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陈珺:污水处理升级改造的5个关键问题

  • 产品时间:2021-08-07 00:25
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简要描述:编成 者 按我国污水处理领域在近几年获得较慢发展,日处置能力大幅提高,正处于世界前茅,已沦为污水处理大国,但在技术选型、升级改建、能耗掌控及运营管理方面,依然距污水处理强国有较小的差距。因此,现有污水处理厂的科学合理升级改建、优化运营已沦为行业长年发展的目标,须要大大持续改良。...

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本文摘要:编成 者 按我国污水处理领域在近几年获得较慢发展,日处置能力大幅提高,正处于世界前茅,已沦为污水处理大国,但在技术选型、升级改建、能耗掌控及运营管理方面,依然距污水处理强国有较小的差距。因此,现有污水处理厂的科学合理升级改建、优化运营已沦为行业长年发展的目标,须要大大持续改良。

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编成 者 按我国污水处理领域在近几年获得较慢发展,日处置能力大幅提高,正处于世界前茅,已沦为污水处理大国,但在技术选型、升级改建、能耗掌控及运营管理方面,依然距污水处理强国有较小的差距。因此,现有污水处理厂的科学合理升级改建、优化运营已沦为行业长年发展的目标,须要大大持续改良。

近日,江苏(宜兴)环保产业研究院总工陈珺,在《亚洲环保》主办的“第四届长三角(苏浙沪)灌溉与污水处理研讨会”上做到了为题“污水处理升级改建的5个关键问题”,陈总工从实际处置能力的评估、生物处理工艺选型、生化池优化设计、二沉池的优化以及污水处理厂水力优化五个方面,融合污水处理厂运营和管理经验,对污水处理目前运营过程中不存在的问题展开了全面剖析,并讲解了污水处理升级改建的具体措施,深入显出,条理清晰,用数据说出更加有说服力,这五个问题也有可能是您十分注目的问题,因为污水处理的提标改建和运营优化到企业的存活及水环境的提高。基于此,我们可以大大拓展和创意,引导行业向前发展。陈珺污水处理升级改建牵涉到的面十分甚广,还包括水量水质的变化、工艺选型、废气标准、设备改版、投资与运营成本、占地面积、能耗及掌控等等,远非一个报告所能几乎覆盖面积。

这里仅有和大家交流一下在污水处理升级改建的过程中牵涉到到五个主要方面的问题,这些问题还包括:实际处置能力的评估、生物处理工艺选型、生化池优化设计、二沉池的优化以及污水处理厂水力优化的问题。一实际处置能力的评估实际处置能力评估是污水处理升级改建过程中尤为最重要的事情。只有在确切理解目前污水处理厂的实际处置能力才能有的放矢地展开下一步的升级改建。

这个“实际处置能力”牵涉到到很多方面,还包括污水水量水质特性、设备设施状况、处置拒绝、工艺控制策略、运营确保等等,这些因素相互交织在一起,构成了确实的实际处置能力,而非一般来说所指的设计规模。实际处置能力不是一成不变的,它不会随着时间的流逝而发生变化,比如由于人口的减少造成入水量的持续上升必须提升实际处置能力,最简单的方法就是配套;另外,不合理的运营确保不会使污水处理厂随着岁月的推移而减少其处置能力。标准提升是污水处理厂发展过程中常常遇上的事情,为了超过新的标准,在既有的设施情况下其处置能力有可能就不会减少。同时,我们还可以看见另外一些情景,某些卓越的污水厂会在其历史发展过程中大大优化自身的情况,突破瓶颈的容许,以大于的投放构建处置能力的提升,构建污水处理的可持续发展。

因此,在展开污水处理升级改建之前的一个最重要步骤是对实际处置能力的评估。我们对全国四千多座污水处理厂中的3300座污水处理厂的实际入水COD、TN浓度做到了一些分析,可以显现出绝大多数污水厂的COD浓度并不是很高,COD低于400mg/L的污水处理厂只占到较小一部分,入水氮的浓度较低的并不是很多。我们做到了一些实际污水厂的入水设计值与实际值的较为,可以显现出从南到北很多污水处理厂的COD设计值与实际值有较小的差距,实际入水COD相比之下高于设计值,只有50%左右,氮的值也不会较低一些,但较低的并不是很多。

所以,很多污水处理厂的池容是有校验的,这种校验的潜力在升级改建时就有可能获得利用,当然这不会牵涉到到其他单元的问题,比如沉淀池的问题、入水管线的问题等等,必须展开实际评估。实际处置能力评估必须中用一些方法,这些方法一般还包括开会讨论分析、全厂实际测试、工艺模拟分析。开会讨论分析一般来说是涉及方躺在一起辩论,这种方式天然上来说是较为激进的,因为在没清楚数据和依据的情况下,人都是激进的,不能凭经验。

