楊 平
(1.青島水務(wù)集團(tuán)有限公司;2.青島首創(chuàng)瑞海水務(wù)有限公司)
符 號 說 明
BOD——生化需氧量;
BOD5——五日生化需氧量;
COD——化學(xué)需氧量;
MLSS——污泥濃度;
NTU——濁度;
PAC——聚合氯化鋁;
PFS——聚合硫酸鐵;
SBR——序批式活性污泥法;
SS——懸浮物;
SV30——混合液在量筒靜止沉降30min 后污泥所占的體積百分比;
TP——總磷。
由于污泥廢水含有大量有機物和眾多的污染物, 進(jìn)行單獨處理時需要滿足繁雜的工藝條件,并且前期投資過高[1~3]。 如果將污泥廢水與生活污水進(jìn)行合并處理,則可以實現(xiàn)污泥廢水的稀釋[4,5]。 針對污泥廢水含有較高比例的有機物,在實施合并處理的過程中應(yīng)合理控制廢水加入量,確保滿足SBR 工藝運行條件,使出水水質(zhì)符合一級A 排放標(biāo)準(zhǔn)[6]。
為實現(xiàn)提標(biāo)改造目標(biāo),可以利用現(xiàn)場測試的方法分析SBR 除磷過程的影響因素,從而確定降低總氮和總磷的最佳工藝條件,同時在此基礎(chǔ)上分析污泥廢水的處理效果[7,8]。 現(xiàn)階段,許多學(xué)者研究了鐵鹽在生物除磷和硝化方面的功能作用,尤其是化學(xué)、生物兩種方式在除磷方面的優(yōu)勢也引起行業(yè)內(nèi)的關(guān)注[9]。 還有學(xué)者對各種含水率的污泥進(jìn)行處理并測試廢水水質(zhì)參數(shù),為進(jìn)一步優(yōu)化廢水處理工藝、擴大污泥規(guī)模創(chuàng)造條件。 首先,通過預(yù)處理工藝使生產(chǎn)廢水中的污染物濃度明顯減??;然后,在SBR 反應(yīng)器內(nèi)加入不同含量的污泥廢水,分析了兩種廢水實施合并處理過程中遇到的問題[10~12]。 本次測試的重點是污泥含水率不同的情況下對應(yīng)的廢水水質(zhì)參數(shù),以此作為擴大污泥項目與選擇最優(yōu)廢水處理工藝的一項理論依據(jù)。
本試驗總共采用兩套SBR 處理系統(tǒng),反應(yīng)器材料為聚丙烯板, 尺寸為600mm×300mm×500mm,有效容積100L。 通過曝氣方式形成好氧環(huán)境,進(jìn)行厭氧處理時需啟動攪拌器。 測試期間,每當(dāng)時序改變后,需等所有參數(shù)指標(biāo)處于穩(wěn)定狀態(tài)(所需時間為7 天)再對后續(xù)各項數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并計算。 試驗參數(shù)如下:
周期進(jìn)水量 50L
排水比 1∶5
廢水負(fù)荷 0.05~0.25kg/d
MLSS 3 000~5 000mg/L
以青島某水處理廠作為測試對象,從SBR 池中獲取污泥試樣。 需要說明的是,一是待SBR 完成曝氣處理后再進(jìn)行取泥, 可以發(fā)揮硝化作用;二是SBR 反應(yīng)器中進(jìn)行16h 悶曝后開始注水。從平流沉砂池的出水口收集測試用水,污泥廢水試樣來自江蘇污泥示范項目,對這兩種水質(zhì)的測試結(jié)果列于表1。
表1 兩種水質(zhì)測試結(jié)果
在反應(yīng)釜內(nèi)對各個含水率條件下的污泥進(jìn)行裂解, 裂解液放置5h 后測試上清液的水質(zhì)參數(shù),當(dāng)污泥含水率為85%時,污泥形成的COD 可達(dá) 到 45 200mg/L 的 高 濃 度 狀 態(tài),BOD5為31 200mg/L,占COD 的60%左右,說明該廢水比較適合生化處理;當(dāng)COD 達(dá)到較高濃度時,氨氮(NH3-N)的濃度明顯增大(2 316mg/L),SS 濃度較小,僅為162mg/L。
在7 個含有500mL 廢水的燒杯內(nèi)依次添加1~8mL 配制好的20%PAC 溶液,利用六聯(lián)攪拌器攪拌10min,靜置3h 后對上清液進(jìn)行NTU 測試。隨著PAC 加入量的提高, 可以有效降低廢水的COD (從最初的13 292mg/L 降低到6 172mg/L),NTU 也在不斷減小 (由346.0 減小到22.3);0~4mLPAC 溶 液 的 添加 量 下,COD 與NTU 的 去 除率迅速增大,隨著PAC 加入量繼續(xù)遞增,兩者的去除率保持基本穩(wěn)定(圖1),藥劑添加量為6mL時其去除率達(dá)到最大(54%與91%)。
