隨著國(guó)家“大力發(fā)展鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)，壯大縣域整體實(shí)力”政策的實(shí)施，越來(lái)越多的化工企業(yè)選擇搬遷至鄉(xiāng)鎮(zhèn)周邊的工業(yè)園區(qū)，為鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理帶來(lái)了很大挑戰(zhàn)。由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口少、用水量較低，通常是將生活污水和工業(yè)廢水混合后進(jìn)行處理。而我國(guó)小城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)通常采用活性污泥法作為主體工藝，此工藝抗沖擊能力弱，活性污泥易受到工業(yè)廢水中有毒有害物質(zhì)的影響。針對(duì)該類(lèi)問(wèn)題，除對(duì)污水廠(chǎng)進(jìn)行升級(jí)改造增強(qiáng)抗沖擊能力外，投加相應(yīng)的化學(xué)藥劑已成為一種有效的應(yīng)急手段。
1、工程概況
河北省某縣污水處理廠(chǎng)建成于2011年5月，分兩期建設(shè)，主體采用“CASS+絮凝沉淀+纖維轉(zhuǎn)盤(pán)過(guò)濾”處理工藝(如圖1所示)，綜合污(廢)水處理能力為4×104m3/d，進(jìn)水主要為全縣居民的生活污水以及全縣的制藥、化工廢水。
污水廠(chǎng)正常運(yùn)行期間，出水水質(zhì)能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。但由于某段時(shí)間內(nèi)進(jìn)水水質(zhì)嚴(yán)重超標(biāo)，導(dǎo)致污水廠(chǎng)受到?jīng)_擊，CASS池內(nèi)污泥活性受損。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)試，出水指標(biāo)基本穩(wěn)定，但氨氮和總氮濃度仍然無(wú)法達(dá)標(biāo)。經(jīng)檢測(cè)，污泥硝化活性較低，分析其原因，認(rèn)為是污泥中硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌死亡所致。污水廠(chǎng)進(jìn)水COD、BOD5、SS、NH3-N、TN、TP濃度分別為125.3～205.5、57.6～99.5、109.5～175.3、13.8～29.4、23.7～50.8、1.58～4.11mg/L，平均值分別為165.4、78.6、142.4、21.6、37.2、2.10mg/L。出水濃度分別為39.4～46.9、7.2～8.9、6.5～8.9、18.5～26.7、20.9～46.2、0.27～0.39mg/L，平均值分別為43.2、8.1、7.7、23.8、32.4、0.33mg/L。
2、問(wèn)題分析及解決思路
2.1 存在的問(wèn)題
該污水處理廠(chǎng)已建一期、二期共8個(gè)CASS反應(yīng)池，每個(gè)反應(yīng)池的設(shè)計(jì)處理能力為5000m3/d?，F(xiàn)今，由于部分設(shè)備損壞，已導(dǎo)致纖維轉(zhuǎn)盤(pán)濾池?zé)o法正常運(yùn)行。另外，由于某一階段，縣城內(nèi)的制藥、化工企業(yè)排水異常，使CASS池中的活性污泥受到嚴(yán)重沖擊，部分出現(xiàn)污泥解絮現(xiàn)象，硝化、反硝化細(xì)菌基本全部失活，導(dǎo)致水中氨氮無(wú)法得到有效去除。
2.2 主要解決思路
主要解決思路有兩種：①更換活性污泥。調(diào)取周邊污水處理廠(chǎng)中活性較好的污泥對(duì)CASS池內(nèi)的失活污泥按一定比例進(jìn)行更換，同時(shí)進(jìn)行新泥的培養(yǎng)、馴化。②投加化學(xué)藥劑。在保證出水中其他指標(biāo)和水質(zhì)安全的前提下，結(jié)合污水廠(chǎng)的實(shí)際情況，投加可去除氨氮的化學(xué)藥劑。兩種思路相比，第1種方法可從根本上解決問(wèn)題，但污泥的更換、培養(yǎng)均需較長(zhǎng)時(shí)間。第2種方法可及時(shí)見(jiàn)效，但藥劑費(fèi)用過(guò)高，并且投加藥劑不可作為污水處理廠(chǎng)的長(zhǎng)期運(yùn)行手段。通過(guò)協(xié)商，經(jīng)當(dāng)?shù)卣嚓P(guān)部門(mén)準(zhǔn)許，決定同時(shí)采取上述兩種方法。在短期內(nèi)臨時(shí)投加化學(xué)藥劑來(lái)保證污水處理廠(chǎng)的出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，同時(shí)更換并馴化生化池的活性污泥。投加藥劑也可為污水廠(chǎng)生化池內(nèi)污泥的培養(yǎng)、馴化爭(zhēng)取充足的時(shí)間。
