電廠生活污水處理工藝流程分析

【資料簡(jiǎn)介】

我國火力發(fā)電廠的水資源供求矛盾十分突出，減少火力發(fā)電廠污水排放，提高污水處理水平，增大水資源重復(fù)利用率是保證環(huán)境，提高生產(chǎn)率的重要舉措。火電廠生活污水中的污染物主要為COD、BOD5、SS 和氨氮的有機(jī)污染。國內(nèi)外傳統(tǒng)電廠生活污水處理方法包括污泥曝氣、地埋式一體化處理、生物轉(zhuǎn)盤法。污泥曝氣方法運(yùn)行、管理比較復(fù)雜，需通過有機(jī)負(fù)荷和污泥產(chǎn)率確定污泥回流比，保證活性污泥在曝氣池中的濃度，這增加了電廠運(yùn)行管理的難度。地埋式一體化處理設(shè)備原理基于污泥曝氣或生物膜，將初沉池、二生化處理和zui終沉淀池集中安排在一套設(shè)備中埋入地下。存在著設(shè)備修理、維護(hù)困難的致命缺點(diǎn)，生物轉(zhuǎn)盤受制于轉(zhuǎn)盤質(zhì)量，影響其運(yùn)行。

接觸氧化法是一種兼有活性污泥法和生物膜法特點(diǎn)的一種新的廢水生化處理法。這種方法的主要設(shè)備是生物接觸氧化濾池。在不透氣的曝氣池中裝有填料，填料被水浸沒，用鼓風(fēng)機(jī)在填料底部曝氣充氧，空氣能自下而上，夾帶待處理的廢水，自由通過濾料部分到達(dá)地面，空氣逸走后，廢水則在濾料間格自上向下返回池底?；钚晕勰喔皆谔盍媳砻?，不隨水流動(dòng)，因生物膜直接受到上升氣流的強(qiáng)烈攪動(dòng)，不斷更新，從而提高了凈化效果。從國內(nèi)外的研究情況來看，接觸氧化法具有處理時(shí)間短、體積小、凈化效果好、出水水質(zhì)好而穩(wěn)定、污泥不需回流也不膨脹、耗電小等優(yōu)點(diǎn)，在含表面活性劑類污水、含油污水及其它生活、工業(yè)污水的處理中都得到了廣泛應(yīng)用。山西京玉火力發(fā)電廠生活污水包括來自生活區(qū)產(chǎn)生的生活污水、辦公樓衛(wèi)生設(shè)備的排水、部分車間的雜用水。生活污水 的處理與回用是有效緩解北方電廠水資源緊缺的重要途徑之一。為了實(shí)現(xiàn)生活污水回用的目的，設(shè)計(jì)了厭氧- 接觸氧化工藝處理生活污水，處理后污水做為廠區(qū)綠化用水。

1 生活污水處理工藝設(shè)計(jì)

1.1 處理工藝

生活廢水處理工藝如圖1 所示。

 1.2 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如表1 所示。

由于生活污水存在排放不均勻性，所以設(shè)置調(diào)節(jié)池，收集來自生活區(qū)生活污水，辦公樓衛(wèi)生設(shè)備排水、部分車間雜用水。在調(diào)節(jié)池底部設(shè)計(jì)了曝氣孔，起到預(yù)曝氣的作用。調(diào)試池還設(shè)計(jì)了pH 自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。

 經(jīng)過預(yù)曝氣的廢水經(jīng)過泵提升后進(jìn)入?yún)捬醭?，使難于處理的大分子有機(jī)物得到降解，降低后續(xù)處理設(shè)施的負(fù)荷。厭氧池出水自流進(jìn)入生物接觸氧化池。接觸氧化是整個(gè)處理工藝的核心部分，池內(nèi)安裝彈性組合填料。水進(jìn)入接觸氧化池，在壓縮空氣的攪動(dòng)下，與填料上附著的微生物不斷接觸，由于吸附作用，生物膜表面上附著一層滯流薄水層，空氣中的氧通過滯流層進(jìn)入生物膜，在有氧條件下有機(jī)物不斷被微生物吸附、氧化分解，從而使污水得到凈化。生物接觸氧化池出水自流進(jìn)入沉淀池。經(jīng)過厭氧、好氧生化處理的生活污水，在沉淀池內(nèi)沉淀凈化，具有良好沉淀性能的雜質(zhì)在沉淀池內(nèi)沉淀下來，上部清水進(jìn)行消毒處理。

沉淀池產(chǎn)生的污泥部分回流進(jìn)入生物接觸氧化池，保持生物菌群的數(shù)量和活性，部分排入污泥濃縮池，污泥濃縮池上清液回流至進(jìn)水調(diào)節(jié)池，繼續(xù)處理。濃縮池內(nèi)的污泥定期外排。

