董繼光

摘 要：洛陽駿化生物科技有限公司150 t/h終端污水處理裝置建設(shè)于2007年，采用A/O生化處理工藝。為實現(xiàn)節(jié)能減排，降低消耗，企業(yè)提出將終端污水處理后作為企業(yè)一次水補充水（代替部分外調(diào)河水），實現(xiàn)中水回用，在現(xiàn)有污水生化處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加深度處理裝置。選用國內(nèi)先進(jìn)的MBR膜生物反應(yīng)器，利用膜的抽吸作用來進(jìn)行泥水分離，污泥膨脹不會影響MBR系統(tǒng)的正常運行和出水水質(zhì)。2014年投入運行。經(jīng)過近幾年的實際運行，運行穩(wěn)定，廢水在線數(shù)據(jù)正常，取得了良好的環(huán)保效果。

關(guān)鍵詞：終端污水處理;加藥混凝氣浮;MBR膜;好氧池;缺氧池;硝化;反硝化

中圖分類號：X703文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）28-0145-04

Research on Energy Saving and Emission Reduction

of Terminal Sewage Treatment System

DONG Jiguang

（Luoyang Junhua Biological Technology Co.， Ltd.，Luoyang Henan 471600）

Abstract： 150 tons/hour terminal sewage treatment device owned by Luoyang Junhua Biological Technology Co.， Ltd. using A/O biochemical treatment process was built in 2007. In order to save energy， reduce emissions， and reduce consumption， the company proposed to treat the terminal sewage as the company's primary water supplement （instead of part of the externally transferred river water） to realize the reuse of reclaimed water and add advanced treatment devices to the existing sewage biochemical treatment system. The domestic advanced MBR membrane bioreactor was selected， and the suction effect of the membrane was used to separate the sludge and water. The sludge expansion did not affect the normal operation of the MBR system and the effluent quality. It was put into operation in 2014. After several years of actual operation， the operation is stable， and the wastewater online data is normally in the standard， and good environmental protection effects have been achieved.

Keywords： terminal sewage treatment;dosing coagulation air flotation;MBR film;aerobic pool;hypoxia pool;nitrification;denitrification

洛陽駿化生物科技有限公司（以下簡稱“洛陽駿化”）成立于2002年，其前身為洛陽氮肥廠?，F(xiàn)有終端污水處理裝置建設(shè)于2007年，采用A/O生化處理工藝。其依據(jù)當(dāng)時廠區(qū)生產(chǎn)情況而建設(shè)，設(shè)計處理能力為150 t/h。根據(jù)洛陽駿化發(fā)展規(guī)劃以及節(jié)能減排、降低消耗的指導(dǎo)思想，企業(yè)提出將終端污水處理后作為企業(yè)一次水補充水（代替部分外調(diào)河水）。參照《污水再生利用工程設(shè)計規(guī)范》（GB/T 50335—2002）中再生利用相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)，現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)的出水水質(zhì)不足以滿足中水回用的要求，特別是懸浮物濃度、氨氮濃度指標(biāo)的差距較大。因此，為實現(xiàn)中水回用，需要在現(xiàn)有污水生化處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加深度處理裝置。依據(jù)洛陽駿化發(fā)展規(guī)劃及終端污水處理系統(tǒng)運行經(jīng)驗，終端水處理系統(tǒng)改造工程設(shè)計規(guī)模為3 000 t/d。2013年11月底，完成中水回用改造、調(diào)試完成，2014年投入運行。

1 改造項目布置

改造工程包括四大部分：一是新建1座混凝氣浮池、1座加藥間（混凝氣浮裝置放在加藥間的房頂平臺上），可布置在現(xiàn)有A池西側(cè);二是新建1座A2池、1座MBR池及1座清水池，可布置在現(xiàn)有二沉池東側(cè);三是新建1套紫外線消毒裝置，可布置在清水池池壁上;四是新建1座風(fēng)機(jī)房、1座膜清洗加藥間，均在二沉池北側(cè)[1-2]。

