46梁伟梁伟寒冷地区污水处理厂提质增效的关键技术与设计

寒冷地区污水处理厂提质增效的关键技术与设计中国市政工程东北设计研究总院有限公司2019年10月18日梁伟低温对污水处理的影响因素一北方污水厂设计--案例分析北方污水厂设计要点分析汇报内容四污水厂冬季运行要点分析二三东北污水处理厂进水水温：在我国东北地区冬季（11月~4月，最冷月份12月下旬~1月上旬），室外温度最低可达-30~-40摄氏度，进入污水处理厂的污水一般在8~10摄氏度，个别区域或污水收集管网不完善的区域进厂温度甚至更低（低于6℃）。1、低温对污水处理的影响因素东北某污水处理厂进水水温影响污水处理厂的进水水温的因素：1、城镇居民的生活习惯；2、工商业活动产生的废水热水进入到管网的流量；3、排水管网的埋设深度；4、排水管网的设置形式（暗管、明渠、自然沟渠）；5、排水管网流入到污水处理厂的长度及时间；6、排水管网铺设区域地下水的水位及排水管网的漏失率；7、采用水源热泵供暖地区的回流水排放形式，如是否进入到排水管网或者回灌到地下水空间。1、低温对污水处理的影响因素低温对微生物活性的影响在污水的生化处理工艺中，污水温度过低对微生物的新陈代谢速率影响很大，国内外的很多研究也都证实：A、在污水温度小于20°时，微生物菌胶团对有机物的降解速率、硝化反硝化速率就开始下降；B、在污水温度小于12°时，微生物菌胶团对有机物的降解速率、硝化反硝化速率显著下降；C、在污水温度小于8°时，微生物菌胶团的硝化、反硝化活动收到明显抑制甚至停止。1、低温对污水处理的影响因素2、北方某污水厂设计--案例分析项目背景：2016年长春市开展了伊通河全流域的黑臭水体治理工程。它主要包括伊通河中段、南南段、北北段、西湖流域、南湖汇水区等流域。并对每一个支流域制定了其相应的治理方案，其中对排入敏感区域内的污水处理厂出水要求执行北京地方排放标准《城镇污水处理厂水污染物排放标准》(DB11890-2012)中B标准。工业园区2、北方某污水厂设计--案例分析根据实际污水处理厂的实际进水的90%保证率确定进水水质为：进水水质确定：水质COD（mg/L）BOD（mg/L）SS（mg/L）NH4-N(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)设计水质50024025035507.0设计水温：7℃12月~次年2月进水水温波动范围在6.5~8℃，11月下旬和3、4月上旬为9~10℃。一月份有20天左右最低进水水温在7℃附近波动。污水处理厂收集范围◼4东南污水厂提标改造方案出水水质执行标准：北京地方排放标准《城镇污水处理厂水污染物排放标准》(DB11890-2012)中B标准。标准CODBOD5NH4-NTNTPSS色度国标GB18918-2002一级A标准50105(8)150.51030天津DB12/599-2015A标准3061.5(3.0)100.3515北京DB11/890-2012B标准3061.5(2.5)150.3515地表水Ⅳ类水体3061.51.50.3——地表水Ⅴ类水体40102.02.00.4——出水指标：2、北方某污水厂设计--案例分析2、北方某污水厂设计--案例分析水质指标分析：50mg/L30mg/LBOD5TPSSNH4-NTN10mg/L6mg/L0.3mg/L0.5mg/L5mg/L10mg/L1.5（2.5）mg/L5（8）mg/L15mg/L15mg/LCODcr◼低水温下污染指标达标排放的可行性分析（进水温度：7℃）（1）COD：通过二级生化处理去除，辅以传统混凝、沉淀、过滤工艺进一步降低SS及附带有机物、深度处理后出水进行臭氧氧化，去除水中的色度及部分有机物。2、北方某污水厂设计--案例分析溶解性易生物降解COD颗粒性易生物降解COD颗粒性不可生物降解COD溶解性不可生物降解COD进水COD生物处理过滤高级氧化高密沉淀+滤布滤池◼低水温下污染指标达标排放的可行性分析（进水温度：7℃）（2）NH4-N达标排放面临的挑战：a.设计污水温度7℃（低于8℃时，硝化菌的新陈代谢会受到明显抑制）；b.