1.3 主要構(gòu)筑物及工藝參數(shù)

生活污水處理系統(tǒng)由配電系統(tǒng)、布水系統(tǒng)、鼓風(fēng)系統(tǒng)、厭氧池、接觸氧化池、沉淀池、消毒池、排水系統(tǒng)及加藥系統(tǒng)組成。厭氧池面積為2.5m×3.0m，池深為3.0m，水力停留時(shí)間為2 h，水力負(fù)荷為1.33m3/(m2·h)。接觸氧化池面積為7.5m×3.0m，池深為3.0m。填料形式采用漂浮型，水力停留時(shí)間為6 h，水力負(fù)荷為0.44m3/ (m2·h)。二沉池面積為2.0m×3.0m，池深為3.0m。水力停留時(shí)間為1.6 h，采用周邊集水方式。消毒池面積為1.0m×3.0m，池深為3.0m。消毒劑投加量為10mg/L，水力停留時(shí)間為0.8 h，水力負(fù)荷為3.33m3/(m2·h)。污泥濃縮池面積1.0m×3.0m，高3.0m，有效容積為21m3。

1.4 分析指標(biāo)及方法

COD：重鉻酸鉀鹽法；BOD5：五日稀釋接種培養(yǎng)法；NH4+-N：納氏試劑分光光度法；SS：石棉坩堝法。

2 調(diào)試運(yùn)行

2.1 接觸氧化系統(tǒng)的啟動(dòng)

接觸氧化池啟動(dòng)初期采用悶爆形式，DO 質(zhì)量濃度控制為2～4mg/L。生活污水按比例（COD：N：P 約為200：5：1）投加N、P 成分。

2.1.1 COD 的去除效果

接觸氧化池內(nèi)裝有適宜形狀和比表面積較大的彈性填料，在填料表面形成生物膜，由于內(nèi)部的缺氧環(huán)境勢(shì)必形成生物膜內(nèi)層供氧不足甚至處于厭氧狀態(tài)，這樣在生物膜中形成了由厭氧菌、兼性菌和好氧菌以及原生動(dòng)物和后生動(dòng)物形成的長(zhǎng)食物鏈的生物群落，能有效地將不能好氧生物降解的COD 部分厭氧降解為可生化的有機(jī)物。反應(yīng)器掛膜穩(wěn)定運(yùn)行期間COD 的去除效果如圖2 所示。

 由圖2 可知，掛膜穩(wěn)定運(yùn)行階段，進(jìn)水COD 在350～450mg/L 之間波動(dòng)，但出水COD 相對(duì)平穩(wěn)，基本上都在55mg/L 左右，系統(tǒng)表現(xiàn)出了良好的抗沖擊負(fù)荷變化的能力。在zui初3 d 時(shí)間內(nèi)，可能由于系統(tǒng)還未*穩(wěn)定，微生物量相對(duì)較少，出水COD超過60mg/L；隨著系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，反應(yīng)器內(nèi)生物膜逐漸成熟，生物膜上的微生物能夠充分利用污水中的營養(yǎng)物質(zhì)，出水COD 逐漸降低，并在第22 d 達(dá)到zui小值34.7mg/L。

2.1.2 BOD5的去除效果

穩(wěn)定運(yùn)行階段反應(yīng)器中進(jìn)出水BOD5的去除效果如圖3 所示。由圖3 可知，出水BOD5一直處于20mg/L 以下，去除率達(dá)到90%以上。該電廠生活污水具有良好的可生化性，平均BOD5/COD 比值到了0.37，能夠有效滿足微生物生長(zhǎng)對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的需要,有利于好氧微生物快速降解水體中BOD5。

2.1.3 SS 的去除效果

生物接觸氧化反應(yīng)工藝對(duì)SS 的去除主要依靠填料上生物膜的接觸絮凝作用、微生物的吸附作用及生物膜生長(zhǎng)過程中分泌的酶和多糖類物質(zhì)產(chǎn)生的絮凝作用。系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行階段SS 的去除效果如圖4所示。

由圖4 可知，進(jìn)水SS 質(zhì)量濃度在330 ～400mg/L 波動(dòng)，出水質(zhì)量濃度穩(wěn)定在10mg/L。SS 去除率一直穩(wěn)定在96%以上。剛剛開始運(yùn)行期間可能由于反應(yīng)器不太穩(wěn)定，導(dǎo)致去除率低一些，但是隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，去除率保持穩(wěn)定，表明反應(yīng)器中生物膜的生長(zhǎng)情況良好。