2 新增污染防治設(shè)施

①污水進(jìn)水口在線監(jiān)測設(shè)備：增加進(jìn)水COD、氨氮含量的在線監(jiān)測設(shè)備，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)水超標(biāo)問題，對調(diào)整后續(xù)處理設(shè)備的最佳運行狀態(tài)、降低系統(tǒng)電耗和藥劑加入量、提高系統(tǒng)抗沖擊能力至關(guān)重要。

②加藥混凝氣浮設(shè)備：去除廢水中的懸浮物及油類，減輕后續(xù)生化處理負(fù)荷，提高整個系統(tǒng)去除有機(jī)物、氨氮的效率。

③MBR設(shè)備：進(jìn)一步去除廢水中的有機(jī)污染物、氨氮，處理后的污水通過MBR膜過濾作用，使出水中SS指標(biāo)大大降低，是實現(xiàn)中水回用的重要一步。

④甲醇加藥系統(tǒng)：甲醇儲槽定期壓入甲醇，根據(jù)在線監(jiān)測到的進(jìn)水COD、氨氮濃度，調(diào)節(jié)甲醇加入量，使系統(tǒng)的脫氮效果達(dá)到最大化。

⑤燒堿加藥系統(tǒng)：燒堿儲槽定期壓入燒堿（液態(tài)），通過電動閥開啟度調(diào)節(jié)燒堿加入量，使得系統(tǒng)硝化效率最大化。

⑥紫外線消毒系統(tǒng)：殺滅污水中的病原微生物，防止其對人類及畜禽的健康產(chǎn)生危害和對生態(tài)環(huán)境造成污染。

3 改造后工藝流程簡述

廠區(qū)污水經(jīng)收集后進(jìn)入隔油池，去除大多數(shù)油分，進(jìn)入初沉池，去除大多數(shù)沉砂等固體雜質(zhì)，之后進(jìn)入細(xì)格柵、調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，再進(jìn)入混凝氣浮池，進(jìn)一步去除污水中油分及懸浮固體，降低后續(xù)生化處理設(shè)備的負(fù)荷。之后進(jìn)入A1池，在缺氧條件下進(jìn)行反硝化反應(yīng)，把由O3池回流污水中的硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮氣去除，污水由A1池出來后按順序依次進(jìn)入O1、O2、O3池，去除有機(jī)碳、氨氮等污染物，在曝氣的條件下，把氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮，之后進(jìn)入二沉池（改造為缺氧池）、A2池、MBR膜池，進(jìn)一步反硝化、硝化，并在MBR池中進(jìn)行泥水分離，最后進(jìn)行紫外線消毒，使出水達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)。在A2池中設(shè)置污泥泵，泵出口管路與MBR池污水回流管路分支管合在一起，使整個生化系統(tǒng)的剩余污泥由此管路進(jìn)入污泥濃縮池。MBR池污水回流泵將MBR池內(nèi)高濃度污水回流到O1池進(jìn)口，從而實現(xiàn)整個生化系統(tǒng)污泥濃度的均一性，提高整個生化系統(tǒng)的效率。

根據(jù)反硝化反應(yīng)的需要，反硝化池投加甲醇。硝化區(qū)主要用于去除有機(jī)碳和氨氮等污染物，為保證硝化菌的正常生長，系統(tǒng)中配備了風(fēng)機(jī)曝氣，同時投加NaOH補充硝化反應(yīng)消耗的堿度。膜區(qū)主要用于泥水分離，系統(tǒng)中采用中空纖維絲截留活性污泥，獲得高質(zhì)量的出水。生化處理出水用自吸泵抽出并輸送至回用水池回用或排放。氣浮池的浮渣和生化池的剩余污泥排入污泥濃縮池，用污泥離心脫水機(jī)脫水后泥餅外運。具體工藝流程如圖1所示。