比一级A标准更严格的出水指标；微生物菌胶团的硝化、反硝化活动受到明显抑制甚至停止2、北方某污水厂设计--案例分析NH4-N1.5（2.5）mg/L5（8）mg/L容积泥龄MLSS溶解氧水温碱度加填料加填料可调可调鼓风机房无问题◼低水温下污染指标达标排放的可行性分析（进水温度：7℃）2、北方某污水厂设计--案例分析工艺选择：a.IFAS工艺(泥膜共生系统)，悬浮填料的投加为硝化菌的生长提供了载体，在同样容积的生化反应池内增加额外的硝化菌数量，低温条件下生物膜上生长的硝化菌比混合液中的硝化菌具有更高的生物活性，且不必担心硝化菌在池内的平均细胞停留时间。同时生物膜的剥落和接种能够增加混合液中的硝化菌比例。b.BBR工艺：，也是一种活性污泥工艺，但生化工艺在机理上与传统的除磷脱氮A2/O工艺有很大的不同，其技术的核心在于培养和有效利用Bacillus菌，利用其对有机物和氨氮进行高效降解和直接吞噬吸取，实现对各种污染物去去除。最终选择IFAS工艺（长春市东南污水处理厂、长春市西部污水处理厂、北郊污水处理厂等污水处理厂的成功应用）◼低水温下污染指标达标排放的可行性分析（进水温度：7℃）（3）TN：在生化池内实现总氮的达标排放（≤15mg/L），反硝化菌对温度的适应范围较大（5~40℃），但低水温时反应速率也明显下降。通过阿伦尼乌兹公式计算反硝化所需要的脱氮速率：温度系数θ：1.08，20℃时的K20一般选择中间值0.045kgNO3/kgMLVSS.d2、北方某污水厂设计--案例分析◼4东南污水厂提标改造方案好氧曝气（悬浮填料投加区）好氧曝气（悬浮填料投加区）厌缺氧区厌缺氧区好氧曝气区好氧曝气区出水区IFAS生化池设计模型：设计参数：污泥龄：SRT=19.5d（硝化菌最小世代时间的2.1倍，F=2.1）；平均水力停留时间：HRT=19h;混合液悬浮固体浓度：4gMLSS/L；脱氮速率Kde(T)：0.017kgNO3/kgMLVSS.d2、北方某污水厂设计--案例分析◼4东南污水厂提标改造方案◼IFAS生化池设计中重点关注的问题：1）悬浮填料能够在生化池内成功挂膜；2）悬浮填料能够在池内形成较好的流态化效果，避免形成死区在池内堆积。3）对预处理提出更严格的要求，细格栅栅条间隙不大于3mm。悬浮填料制造厂商采用的原材料、制作工艺的不同，差别很大。2、北方某污水厂设计--案例分析◼4东南污水厂提标改造方案◼低水温下污染指标达标排放的可行性分析（进水温度：7℃）（4）TP和SS：a.生化池受限于脱氮除磷的矛盾，厌氧区对TP的去除有一定的贡献率，剩余大部分TP选择投加PAC药剂去除，采用“同步除磷”和“后置除磷”，分别投加于二沉池进水端和深度处理混合段。低温下水的运动粘度系数变大，应提高相应的混合搅拌强度。b.SS：在深度处理段投加PAC，通过混合、斜板沉淀、砂滤去除，选择较低的液面负荷参数。2、北方某污水厂设计--案例分析◼4东南污水厂提标改造方案◼实际出水情况:2、北方某污水厂设计--案例分析通过实际证明：采用IFAS工艺，可以解决北方污水处理厂低温问题a.适当降低生化池的有机负荷、由于低温条件下，活性污泥絮状性能较差，菌胶团松散，因此降低二沉池表面负荷是必须的；b.在水力流程允许的条件下，将池体尽可能的埋于地下，起到冬季保温的效果；地面以上池体外壁贴发泡保温棉（厚度100~80mm）；c.尽量减少散热面积，生化池有效水深一般选择6.0~7.0m。d.污泥回流比一般取上限值，便于冬季加大污泥回流量，维持生化池内高的生物量。e.鼓风机空气管道缠保温棉，便于冬季保温。f.曝气宜采用鼓风曝气供氧，不宜选用散热量大的表面曝气器；g.市政管网埋深至冻土以下；h.尽可能避免采用明渠3、北方污水厂设计要点分析a.培训活性污泥宜在气温高的季节进行。b.在每年9月份~10月份逐步完成耐冷细菌的驯化c.在冬季减少剩余污泥排放量，提高生化池内混合液悬浮固体浓度，抵抗冬季低温下微生物活性的减弱，表观上维持较高的污染物去除率。d.控制生化池曝气量，减少由于大量曝气对水的热量散失。e.对于此次设计的IFAS系统（泥膜共生），混合液对污染物的去除率和悬浮填料生物膜对污染物的去除率将形成动态平衡。密切观察二沉池沉淀效果，避免泥龄过长，污泥结构松散，沉淀效果变差。4、污水厂冬季运行要点分析