根據(jù)上述測試結(jié)果可知,當(dāng)PAC 添加量提高后,可以有效減小廢水的COD 與NTU,兩者同時達(dá)到最小值, 由此可推斷NTU 與COD 之間存在一定的關(guān)聯(lián)性。 經(jīng)綜合分析,在預(yù)處理階段PAC的添加量為4mL 時按照125∶1 的比例進(jìn)行添加最為適宜。
圖1 不同PAC 添加量的預(yù)處理效果
7 個盛有500mL 廢水的燒杯中,依次添加0.2~4.0mLPFS 溶液,利用六聯(lián)攪拌器攪拌10min,靜置3h 后對上清液進(jìn)行測試: 當(dāng)PFS 添加量介于0.0 ~1.0mL 之 間 時,廢 水 的COD 降 低(從13 142mg/L 降到6 020mg/L),NTU 也在減小 (由346.0 減小到22.5),COD 與NTU 都呈現(xiàn)迅速增長的趨勢(圖2),且達(dá)到最大的去除率(53.2%與92.1%);之后進(jìn)一步提高PFS 添加量,各項指標(biāo)保持基本恒定; 隨著添加量增加到2.0mL 以上時,COD 與NTU 的去除率出現(xiàn)快速下降的趨勢。
圖2 不同PFS 添加量的預(yù)處理效果
為充分發(fā)揮硝化作用,污泥在污水處理廠的SBR 池完成曝氣后獲取, 并對SBR 反應(yīng)器進(jìn)行12h 內(nèi)悶曝處理后開始注入生活污水, 待各項指標(biāo)穩(wěn)定以后進(jìn)行測試。
將污泥廢水的加入量設(shè)定為0.5%的處理水量, 共監(jiān)測5d, 分別對SBR 處理系統(tǒng)出水的COD、NH3-N 和TP 進(jìn)行測試,之后測試SV30。分析表2 所列的數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn),當(dāng)加入0.5%的污泥廢水時,所有出水指標(biāo)都符合排放要求,沒有出現(xiàn)超標(biāo)的情況, 測試得到出水的COD 在28.45 ~41.28mg/L、NH3-N 在2.16~3.85mg/L、TP 在0.33~0.61mg/L、SV30在46%~58%范圍內(nèi)小幅變化。
表2 SBR 處理系統(tǒng)出水測試數(shù)據(jù)
圖3 為SBR 處理系統(tǒng)出水的COD、NH3-N和TP 去除率曲線。由圖3 可知,當(dāng)加入0.5%污泥廢水后,COD 的去除率在87.5%~92.6%之間浮動,TP 的去除率在86.3%~92.5%之間浮動,NH3-N 的去除率表現(xiàn)為逐漸增大的趨勢,從91.5%增大到96.8%。
圖3 SBR 處理系統(tǒng)出水的COD、NH3-N、TP 的去除率
通過以上測試發(fā)現(xiàn),在生活污水中加入一定量的污泥廢水進(jìn)行合并處理不會干擾SBR 生物處理工藝,而且還能保證各項出水指標(biāo)符合一級A 類排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。 污水處理廠能夠?qū)崿F(xiàn)的水量處理能力為20 000m3/d,根據(jù)之前設(shè)定的4%的污泥廢水加入量可知, 污泥廢水的處理能力為800m3/d,符合污泥廢水每天排放量的要求。
由于污泥廢水包含了多種有機物成分,同時會產(chǎn)生濃厚的刺激性氣味,需實施有效方法以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求,也可通過與生活污水合并處理的方式來實現(xiàn)。
4.1 增加投藥量后,COD 與NTU 都能達(dá)到更大的去除率。 當(dāng)PAC 加入量提高后,可以有效降低廢水的COD 與NTU,兩者同時達(dá)到最小值(預(yù)處理階段PAC 的添加量為4mL,按照125∶1 比例進(jìn)行添加);加入1.0mL PFS,COD 與NTU 的去除率均能達(dá)到最大值(53.2%、92.1%)。
4.2 當(dāng)加入0.5%污泥廢水后,SBR 處理系統(tǒng)COD 的去除率在87.5%~92.6%之間浮動,TP 的去除率在86.3%~92.5%之間浮動,NH3-N 的去除率表現(xiàn)為逐漸增加的趨勢, 從91.5%增大到96.8%。