4 改造項目工藝選擇說明

4.1 預(yù)處理改造：混凝氣浮工藝

洛陽現(xiàn)有終端污水處理對廠區(qū)匯集污水，在進(jìn)入生化階段的缺氧池之前，先期的預(yù)處理包括隔油池初步除油、沉淀池除泥沙、調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)水量。對于高COD、高氨氮、高含油量的污水來說，預(yù)處理過于簡單，污染物去除率低，造成后續(xù)生化處理負(fù)荷過大，出水水質(zhì)超標(biāo)。

特別是隔油工藝，僅僅依靠油滴與水的密度差產(chǎn)生上浮而進(jìn)行油、水分離，油的去除率一般較低，出水仍含有大量的乳化油和附著在懸浮固體上的油分。隔油池一般有平流式隔油池和斜板式隔油池，前者可以去除的最小油滴直徑為100～150 μm，后者可去除的最小油滴直徑約為80 μm，所以隔油池只能去除可浮油（直徑大于100 μm）、部分細(xì)分散油（直徑10～100 μm），對于乳化油（直徑小于10 μm）、溶解油（直徑一般為納米級別）無法去除。

改造工程在調(diào)節(jié)池后，加混凝氣浮工藝，調(diào)節(jié)池污水經(jīng)提升泵流入混凝池，首先在混凝的前段投加PAC，并通過攪拌機(jī)的快速攪拌對廢水中的油進(jìn)行破乳、形成絮體架橋，捕捉水中的油和懸浮物;之后在混凝池后段投加PAM，并通過攪拌機(jī)的慢速攪拌形成粗大絮體以利于后續(xù)的氣浮處理。

在混凝池中加藥PAC、PAM，在藥劑及攪拌的作用下，污水中懸浮物質(zhì)發(fā)生混凝，之后污水流入加壓溶氣氣浮池，氣浮池中的加壓溶解空氣經(jīng)布?xì)夤艿涝谒行纬晌⑿馀?。該微小氣泡與水中懸浮顆粒黏附，形成水-氣-顆粒三相混合體系，顆粒黏附上氣泡后，形成表觀密度小于水的漂浮絮體，絮體上浮至水面，形成浮渣被刮除，從而實現(xiàn)懸浮物質(zhì)及油的去除。

氣浮法除油效果較好，增加該改造工藝后，污水的預(yù)處理程度大大提高，進(jìn)入后續(xù)生化處理構(gòu)筑物的懸浮物質(zhì)及油含量大大減少。

4.2 生化處理改造：缺氧+MBR工藝

4.2.1 MBR工藝簡介?！段鬯偕霉こ淘O(shè)計規(guī)范》（GB/T 50335—2002）推薦的城市污水再生處理基本工藝中有二級處理、微孔過濾、消毒工藝，其中微孔過濾包括納濾、超濾、膜生物反應(yīng)器等。由于該項目水量較大，若選用納濾、超濾，則成本較高，故本項目選用MBR膜生物反應(yīng)器。

MBR處理工藝是一種將膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型水處理技術(shù)，它利用膜分離設(shè)備將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物截留住，省掉二沉池。膜-生物反應(yīng)器工藝通過膜的分離技術(shù)大大強(qiáng)化了生物反應(yīng)器的功能。

首先通過活性污泥去除水中可降解的有機(jī)污染物，然后用膜將凈化后的水和活性污泥進(jìn)行固液分離，所用膜為中空纖維膜，能夠截留活性污泥和絕大多數(shù)的懸浮物、微生物，出水水質(zhì)主要指標(biāo)達(dá)到回用水要求。為了使得膜能夠長期穩(wěn)定使用，在中空絲膜的下方以一定強(qiáng)度的空氣對膜進(jìn)行抖動，既為生物氧化供氧，又防止活性污泥附著在膜的表面造成膜污染。

MBR工藝運行管理方便。傳統(tǒng)的好氧活性污泥處理工藝在高污泥負(fù)荷的情況下運行會出現(xiàn)污泥膨脹的現(xiàn)象，使污泥難以分離，導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運行、出水不達(dá)標(biāo)。而MBR工藝是通過膜抽吸作用來進(jìn)行泥水分離的，污泥膨脹不會影響MBR系統(tǒng)的正常運行和出水水質(zhì)。