3、藥劑選擇和處理效果比較
3.1 藥劑選擇與配制
可投加的化學(xué)藥劑從機(jī)理上分為兩種：化學(xué)沉淀類(lèi)和化學(xué)氧化類(lèi)。其中，化學(xué)沉淀類(lèi)藥劑多應(yīng)用于處理高濃度氨氮廢水，并不適用于該污水廠(chǎng)。而化學(xué)氧化類(lèi)藥劑是利用強(qiáng)氧化劑將氨氮直接氧化成氮?dú)膺M(jìn)行脫除的一種方法，其使用簡(jiǎn)單、反應(yīng)迅速、去除效果好，是較理想的藥劑種類(lèi)。
化學(xué)氧化類(lèi)藥劑最常見(jiàn)的是次氯酸鈉，在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有很多學(xué)者對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了研究。但由于次氯酸鈉本身不穩(wěn)定，高溫條件下極易分解，同時(shí)次氯酸鈉的有效氯含量低，投加時(shí)需要較大劑量，這些特點(diǎn)使次氯酸鈉的應(yīng)用受到限制。
綜合次氯酸鈉的優(yōu)缺點(diǎn)，決定采取自主配制藥劑。自主配制的藥劑成品呈白色粉末狀，是將氰尿酸氯化后，再經(jīng)一系列反應(yīng)而生成的有機(jī)化合物，其溶解性好、穩(wěn)定性強(qiáng)、有效氯含量高。將自主配制的藥劑與市面上的主流藥劑進(jìn)行對(duì)比，分析各藥劑的處理效果，從而為應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)提供參考。
3.2 藥劑處理效果的比較
3.2.1 投加量對(duì)比
藥劑的投加量不僅影響水中氨氮的去除效果，而且還涉及到污水廠(chǎng)的運(yùn)行成本，直接關(guān)系到污水廠(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。因此在保證氨氮達(dá)標(biāo)排放的基礎(chǔ)上優(yōu)化藥劑投加量是十分必要的。在該污水廠(chǎng)生化池出水的氨氮濃度為25.20mg/L的條件下，按不同質(zhì)量比投加藥劑，反應(yīng)時(shí)間為15min，結(jié)果如圖2所示?？芍?，隨著藥劑投加量的增加，氨氮濃度逐漸降低。當(dāng)藥劑投加量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為0.025%時(shí)，自主配制的藥劑可使水中氨氮濃度降至3.17mg/L，達(dá)到了一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，而其他藥劑的投加量至少要達(dá)到0.03%才可保證出水氨氮濃度達(dá)標(biāo)。
折點(diǎn)加氯法除氨氮，理論上有效氯投加量Cl∶NH3-N=7.6(質(zhì)量比)，但是經(jīng)過(guò)計(jì)算，上述試驗(yàn)中Cl∶NH3-N≥9，大于理論值。岳楠等利用次氯酸鈉處理氨氮廢水，其研究結(jié)果表明有效氯投加量Cl∶NH3-N=8.6，同樣大于理論值。這是因?yàn)樗锌赡苡辛?、錳、酚類(lèi)等其他物質(zhì)存在，增加了藥劑的消耗，從而導(dǎo)致投加量增加。
3.2.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)比
在保證出水氨氮達(dá)標(biāo)排放的前提下，藥劑氧化反應(yīng)停留時(shí)間決定反應(yīng)器容積，從而影響藥劑應(yīng)用和設(shè)備投資。在該污水廠(chǎng)生化池出水的氨氮濃度為23.85mg/L的條件下，為確保氨氮去除效果，統(tǒng)一投加0.035%的藥劑，考察不同反應(yīng)時(shí)間下氨氮的去除效果，結(jié)果如圖3所示?？梢?jiàn)，藥劑對(duì)水中氨氮的氧化去除速度很快，在前5min氨氮濃度迅速下降，并在10min左右基本完成反應(yīng)，此時(shí)投加自配藥劑的水樣中殘留氨氮濃度為0.75mg/L。之后隨時(shí)間的繼續(xù)增加，水中氨氮濃度變化不大。在污水廠(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中，考慮到進(jìn)水水量和水質(zhì)的波動(dòng)情況，建議將投加藥劑后的反應(yīng)時(shí)間定為10～15min。
