污水处理厂BAF工艺工业葡萄糖投加方案

污水处理厂BAF工艺工业葡萄糖投加调试方案污水处理厂采用“C/N池+N池+DN池”的BAF曝气生物滤池核心工艺，其中DN池为反硝化阶段，设计要求在碳源不足的情况下需补充碳源，原设计碳源为甲醇，因甲醇危险系数高，在污水处理厂调试期间专家组建议投加工业葡萄糖作为替代品以消解总氮，满足出水水质达标要求。一、目的和意义该方案编制的背景为解决污水处理厂进水碳源不足，出水总氮不达标的问题。石化工业园区污水处理厂处理污废水能力为5万吨/天，实际日平均处理量1.8万方。主要收集石化工业园区污废水、白碱滩区和三平镇生活污水，进水水质：BOD5为126mg/l，COD为186mg/l，氨氮为25mg/l，总氮为48mg/l（2014年平均数据）。九公里污水处理厂处理污水能力为5万吨/天，实际日均处理量为冬季2万方/日，夏季5万方/日。采用曝气生物滤池工艺技术，主要收集克拉玛依中心城区生活污水，进水水质：BOD5为102mg/l，COD为183mg/l，氨氮为18mg/l，总氮为22mg/l（2014年夏季平均数据）；BOD5为176mg/l，COD为281mg/l，氨氮为26mg/l，总氮为24mg/l（2014年冬季平均数据）。该方案为两个厂反硝化工艺提供碳源投加依据，确保二级生化处理总氮达标（＜15mg/l）。二、反应原理生物脱氮机理是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2气体的过程，整个过程包括两个阶段：硝化和反硝化。硝化反应是在好氧条件下和硝化细菌的作用下，氨态氮进一步分解、氧化成硝酸盐的生化反应过程。首先，在亚硝化单胞菌的作用下，使氨氮(NH4+)转化为亚硝酸盐NO2-N，硝化杆菌再将NO2-N氧化成稳定的硝酸盐NO3-N，后一反应较快，一般不会造成NO2-N的积累。反硝化反应是指污水中的硝酸盐(NO3-)，在缺氧状态下，在反硝化菌的作用下，被还原为气态氮(N2)的过程。反硝化是生物脱氮工艺去除TN的关键环节，而碳源的充足与否将决定缺氧对NO3--N的去除效率。反硝化速率的快慢与碳源的浓度和种类有关。酸化液中含有较多易降解的小分子有机物，是生物反硝化的有效碳源。反硝化是一个耗碳、产生碱度同时去除NO3-－N的过程，理论上还原1mg的NO3-－N需要消耗8.67mg的易降解COD。三、碳源选择从实际污水生物处理脱氮工艺来看，有机物来源主要分为系统碳源和外加碳源两大类。系统碳源是指污水处理系统本身的碳源。外加碳源多采用甲醇、工业葡萄糖等化工产品，还有许多新型碳源正在研究尝试阶段。1.系统碳源优化根据系统碳源定义，可考虑改进脱氮工艺以提高废水的可生化性，典型做法是在脱氮反应器前增加厌氧水解酸化池。厌氧生物水解酸化阶段中，大分子物质分解转化为简单化合物并分泌到细胞外，主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸等，改善了废水的可生物降解性，提高了生物脱碳效率和有机物降解速率。然而，考虑到水解池的建设运行费用，以及废水的实际情况，还需综合处理效果和经济费用等因素因地制宜地确定运行工艺及工艺条件。2.外加碳源优化（1）工业废水各种工业废水一般都是高碳源废水，若能将其作为反硝化的外碳源，不仅能实现经济的外碳源投加方式，还能解决部分工业废水的处理问题。现在国内外有许多研究者已开始这方面探索，比如引入啤酒废水、造纸工业废水作为反硝化补充碳源。啤酒废水主要包括浸麦废水、糖化废水、废酵母液、洗涤废水和冷排水等，主要成分为糖类和蛋白质，有较好的可生化性。造纸工业废水主要是碱木素、半纤维素、脂肪酸和树脂酸等。肉类加工废水BOD5通常为600-1200mg/l，可生化性较好。制革工业废水有机物浓度高，生物降解性较好，但溶解速率很慢。有研究标明，由于微生物的共代谢作用，部分混合污水可在一定程度上提高废水的可生化性能，提高反硝化效果。（2）有机化工产品污水处理厂常用的外加碳源为甲醇、工业葡萄糖等，甲醇应是最理想的反硝化补充碳源，但其高成本、高毒性以及运输困难等问题让逐步被其他产品替代，目前国内污水处理厂常采用工业葡萄糖作为外加碳源。（3）天然有机固体底物天然有机固体底物，如甘草、芦苇等植物，萃取的甘草根、海藻等，其主要成分为纤维素。天然有机固体底物可在反硝化过程中作为菌群的生物载体和反硝化碳源，具有较大比表面积的天然有机固体底物能让更多的细菌附着，加快反硝化过程。其中营养物质的含量也是决定反硝化速率的一个重要因素。（4）初沉污泥水解产物初沉污泥水解产物是生物脱氮系统经济有效的可替代有机碳源。初沉污泥的水解产物中含有能被反硝化菌快速利用的生物转化挥发脂肪酸，通过控制反应条件，把厌氧消化控制在水解产酸阶段，利用产酸菌将水解产物短链脂肪酸转化为乙酸、丙酸、丁酸、戊酸等挥发性脂肪酸。其成本低廉，是目前的研究热点之一。（5）垃圾渗滤液垃圾渗滤液中富含有机物的高浓度废水，其中CODcr一般为15000mg/l，BOD5一般达到6000mg/l。