2.1.4氨氮的去除效果

系統(tǒng)中的填料促使水體中大量微生物得以附著，使系統(tǒng)中生物相更加豐富，形成了細(xì)菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物為主的微生態(tài)結(jié)構(gòu)。在生物處理過程中，亞硝化細(xì)菌將NH4+-N轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮，硝化細(xì)菌將亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，從而達(dá)到去除NH4+-N的目的。掛膜穩(wěn)定運(yùn)行階段反應(yīng)器對(duì)NH4+-N的去除效果如圖5所示。

 由圖5 可知，進(jìn)水NH4+-N質(zhì)量濃度一直穩(wěn)定在60mg/L 左右，出水NH4+-N質(zhì)量濃度均保持在10mg/L 以下，均符合出水排放標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行剛開始一段時(shí)間NH4+-N除率出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，這可能是由于老化污泥的脫落使附著在填料上的微生物脫落，影響到了去除效果，但是由于老化污泥的量較少，所以影響不大。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，反應(yīng)器中世代較長(zhǎng)的硝化細(xì)菌能夠較好的生長(zhǎng)與繁殖，使硝化細(xì)菌成為反應(yīng)體系中的優(yōu)勢(shì)菌種之一，從而對(duì)NH4+-N的去除達(dá)到了很好的去除效果。

在掛膜過程中填料表觀特征變化如下：?jiǎn)?dòng)后，下部填料上出現(xiàn)少量淡綠色物質(zhì)，可能為藻類；而后此種物質(zhì)有所減少。鏡檢后發(fā)現(xiàn)有漫游蟲和個(gè)別鐘蟲出現(xiàn)，但數(shù)量均不多；填料及出水中的泥腥味較大，且鏡檢發(fā)現(xiàn)有大量的累枝蟲和部分線蟲，這標(biāo)志生物膜已基本成熟[8]。

2.2 消毒系統(tǒng)及污泥處理系統(tǒng)調(diào)試

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，當(dāng)有效氯投量為10mg/L 時(shí)，出水總大腸菌群數(shù)<2 L-1，接觸40min 后清水池內(nèi)總余氯≥3.5mg/L。

二沉池排出的污泥經(jīng)污泥泵打入污泥脫水機(jī)（電動(dòng)廂式壓濾機(jī)）。生物接觸氧化池每40 天排泥一次，泥量約為2 t，污泥含水率為99%，經(jīng)濃縮脫水后，污泥含水率降至75%。

2.3 調(diào)試結(jié)果及出現(xiàn)的問題

利用以接觸氧化池為核心部分的工藝可較好處理電廠生活廢水，系統(tǒng)獲得穩(wěn)定的出水效果，表現(xiàn)出良好的抗擊能力，處理后的排放水符合國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

接觸氧化池運(yùn)行一段時(shí)間后，部分孔道被老化脫落生物膜所堵塞，造成短流，影響處理效果。另外曝氣用的穿孔管為無縫鋼管也容易發(fā)生堵塞影響運(yùn)行，清理維護(hù)工程量大，費(fèi)用高，如能采用半微孔曝氣器即能解決上述問題。

3 經(jīng)濟(jì)性分析

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行成本約為1.5 元/m3，實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用約為3.2 元/m3。這是由于處理水量為設(shè)計(jì)水量的45%左右，且電廠擴(kuò)建留有一點(diǎn)的發(fā)展余量，選用設(shè)備規(guī)格（如氧化風(fēng)機(jī)）偏大，電耗增加。按當(dāng)前系統(tǒng)出力，約160m3/d 水回用于廠區(qū)綠化。按當(dāng)?shù)亟?jīng)營服務(wù)業(yè)水費(fèi)為4.3 元/m3 計(jì)，每月可節(jié)省水費(fèi)5 280 元。并且該污水處理工程實(shí)現(xiàn)了zui大程度地減輕對(duì)周圍環(huán)境的污染的目標(biāo)，符合國家節(jié)能減排的產(chǎn)業(yè)政策。

4 結(jié)論

采用厭氧/ 接觸氧化/ 消毒工藝處理生活污水，對(duì)于COD、BOD5、SS、NH4+-N表現(xiàn)出良好去除率，并且提高污水的可生化性。消毒池內(nèi)消毒劑加藥量為10mg/L 時(shí)，出水總大腸菌群數(shù)<2 L-1。經(jīng)過污泥經(jīng)過處理后含水率約為75%。

設(shè)備選型偏大，運(yùn)行電耗高，還需進(jìn)一步提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

采用相應(yīng)的措施可以防止運(yùn)行中堵塞的問題。