需把MLSS控制在适中的范围内。经过运行实践和监测可知:当MLSS < 3 000 mg/L、水量为4. 0 ×104 m3 /d时,各项指标均不达标,特别是出水色度较大; 当MLSS > 4 000 mg/L、水量只有 1. 5 ×104 m3 /d时,污泥活性变差,死泥增多。实践还证明,当MLSS维持在3 500 mg/L左右时,能够较好地应对水量变化的冲击,使出水稳定达标;当水解酸化池的MLSS > 3 500 mg/L时,介质密度过高、水下搅拌器的电流偏高、污泥随水流大量流入氧化沟, 此时需及时排泥。
2.4 对污泥负荷的控制
因MLSS相对保持稳定,污泥负荷主要受进水量的影响[ 5 ] 。实际运行表明:水量在(1. 5～5. 0) × 104 m3 /d范围内时,出水可保持稳定达标,其中水量在3. 0 ×104 m3 /d时效果最佳;水量如果长时间(10 d以上)低于或者高于该范围,污泥活性则开始变差,出水水质恶化,需对MLSS做相应调整,即污泥负荷保持在0. 039 ～0. 130 kgBOD5 / ( kgMLSS·d) 时,对各指标的去除率较高,其中污泥负荷在0. 078 kgBOD5 / ( kgMLSS·d)时处理效果最佳。
2.5 对出水TP的控制
因进水中TP偏高( TP > 4 mg/L) ,故单独依靠生物除磷不能使TP < 0. 5 mg/L,需进行加药混凝除磷。试验结果表明,使用CF1混凝剂(用量为30～ 80 mg/L)时,无需加助凝剂,既可以进一步降低色度、S2 - 和COD等指标,又可使出水TP达标。
3 实际运行效果
该工程已投产2 年,运行稳定, 2006 年8 月— 2008年8月水质监测结果的平均值见表1。
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由表1可知,该处理工艺对污染物的去除率高, 出水水质均能达到广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB 44 /26—2001)第二时段一级标准。
4 结论
通过对水解酸化的pH、氧化沟的DO、MLSS、污泥负荷等参数进行优化控制,确保该工艺的处理效果稳定、酸耗低、耐冲击负荷能力强、剩余污泥少、不会发生丝状菌膨胀,出水水质均能达到广东省《水污染物排放限值》(DB 44 /26—2001)第二时段的一级标准。
① 为了节省酸耗,在预处理阶段只需用硫酸把废水中和到pH = 11. 0,通过水解酸化作用便可使其降低到10. 4,再经氧化沟处理后,除TP以外的各项指标均可达标,且不会发生丝状菌膨胀。一般在活性污泥状态较好的情况下,维持进入水解酸化池的废水pH值为11. 0～11. 4即可使系统较为稳定地运行。
② 一般保持缺氧区的DO为0. 2～0. 5 mg/L、好氧区的DO为1. 9～3. 3 mg/L,且需要根据水量大小来控制表曝机的开启台数。
③ 维持MLSS为3 500 mg/L左右,能较好地应对水量变化的冲击,保证出水稳定达标;当污泥负荷为0. 039～0. 130 kgBOD5 / ( kgMLSS·d)时,对各指标的去除率均较高, 其中当污泥负荷为0. 078 kgBOD5 / ( kgMLSS·d)时处理效果最佳。
④ 投加混凝剂CF1 (用量为30～80 mg/L) , 无需加助凝剂,既可以进一步降低色度、S2 - 和COD 等指标,又可使出水TP达标。
参考文献:
[ 1 ] 翁焕新,马学文,苏闽华,等. 利用烟气余热干化城市污泥工艺的应用[ J ]. 中国给水排水, 2008, 24 (4) : 58 - 61.
[ 2 ] 张自杰. 废水处理理论与设计[M ]. 北京:中国建筑工业出版社, 2003.
[ 3 ] 李思敏,李艳平,秦卫峰,等. 改良氧化沟工艺处理城市污水的优化控制[ J ]. 中国给水排水, 2008, 24 (10) : 91 - 94.
[ 4 ] 余华堂,张钦勇,彭方芽,等. 预处理/水解酸化/好氧工艺处理漂染工业园废水[ J ]. 中国给水排水, 2008, 24 (18) : 75 - 77.
[ 5 ] 余华堂,李龙天 ,刘文士,等. 漂染工业园污水厂实际运行中出现的问题及其对策[ J ]. 中国给水排水, 2009, 25 (4) : 87 - 91. 来源：中国给水排水 作者: 余华堂