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1工藝特點及主要構筑物
1.1除鈣沉淀池氣化廢水中含有大量Ca2+、Mg2+等物質,在進入生化系統前應進行去除,否則會造成生物處理單元結垢,嚴重影響處理效果。本項目采用化學中和沉淀除鈣的方法,投加磷酸進行中和,生成磷酸鈣,同時投加PAC混凝劑,以便形成絮體快速沉淀。然后排至污泥濃縮池。該沉淀池有效容積為328m3,尺寸:9m×9m×4.8m,池體采用半地下鋼筋混凝土構筑物,池內設刮泥機、排泥泵等設備。
1.2格柵井及初沉池廠區混合污水通過下水道依靠重力流至格柵井,通過格柵,將混合污水中大的雜物去除,確保后續設備安全運行,機械格柵寬度700mm,柵距5mm。之后用泵提升至初沉池,進一步沉淀去除廢水中懸浮物質,初沉池2座,單座有效容積為328m3,尺寸為:9m×9m×4.8m,池體采用半地下鋼筋混凝土構筑物,池內設刮泥機、排泥泵等設備。
1.3事故池事故池是化工廢水處理站所必須的構筑物,由于化工廠在出現生產事故后,會在短時間內排放大量含有各種生產原料的有機廢水,這些高濃度廢水一旦進入,會給運行中的生物處理系統帶來較高的沖擊負荷,造成的影響需要很長時間來恢復,甚至會造成致命破壞。該池有效容積為10000m3,尺寸為47m×33m×7.0m,可容納化工廠1個事故期排水量,地下鋼筋混凝土構筑物,內設2臺提升泵,可將事故池水排入均質調節池。
1.4均質調節池由于廢水排放量及水質波動性較大,因此有必要在生物處理前設置均質調節池起到調節水量、水質的作用,使得后續工藝的處理負荷基本處在相同的水平,有利于處理工藝的連續、穩定、可靠運行;另外為防止廢水中的懸浮物沉淀結塊,設置潛水攪拌機進行攪拌。該池有效容積6000m3,尺寸為60m×22m×5.0m,地上鋼筋混凝土構筑物。
1.5射流曝氣型sbr生物反應池SBR生物反應池是整個系統的核心,反應池共6座,半地上鋼筋混凝土結構,每座池尺寸為27m×21m×6.0m,池容3400m3,池內設置碟式射流曝氣器6臺,循環泵2臺,潷水器1臺,排泥泵1臺,每池對應曝氣風機1臺,設計運行周期為6h,生物反應池設備見表2。廢水先進入1號SBR,在進水的同時開啟循環泵、鼓風機,以及氫氧化鈉投加泵,在第1小時后停止進水,循環泵從池中進水端抽水,送至曝氣器處,與鼓風機空氣混合,曝氣的同時對池水進行攪拌,至第4小時,風機運行20min后停止,再隔20min開啟,間歇曝氣,使池水不斷處于缺氧、好氧交替變化狀態。甲醇補充是在風機停止,池中處于缺氧狀態時投加,氫氧化鈉在第15分鐘后停止投加,在第4小時所有設備停止運行,進入靜止沉淀階段,該階段最后10min開啟排泥泵排泥。在第5小時潷水器開始潷出上清液,經過1h排水后,第1周期結束。6座池子依次循環。去除氨氮的過程是:在進水初期,供氧量不足,池內殘留的游離氧首先被消耗,反硝化菌以污水中的有機碳作為供體,把池內殘留的NOx-N還原成氮氣或供自身合成反應需要的有機氮。風機曝氣后,同時循環泵開啟增大曝氣強度,隨著曝氣量增加,氨氮在硝化作用下轉變成硝態氮,風機停止曝氣,減少了系統供氧,污水處于缺氧狀態,絮凝體形成菌膠團將進水期吸附貯存的碳源釋放出來,使兼性反硝化菌進行反硝化脫氮,此時投加甲醇提供有機碳源作為電子供體,使反硝化過程更快地完成,風機開啟后再次處于好氧狀態時,開始硝化反應,在靜沉、排水期間,風機停止供氧后,微生物處于內源呼吸狀態,反硝化菌以內源碳作為供體進行反硝化反應將硝態氮轉化成氣態氮排出。射流曝氣型SBR生物反應池特點如下:1)曝氣效率高。選用的JAS碟式射流曝氣器,因采用了氣液混合式的射流噴頭結構,大大提高了氧溶解率。與風機和水泵相結合進行射流曝氣,同時具有鼓風和噴射曝氣的優點,動力效率高(4.0~5.4kg/(kW•h)),充氧能力好(2.2~5.6kg/h)。2)循環攪拌。本設計采用水泵提供循環動力,使反應池內污水從進水端(缺氧段)至曝氣機(好氧端)之間形成循環,循環水量接近處理水量的600%,強于A/O脫氮工藝中的活性污泥回流量,使得該系統具有較高的生物脫氮功能;同時,大流量循環攪拌還使得池內污泥始終保持良好的活性狀態。3)運行方式靈活。通過PLC控制風機、水泵的啟停,即可多次轉換池中A/O階段,即曝氣—攪拌—曝氣—攪拌,滿足脫氮需求。同時可對曝氣時間、沉淀時間、排水時間有效的控制,運行方式更加靈活,并可以在一定程度上適應進水濃度的變化。