3.2.3 對(duì)其他指標(biāo)的影響
向污水廠(chǎng)生化池出水水樣中投加0.035%的不同藥劑，檢測(cè)藥劑投加前后主要水質(zhì)指標(biāo)的變化，結(jié)果見(jiàn)表1?？梢钥闯觯都友趸巹┖?，不僅可以大幅度降低水中氨氮濃度，還能略微降低COD濃度。雖然所投加的藥劑均含有次氯酸成分，但由于投加量少，對(duì)出水pH值的影響不大，在排放許可范圍內(nèi)。同時(shí)，藥劑的投加會(huì)導(dǎo)致水中硝態(tài)氮濃度升高，但總氮指標(biāo)完全滿(mǎn)足國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，并且不會(huì)對(duì)總磷指標(biāo)造成影響。由此可見(jiàn)，投加氧化藥劑去除氨氮是一種理想的短期應(yīng)急手段。
3.2.4 藥劑成本
投加藥劑之所以無(wú)法成為污水處理廠(chǎng)去除氨氮的常規(guī)手段，除藥劑本身潛在的危害之外，藥劑成本也是一個(gè)重要原因。經(jīng)調(diào)查，市面上出售的化學(xué)氧化類(lèi)氨氮去除劑售價(jià)在13500～21600元/t，以該污水廠(chǎng)的處理水量為20000m3/d計(jì)，要使出水氨氮達(dá)標(biāo)排放，僅藥劑費(fèi)用就達(dá)82200～98000元/d。而投加自主研制的藥劑，由于其主要成分氰尿酸的 >
4、實(shí)際應(yīng)用效果
根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，在不額外增加土建的情況下，利用該污水處理廠(chǎng)的自身?xiàng)l件，決定將自主研制的氨氮去除劑投加在CASS池出水后、絮凝沉淀池前端。該污水廠(chǎng)的絮凝沉淀池采用三級(jí)絮凝，一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)流速分別為0.12、0.09、0.06m/s，絮凝時(shí)間為15min。沉淀池采用斜管沉淀，沉淀時(shí)間為30min。氨氮去除劑的混合方式與投加PAC時(shí)一致，采用管道混合器來(lái)完成混合過(guò)程。如此，既可保證藥劑與污水充分混合，又可保證足夠的反應(yīng)時(shí)間。此方案在該污水處理廠(chǎng)的實(shí)施效果顯示，7d內(nèi)出水氨氮濃度在2.55～3.25mg/L之間，總氮濃度在8.38～9.63mg/L之間。可見(jiàn)，投加自主研制的藥劑后，出水氨氮和總氮濃度均可以達(dá)到國(guó)家一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。
5、結(jié)論
河北省某縣污水處理廠(chǎng)因進(jìn)水水質(zhì)嚴(yán)重超標(biāo)而使得污泥活性嚴(yán)重受損，導(dǎo)致出水氨氮濃度居高不下。為此，決定在短期內(nèi)采用投加氧化類(lèi)藥劑的方式來(lái)降低出水氨氮濃度，同時(shí)為生化池調(diào)試爭(zhēng)取時(shí)間。對(duì)比市面上常見(jiàn)的氧化類(lèi)氨氮去除劑，發(fā)現(xiàn)自主配制的以氰尿酸為主、經(jīng)氯化后得到的有機(jī)化合物，無(wú)論在投加量、反應(yīng)時(shí)間，還是對(duì)其他出水指標(biāo)影響等方面均有很大優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還可大大節(jié)約藥劑成本。污水廠(chǎng)的實(shí)施效果顯示，投加自主研制的藥劑后，7d內(nèi)出水氨氮濃度在2.55～3.25mg/L之間，總氮濃度在8.38～9.63mg/L之間，穩(wěn)定達(dá)到了國(guó)家一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。( >
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