蒙力華,賈秀珍,莫金素,陸興芬,冷晴陽,覃登攀
(百色學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,廣西 百色 533000)
城鎮(zhèn)生活污水處理問題較為突出,尤其是城中村、老城區(qū)、舊城區(qū)等管網(wǎng)建設(shè)滯后的地方,是產(chǎn)生城市黑臭水體的主要原因之一。城鎮(zhèn)污水處理與當(dāng)前人們的生活水平、生活質(zhì)量還存在一定差距,不能滿足人們對美好生活環(huán)境的需求。為解決這一問題,廣西實(shí)施了城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動(dòng)方案:高質(zhì)量推進(jìn)城鎮(zhèn)生活污水治理,要求在“十三五”期間完成污水處理廠的提質(zhì)增效,補(bǔ)齊處理設(shè)施短板,污水處理設(shè)施污染物排放標(biāo)準(zhǔn)提升到一級A標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合廣西的情況,大部分的污水處理廠氮磷排放指標(biāo)不能滿足一級A標(biāo)準(zhǔn)要求,處理設(shè)施對氮磷污染物削減效能不高,急需進(jìn)行改造。在這一背景下,廣西某城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)行了提質(zhì)增效,于2019年10月投入運(yùn)行。
該污水處理廠2015年建設(shè),2017年6月投入使用,設(shè)計(jì)規(guī)模為 1000 m3/d,近期處理規(guī)模 500 m3/d,采用多級復(fù)合移動(dòng)床膜生物反應(yīng)器(MC-MBBR)工藝,排水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級B標(biāo)準(zhǔn)。
污水經(jīng)格柵、沉砂、水質(zhì)水量調(diào)節(jié)、移動(dòng)床膜生物反應(yīng)器(MC-MBBR)、沉淀、消毒處理達(dá)到一級B標(biāo)準(zhǔn)后,就近排入地表水體,污水處理工藝如圖1所示。
圖1 MC-MBBR工藝流程
改造工程處理規(guī)模不變,采用提質(zhì)增效方式,使尾水排放達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)。改造前由于污水進(jìn)水有機(jī)物含量偏低,進(jìn)水的碳氮比不能同時(shí)滿足聚磷菌、硝化和反硝化菌群的正常代謝,存在微生物對碳源的競爭,碳源不足是污水同步脫氮除磷的瓶頸問題[1]。加上原有的MC-MBBR工藝對碳源的利用率較低,導(dǎo)致脫氮除磷效果不佳。因此將原有的處理工藝調(diào)整為A2O-MBBR+輔助化學(xué)除磷(高效混凝沉淀)工藝,將原工藝中的沉砂池改為厭氧池,將原調(diào)節(jié)池改造為缺氧池,將一級MBBR池作為好氧池,保留二級的MBBR池,增加一個(gè)泥水分離設(shè)備(斜管沉淀池),將沉淀的污泥回流到厭氧池中,將二沉池改為混凝高效沉淀池。改造后的污水處理工藝如圖2所示。
圖2 A2O-MBBR工藝流程
從提質(zhì)增效、安全穩(wěn)定、運(yùn)行維護(hù)等方面考慮,改造工程的主體工藝中主要增加了A2O和高效混凝沉淀工藝。A2O-MBBR是一種新型的雙污泥系統(tǒng),該工藝通過長短泥齡的分離實(shí)現(xiàn)一碳兩用,尤其在低碳氮比的條件下,有利于反硝化聚磷菌成為優(yōu)勢菌,具有提高碳源的轉(zhuǎn)化利用效率、實(shí)現(xiàn)菌群優(yōu)化和節(jié)能降耗、污泥產(chǎn)率低、脫氮除磷效率穩(wěn)定等[2-3]優(yōu)點(diǎn)。高效混凝沉淀池具有凝聚、絮凝、沉淀和污泥濃縮功能,抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),藥劑消耗量小,磷酸鹽去除率高,運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)[4]。由于A2O-MBBR工藝技術(shù)運(yùn)行效果良好,在國內(nèi)污水處理廠中得到了推廣應(yīng)用[5-7]。
2019年10月改造工程投入使用,自運(yùn)行以來,污水廠的氮、磷去除率明顯提升,排水水質(zhì)良好,達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)要求。