1.6監測池按國控重點污染源自動監控項目現場端建設規范要求,監測池安裝在線氨氮、COD、濁度及pH監測儀表,安裝溫度、流量、壓力變送器,安裝取樣及數據采集儀器,傳輸各種監測參數到集中控制室,達標后外排或泵送回用,不達標換至電動閥,自流回前端均質池重新處理,并在監測池上面設分析化驗小屋,可就地對監測水樣進行化學分析,校驗在線水質儀表。該池有效容積570m3,尺寸為14m×9m×5.0m,半地上鋼筋混凝土構筑物。
1.7污泥處理系統本工程采用污泥濃縮池+帶式污泥脫水機處理污泥,除系統的沉淀污泥和SBR反應池的剩余污泥外,同時接收廠區中水回用站的污泥,污泥濃縮池采用半地上鋼混結構,結構尺寸14m×14m×5.0m,有效容積780m3,配套中心傳動污泥濃縮機,采用污泥濃縮脫水一體機2套,帶寬2.5m,配套全自動溶配加藥裝置。
1.8加藥系統甲醇投加系統:由于系統來水屬氨氮含量較高的有機廢水,ρ(BOD5)/ρ(NH3-N)僅為1.25,靠本身污水中的碳源,遠遠不能滿足反硝化過程所需碳源,故設甲醇儲罐1個(15m3)及投加泵8臺(6用2備),投加量0~240L/h;運行時投加泵根據SBR池的運行時序啟停。堿液投加系統:加堿的作用,一是維持硝化作用所適宜的pH水平,二是中和硝化作用中所產生的酸度。該項目采用氫氧化鈉調整SBR池的堿度平衡,氫氧化鈉投加量120L/h,根據SBR池的運行時序按時投加。
2調試與運行結果
工程于2013年3月竣工,4月起開始設備調試,工藝調試主要是進行射流曝氣型SBR生物反應池的活性污泥培養和馴化,為了提高系統啟動速度,投加西安市某污水處理廠脫水后的剩余污泥(含水率為80%)進行微生物接種,悶曝后采用間歇進水、小水量進水和逐步加大連續進水量的調試方法,逐池進行,2個月后進水量達到設計處理的水量,射流曝氣型SBR生物反應池基本實現預定的去除率,整個系統于2013年6月交付運行,氨氮及COD處理結果見表3。
3工藝特點及注意事項
3.1反應池容積設計在射流曝氣型SBR生物反應池處理氣化廢水的設計中,反應池容應以氨氮的污泥負荷為指標進行核算,不能以BOD的有機污染指標進行計算,否則池容就會過小,不能達到去除氨氮的目的。本項目反應池計算公式如。
3.2程序控制方式合理SBR池閥門及設備繁多,時段控制要求高,共設有6組SBR池,每個池子的進水時間對應固定的時間段(將全天24h分為6個時間段,如1號SBR池進水時間段為0~1,6~7,12~13,18~19時),而該SBR池的其他設備按時序表在規定的時間自動運作,每個池子均在其固定的時間段順序循環進行。進水泵只受均質池低液位停泵控制,當液位低時,進水泵停止,該時間段的SBR池進水量相應減少,其他設備還按時序表運行;當時間段對應的SBR池調為手動時,該組SBR池對應進水時間段不自動進水,均質池液位提高,到下一時間段進入另一SBR池運行,均質池高液位報警;生物SBR池單池或整體可按自動程序運行,也可在畫面點動情況下手動運行。以上控制方式避免了斷續進水、設備故障等而導致的運行時序紊亂的情況,使每個設備運行在每天的固定時段,方便操作人員的巡檢和管理。
3.3加堿的位置煤氣化廢水系統結垢是一個普遍存在且成因復雜的問題,影響結垢的指標有:pH、堿度、Cl-、Ca2+濃度、濁度(或懸浮物含量)、電導率等。這些指標相互影響、相互關聯,其中尤以pH、堿度、Ca2+濃度最為關鍵。本工程中原設計加堿的位置在SBR池進水總管上,降低了水中pH值,結果從加堿處到生物反應池管道結垢嚴重,后將堿投加點改為每個池子入口處,運行良好。
4結論
采用射流曝氣型SBR工藝處理煤化工行業的氣化廢水,運行穩定,處理效率高,出水水質優于GB8978—1996《污水綜合排放標準》和DB61—224—2006《渭河水系(陜西段)污水綜合排放標準》的一級排放標準。
作者:王亞峰穆文斌單位:西安正德水處理有限公司陜化煤化工有限公司