傳統(tǒng)的活性污泥工藝的活性污泥濃度一般在3 000～5 000 mg/L，而MBR工藝的活性污泥濃度一般在8 000～12 000 mg/L，且不需要生化沉淀池，故大大減少了占地面積和土建投資，其土建占地約為傳統(tǒng)工藝的1/3。

中空絲膜能夠截留幾乎所有微生物，尤其是針對難以沉淀的、增殖速度比較慢的微生物。因此，系統(tǒng)內(nèi)的生物相極大豐富，活性污泥馴化、增量的過程大大縮短，處理的深度和系統(tǒng)抗沖擊能力得以加強(qiáng)，處理水質(zhì)穩(wěn)定。MBR系統(tǒng)有利于增殖緩慢的硝化細(xì)菌的截留、生長和繁殖，系統(tǒng)硝化效率得以提高。膜分離污水中的大分子難降解成分在體積有限的生物反應(yīng)器內(nèi)有足夠的停留時間，大大提高了難降解有機(jī)物的降解效率。反應(yīng)器在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷、長泥齡下運行，可以大大減少剩余污泥的排放。

4.2.2 缺氧+MBR工藝。本次改造工程是在原A/O工藝基礎(chǔ)上再增加一個“A/O”工藝，即增加1座缺氧池（A2池）和1座MBR池（一座兩池），從而加強(qiáng)脫氮效果。新增“A/O”工藝選用MBR池，從而在完成曝氣硝化的同時實現(xiàn)泥水分離。

A/O工藝系統(tǒng)簡單，運行費低，占地小;以原污水中的含碳有機(jī)物和內(nèi)源代謝產(chǎn)物為碳源，節(jié)省了投加外碳源的費用;好氧池在后，可進(jìn)一步去除有機(jī)物;缺氧池在先，由于反硝化消耗了部分碳源有機(jī)物，可減輕好氧池負(fù)荷;反硝化產(chǎn)生的堿度可補償硝化過程對堿度的消耗。故本改造工程在現(xiàn)有條件基礎(chǔ)上再增加一個“A/O”工藝，進(jìn)一步去除氨氮、總氮，使出水達(dá)標(biāo)。

5 新增設(shè)備情況

新增設(shè)備情況如表1所示。

6 設(shè)計指標(biāo)

設(shè)計的進(jìn)水指標(biāo)和出水指標(biāo)分別如表2和表3所示。

廢水處理后水質(zhì)達(dá)到《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB41/ 538—2016）要求。經(jīng)過近幾年的運行，各項在線數(shù)據(jù)正常，在指標(biāo)范圍內(nèi)，出水指標(biāo)能夠滿足要求，實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)，適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求。

7 結(jié)語

洛陽駿化生物科技有限公司原有兩條生產(chǎn)線：一條是合成氨聯(lián)醇工藝，同時生產(chǎn)尿素;另一條是硝酸、硝基復(fù)合肥生產(chǎn)線。合成氨工藝以煤為原料，采用固定層間歇氣化爐制氣，屬限制淘汰工藝。2019年9月份，該公司實施轉(zhuǎn)型發(fā)展戰(zhàn)略，停掉合成氨尿素生產(chǎn)線，不再生產(chǎn)，開硝酸、硝基復(fù)合肥生產(chǎn)線，從傳統(tǒng)化工向綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，打造復(fù)合肥生產(chǎn)基地。2014年至2019年，達(dá)標(biāo)廢水回用壓縮循環(huán)水、硝酸消防水補充水、廁所沖水、灑地等。合成氨聯(lián)醇裝置停用后，終端廢水外排量大大減少，外排水量由140 m3/h減少至45 m3/h，回用水間斷用于硝酸消防水補充水，多余清凈廢水外排進(jìn)入宜陽縣污水處理站，滿足環(huán)保要求。

參考文獻(xiàn)：

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