第二种方法是实际测试,实际测试还包括沉淀池负荷测试、氧移往测试、示踪剂测试以及在线监测等,实际测试的益处是因地制宜,找到关键参数,具体制约瓶颈。其中,负荷测试还包括预处理、曝气池、沉淀池、污泥水解单元等方面的测试,必须具体各个单元的实际处置能力,当然测试期间无法影响入水水质。

这里荐一个曝气效率方面测试的例子,大家告诉α值是混合液中氧移往效率与清水中氧移往效率之比,是曝气计算出来过程的一个关键参数,国内设计规范是0.8-0.85,美国在80年代之前也是基本使用0.8,但实际运营中找到这个值差异较小,α值和泥龄、水质等参数有关系,较低的想去0.3。实质上,尤为可信的方法是用尾气法测试取得实际的α值,这是我们在一个污水厂正在做到的尾气法测试的照片,美国早已有数百个污水厂使用了这种方法。

通过这种方法取得现实的参数为设备选型获取更为科学合理的依据。其他测试方法还包括针对水质的反硝化速率测试、示踪剂测试沉淀池效率等,仅限于时间关系仍然一一赘述。

第三种实际处置能力的评估方法是工艺模拟,特别是在是动态仿真,这个无论是对实际污水厂的升级改建还是优化运营都很有益。动态仿真可以根据入水动态负荷的变化而作出精确的仿真,保证在峰值负荷期间入水水质仍然合格,同时可以替代性出有合理的工艺和参数构建节能降耗的目的,这种方法是传统EXCEL设计计算所无法构建的。下面这个图可以是一个稳态仿真的体现,可以显现出在曝气池廊道的前端氨氮就早已很低了,曝气池有一定的校验能力,我们可以通过动态仿真来确认其可利用的池容潜力。下面这几个图体现了增加有所不同比例曝气池池容后的入水氨氮动态变化,这就为明确的池容利用获取了可信的依据。

当然工艺模拟并非是一件非常简单的事情,必须对水质特性、工艺参数有了解的理解,也并非是出售一套软件就能解决问题的,污水处理工艺模拟背后体现的是污水处理可观科学知识体系的累积,必须有对这方面了解理解的技术人员。二生物处理工艺选型生物处理工艺的选型是一件很简单的事情,牵涉到的面很广,这里仅有对目前少见的作法做到一些探究。

A2O是最常用的工艺,受限于实际内转往比的影响,即使在碳源充裕的情况下,A2O工艺的干氮率最低一般就在70%左右。所以如果入水TN大于50mg/L,入水TN超过15mg/L是可以的,但拒绝超过10mg/L以下是十分艰难的。

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这是一个大型A2O工艺的污水处理厂出入水TN曲线图,这个厂的入水碳源很充裕,干氮率一般就在70%左右。这些年另外少见的一种工艺是多级AO工艺,多级AO工艺实质上是早期多点入水(Step-feed)工艺的改良,多点入水工艺是1935年Richard Gould年所明确提出,并应用于在纽约的一座污水处理厂,这种工艺的本质目的是为了减少曝气池前后廊道供氧差异、减少峰值水量的冲击,通过有所不同入水点流量的分配,在生物池从前到后的廊道上构成由低到较低的污泥浓度梯度,减少转入二沉池的亦非液体通量,从而防止在雨季期间大量污泥的萎缩。多级AO工艺的原意也是如此,它并无法明显提升干氮率,因为在实际工程中不有可能设置无限多的入水点,一般最常用的是3级或4级。

这是一座改建为多级AO工艺的污水厂,改建时将曝气池前面的一部分曝气头拆除,用粗孔曝气的方式展开氧气加热,当然最差是加装搅拌器展开加热。为了取得较高的干氮效果,实质上Bardenpho工艺是很好的方法,入水总氮超过3-10mg/L之间是没问题,但中国很多污水处理厂缺少碳源,所以必须投加外部投加碳源,一般来说较少见的另加碳源是乙酸钠,其鼓吹硝化速率较慢,所需的第二氧气池容也比较较小。下面这个图是山东某污水处理厂的Bardenpho工艺实际入水水质,该厂的入水COD大约200mg/L、入水TN大约35mg/L,通过在Bardenpho工艺中投特乙酸钠后,入水TN可以高于5mg/L。

另外一种改建模式是A2O+鼓吹硝化滤池,反硝化滤池虽然有很高的干氮率,但做到的好的反硝化滤池投资还是核对活性污泥工艺改良的投放要低,另外反硝化滤池必须在二沉池之后专门设置水泵的再度提高以符合水头的必须,而一些上向流的反硝化滤池在实际运营中阻塞的现象较为显著,这些都是必须考虑到的地方。现在还较为少见的一种改建形式是在生物池中投特填料,一般我们称作IFAS工艺,曝气池中既有活性污泥也有吸附在填料之上的生物膜,当然也有转往污泥。而MBBR是没污泥转往,生物池中以吸附在填料上的生物膜生长居多,漂浮的MLSS很低。