在填埋初期的垃圾渗滤液BOD/COD大约为0.40-0.75，有良好的可生化性。但由于渗滤液中氨氮含量、金属离子，及其他有毒物质含量较高，并且各种渗滤液成分变化很大，对其处理利用的方式方法是目前的研究难点。序号碳源类型优点缺点发展程度1系统碳源分解产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸等，改善了废水的可生物降解性，提高了生物脱碳效率和有机物降解速率。需综合考虑水解池的建设运行费用，以及废水的实际情况，还需综合处理效果和经济费用等因素因地制宜地确定运行工艺及工艺条件受多方面因素影响，局限性较多。2工业废水富含有机物，可生化性较好，经济性高。含有工业生产附带产物，对水质造成未知影响。处于探索研究阶段。3有机化工产品碳源含量稳定、货源充足。费用相对较高。工艺运行使用成熟。4天然有机固体底物具有较大比表面积的天然有机固体底物能让更多的细菌附着，加快反硝化过程原料来源具有局限性。受地域性和运输条件制约。5初沉污泥水解产物作为生物脱氮系统经济有效的可替代有机碳源，成本低廉。若在装卸和投加过程处理不当，会造成一定环境影响。是目前的研究热点之一。6垃圾渗滤液富含有机物的高浓度废水，有良好的可生化性。氨氮含量、金属离子，及其他有毒物质含量较高，并且各种渗滤液成分变化很大。是目前的研究难点。经过综合比较，选取了碳源含量稳定、货源充足、工艺运行使用成熟的工业葡萄糖作为反硝化滤池的外加碳源。四、前期准备1.物资准备。（1）污水处理厂做好在线监测仪表检查维护工作，确保紫外线消毒间的COD、氨氮、总氮仪表正常运行，为工艺调整提供准确的数据保障。（2）安全生产科负责采购工业葡萄糖作为主要碳源，其主要技术指标如下：项目指标外观性状无色结晶或白色结晶或颗粒性粉末葡萄糖含量,%≥95.0干燥减重,%9.8Max还原物,%0.70Max重金属(以Pb计),ppm10Max硫酸盐(SO4),%0.05Max硫酸盐(SO4),%0.05Max铁盐，ppm10Max铅盐,ppm2Max砷含量(As2O3),ppm2MaxPH值6.2-7.82.工艺实验水质检测中心做好工业葡萄糖成分测算化验工作。在实验室按照1/100比例投加工业葡萄糖，测出COD和BOD含量，推算出工业葡萄糖每万方污水理论投加量Xkg。五、投加量核算依照《给水排水设计手册》第五册中多段活性污泥法脱氮流程外加碳源的计算公式，并依据工艺实验的结果核算工业葡萄糖的投加量。使碳源投加量在上、下限值区间内，上限投加量要保证出水COD值不得超标，下限投加量要确保反硝化菌的C/N比例以保障出水总氮达标。去除1公斤总氮需消耗4.2公斤COD,1公斤葡萄糖相当于1.1公斤的COD,故去除一公斤总氮需要3.9公斤葡萄糖。按照石化工业园区污水处理厂日平均处理量1.8万方，测算出上、下限。九公里污水处理厂日均处理量为冬季2万方/日，夏季5万方/日。六、投加方式采用人工投加，地点为二级曝气生物滤池东西侧出水渠道，投加周期为2小时，利用污水在渠道及清水池内流动进而自然搅拌混匀药剂。同时，工艺技术员根据紫外线消毒间COD、氨氮、总氮在线监测数据，实时对工业葡萄糖投加量进行调整，满足出水水质达标。七、风险辨识（一）危险性分析（1）溺水在药剂投加过程中，操作人员需将药剂投加至生物滤池内，人员在投加过程中可能存在跌落至生物滤池内，造成人员溺水。（2）高处坠落因人员需进行药剂的搬运，需要在生物滤池上完成操作过程，可能存在操作人员高处坠落的风险。（3）接触伤害药剂在搬运和投加过程中，可能存在工业葡萄糖（粉末状态）接触投加人员皮肤、眼部等部位，造成操作人员生物、化学性质的伤害。（4）误操作药剂在投加过程中，人员因误操作，将超过本方案中要求的最高限量的工业葡萄糖投加至生物滤池中，可能导致污水处理厂出水COD指标超标。（二）防范措施（1）人员投加药剂时，必须穿着救生衣，且投加点必须有隔离装置，人员不得倚靠、翻越、跨过隔离栏杆或拆除隔离装置进行药剂投加作业。（2）大风、降水、雷电等天气情况下，人员应禁止或停止药剂投加作业。人员在搬运或投加药剂时，现场操作人员必须为2人或2人以上共同进行操作，两人互为安全监护，防止高处坠落事故发生。（3）为防止人员因接触药剂产生生物或化学伤害，操作人员在搬运、投加药剂时，应佩戴必要的劳动防护用品（如防腐蚀橡胶手套、防尘口罩、护目镜等）。（4）在药剂投加前，技术人员应将药剂投加量的详细情况编入每日工艺指令单当中，药剂申领和投加情况应有相应记录。药剂在投加时，操作人员应严格按照工艺指令单要求进行投加。作为监护的操作人员，应核准药剂投加用量情况，若存在药剂投加的异常情况，应立即向领导和技术人员报告。八、下一步计划改善碳源投加方式，增设工业葡萄糖投加装置，将“人工投加、粗放式倾倒药剂”调整为“设备投加、均匀倾倒药剂”。新增一台工业葡萄糖投加装置费用预估为3000元，两厂合计6000元。