經(jīng)收集、統(tǒng)計(jì)污水處理廠改造前和改造后運(yùn)行的水質(zhì)資料,COD進(jìn)水質(zhì)量濃度為120~200 mg/L,兩種工藝處理后出水水質(zhì)COD質(zhì)量濃度如圖3所示。經(jīng)原MC-MBRR工藝處理后,出水平均質(zhì)量濃度為 36.2 mg/L,污水經(jīng)改造后的工藝處理,出水平均質(zhì)量濃度為 30.9 mg/L,平均去除率由原來的76.4%提升到81.7%。因污水處理廠進(jìn)水COD濃度較低,改造前COD去除效果已達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)(ρ(COD)≤50 mg/L),改造后對COD的去除效果不明顯,提質(zhì)增效的空間不大。
圖3 不同處理工藝出水COD濃度變化
氨氮進(jìn)水質(zhì)量濃度42~65 mg/L,兩種工藝處理后出水的氨氮質(zhì)量濃度如圖4所示。經(jīng)原MC-MBRR工藝處理后,氨氮出水平均質(zhì)量濃度為 16.1 mg/L。污水經(jīng)改造后的工藝處理,出水平均質(zhì)量濃度為 4.2 mg/L,平均去除率由原來的69.7%提升到92.6%。改造前氨氮的去除效果無法達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)(當(dāng)水溫高于 12 ℃ 為,ρ(氨氮)≤5 mg/L;當(dāng)水溫低于12 ℃為,ρ(氨氮)≤8 mg/L),改造后對氨氮的去除效果較為明顯,去除率較原工藝提高22.9%。結(jié)合硝化菌世代時(shí)間長、硝化過程需要保證足夠的溶解氧,改造工程增加了A2O處理工藝,相當(dāng)于延長了活性污泥泥齡,降低硝化負(fù)荷,同時(shí)增加了硝化過程中的曝氣量,優(yōu)化硝化-反硝化過程條件,提高了碳源的轉(zhuǎn)化利用率,使活性污泥達(dá)到良好的脫氮效果。
圖4 不同處理工藝出水氨氮濃度變化
總磷進(jìn)水質(zhì)量濃度4.5~6.8 mg/L,兩種工藝處理后出水的總磷質(zhì)量濃度如圖5所示。經(jīng)原MC-MBRR工藝處理后,總磷出水平均質(zhì)量濃度為 2.2 mg/L,去除率僅為62.3%,無法達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)(ρ(TP)≤0.5 mg/L),超標(biāo)3.4倍。污水工藝經(jīng)改造后,出水平均質(zhì)量濃度為 0.45 mg/L,去除率提升到91.8%,滿足一級A標(biāo)準(zhǔn)的排放要求。改造工藝對總磷的去除效果明顯,去除率較原工藝提高29.4%。針對除磷要求,在改造工程除了利用A2O工藝除磷,還增加了高效混凝沉淀工藝:以鋁鹽作為絮凝劑,將溶解態(tài)的磷酸鹽物質(zhì)從水相中去除,以進(jìn)一步控制出水總磷的濃度,達(dá)到良好的除磷效果。
圖5 不同處理工藝出水總磷濃度變化
污水處理廠改造后,充分挖掘了減排潛力,提升污染物削減效能,改造后較原污水處理工藝MC-MBBR污染物排放大幅度下降,主要污染物COD、氨氮、總磷排放量分別為6.64 t/a、0.77 t/a、0.08 t/a,分別削減0.97 t/a、2.17 t/a、0.32 t/a,降幅分別為14.6%、73.9%、79.5%。
1)采用A2O-MBBR工藝對污水處理廠進(jìn)行改造,強(qiáng)化生物脫氮除磷,提高了硝化-反硝化、生物除磷能力,能夠較好地適應(yīng)進(jìn)水水質(zhì)、水量的波動(dòng),有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。
2)COD、氨氮、總磷等主要污染物進(jìn)水質(zhì)量濃度分別為120~200 mg/L、42~65 mg/L、4.5~6.8 mg/L。COD出水平均質(zhì)量濃度為 30.9 mg/L,去除率由原來的76.4%提升到81.7%;氨氮出水平均質(zhì)量濃度為 4.2 mg/L,去除率由原來的69.7%提升到92.6%;總磷出水平均質(zhì)量濃度為 0.45 mg/L,去除率由原來的62.3%提升到91.8%;出水水質(zhì)穩(wěn)定,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級A標(biāo)準(zhǔn)。