我们应当具体区分这两种工艺。IFAS或MBBR工艺主要是用作在占地面积较小或水温较低的情况下,在不明显减少池容的情况下构建平稳的硝化效果。IFAS工艺有固定式填料和移动式填料,两种形式各有利弊,固定式填料改建一起比较非常简单,有的以框架的形式必要放到曝气池中,其他必须考虑到的环节较较少,但固定式填料更容易杜绝蠕虫,必须定期采取措施清理。

下面这个图是北京某污水处理厂使用的固定式填料的IFAS工艺,改建后的效果很好。移动式填料IFAS工艺的优点是填料的比表面积大,但设计失当不会经常出现很多问题,比如填料萎缩、填料阻塞筛网、填料在池内角落冲刷、曝气设置的问题等等,这些方面牵涉到很多工程细节,主要是生物池水力流态方面的问题,必须十分留意。三生化池优化设计很多污水处理厂到了冬春季节,曝气池上都会产生大量的浮泥泡沫,相当严重的污水处理厂二浮池上仅有是浮泥,有的甚至大量刷泥,引发入水水质的相当严重微克,连现在的标准都约将近,就更加不要说道新的标准了。

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这种现象并非个别,在全国各地实质上是一种长年、广泛的现象,各地的污水处理运营同行浅有感觉。很多年来我们仍然对各地的这种现象展开分析和调查,实质上这种现象与污泥收缩、低温有紧密的关系,这些调查还包括微生物方面的检验与水质方面的分析。

我们找到在很多污水厂冬季经常出现的这种现象是Microthrix Parvicella(微丝菌)这种丝状菌的过度交配导致的,这种微生物在泥龄较长、生物干氮除磷工艺、水温高于15度的环境中更容易大量经常出现,这种情况和欧洲的很多污水厂类似于。而且微丝菌在泡沫中金属量相比之下比在混合液中的要低,一种稳健的方法是选择性地将这些微生物回避出有系统,回避的速率要比它的生长速率低,这样才能解决问题。所以必须对生物池展开优化的设计以掌控这种现象的再次发生,首先必须在曝气池出口处展开挡板的设置,无法让大量泡沫转入二沉池,其次是必须在曝气池廊道的一侧构成权利移动的表面,廊道的弯道开口无法只在水下,改建前后的效果很显著。

四二沉池优化二沉池是生物处置的关键,生物处置是在曝气池内已完成,但最后水质的展现出是在二沉池反映出来。但是很失望国内对二沉池的研究、优化并不尤其推崇,往往在二沉池之后再行减少一个高密度沉淀池,构成溶解+溶解的单元六边形,从逻辑上来说不是很合理,另外还有一些实际运营中不存在的各种弊端。实质上欧美的污水厂很少有在二级入水之后用高密度沉淀池,一般都是用在一级处置方面,欧美对二沉池的优化非常重视。二沉池优化的一个最重要工具是CFD仿真,通过CFD的仿真可以对二沉池内部的流态展开科学的分析,从而使用有针对性的合理措施来改良其实际效果。

这是山东某污水处理厂的周边入水、周边入水的二沉池的CFD仿真,通过仿真找到,入水裙板的高度对二沉池的流态有最重要的影响,缩短了裙板以后,入水SS就不会减少很多,把污泥层的界面也减少很多。二沉池另外一个少见的现象是在出有水槽外侧附近池壁这一侧的SS较为低,而在内侧较为较低,这只不过是一种异重流的现象。

对于早已建成的二沉池来说,通过CFD的仿真,在池壁上设置一定的水力挡板可以有效地提高这种情况,将下降的SS行至到池中心。对于这种所以有些情况,我们可以根据实际情况做到一些水泥的挡板。五水力的优化水力的优化实质上牵涉到的面较为多,这里仅有从DO对厌氧、氧气的影响、入水与转往污泥、混合液转往的混合、反应池部分区域的短流非常简单荐两个例子。

比如,在厌氧池设计的时候,往往是进水管、转往污泥口一起转入厌氧区,实质上较为好的作法设置一个混合区,让污泥与水展开充份的混合。另外,入水是要从底部、上部同时入,这样的话减少了入水带进的DO。

下面这个例子是一个多级AO工艺的污水厂,由于上一级好氧池的影响,在第二氧气池、第三氧气池的三分之一到四分之一廊道的DO在1毫克/升以上,这毫无疑问不会减少有效地的氧气池容,投加的碳源也不会构成无谓的浪费。针对这种情况,可以在上一级好氧区的末端做到一个消氧区。

因为水力问题一般来说牵涉到到明确的项目,情况也不完全相同,必须针对性地分析。


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