镇江市新区第二污水厂水质水量平衡分析研究

镇江市新区第二污水厂水质水量平衡分析研究王申;陈恒宝;许立群;张有仓【摘要】Studieswereconductedtosolvetheproblemsofdifferenceforwaterqualitiesandflowratesatoff-sitepumpingstationandthesewageinletaswellasthehigheffluentNH3-N.Accordingtothestudyresults,bymeasuressuchasimprovingthesamplingmethodatthepumpingstation,settlingthedehydratorflushingwastewaterthatcontainedhighSS,andstrengtheningthesupervisiontothedrainageusers,presentlythesewagetreatmentplantisoperatedstably,thewaterqualityandflowratearebalanced,andtheeffluentNH3-Nreachesthestandardstably.%本文针对厂外泵站和厂区进水水质水量不一致现象以及污水厂出水NH3-N指标较高的问题，进行了污水厂外泵站和厂区进水水质水量平衡与污水厂内氮平衡的分析研究.根据研究结果，通过改进泵站取样方式，对SS较高的脱水机冲洗水进行沉淀处理以及加强对排水用户的监管后，目前该污水厂运行稳定，水质水量能够保证平衡，出水NH3-N能够稳定达标.【期刊名称】《四川环境》【年(卷)，期】2013(032)001【总页数】5页(P16-20)【关键词】水质水量平衡;分析研究;氮平衡【作者】王申;陈恒宝浒立群涨有仓【作者单位】镇江市水业总公司，江苏镇江212001；镇江市水业总公司，江苏镇江212001；镇江市水业总公司，江苏镇江212001；镇江市水业总公司，江苏镇江212001【正文语种】中文【中图分类】X703镇江市新区第二污水厂位于镇江市大港化工园区北山路西侧，服务对象以镇江新区国际化工园区内的化工企业为主，服务面积为10.8平方公里，污水厂处理后的出水，就近排入北山河并最终流入长江。污水厂于2008年底开工建设，2010年4月建成并投入试运行。该厂自运行以来，发现厂外泵站和厂区进水水质水量不一致，污水厂出水NH3-N指标较高。为了摸清厂外泵站和厂区进水水质水量矛盾现象原因，以利于对厂外排水企业的监管和对厂内工艺参数进行调控和优化;并查明出水NH3-N较高的原因，确保NH3-N达标，该厂专门开展了水质水量平衡分析研究。1试验情况介绍1.1工艺流程化工区企业废水经企业内部预处理设施处理后通过污水管网进入厂外污水泵站，泵站泵池污水利用水泵提升后，通过压力管将污水送到污水厂进水泵房，污水厂采用水解酸化+A2OT艺，总规模5x104m3/d,—期处理规模2x104m3/d,厂外泵站及污水厂主要处理系统工艺流程如图1所示。图1泵站及污水处理厂工艺流程图Fig.1Processflowchartofpumpingstationsandsewagetreatmentplant污水厂出水按照国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A排放标准设计，由于目前暂未建设絮凝沉淀池和纤维转盘滤池等深度处理设施，污水厂出水当前执行国家《城镇污水厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级B排放标准。1.2分析方法与过程1.2.1水质水量平衡分析污水厂厂外泵站和厂区进水水质水量平衡分析分两个阶段进行:第一阶段，将一天24h内厂外泵站泵池表面水样和泵站出水压力管水样的瞬时样进行对比，分析泵站泵池表面水样和泵站出水压力管水样存在差距的原因，对泵站泵池表面水样和泵站出水压力管水样哪个位置更能代表泵站的水样进行初步分析；第二阶段，对厂区外泵站、厂区进水、脱水机房冲洗水的水质水量进行检测，进一步分析确定泵站有代表性的取样位置，并分析判定厂外泵站水样、厂区进水和脱水机冲洗水的水质水量平衡关系。1.2.2氮平衡测试本阶段测试也分为两个阶段:第一阶段，对厂区进水、水解酸化池出水、二沉池出水以及从A2O池的厌氧池、缺氧池和好氧池布置的7个有代表性的取样点的水样有关氮指标进行测试分析，对氮在10个点的转化规律及其平衡关系进行分析；第二阶段，对前阶段水质水量平衡和氮平衡测试分析中发现的问题进行整改，运行稳定后对A2O池7个有代表性的取样点的水样氮平衡再次进行测试分析和研究。1.3取样方法及分析检测方法1.3.1水质水量平衡分析第一阶段，泵站一天24h密集取样的取样位置是分别在厂外泵站泵池表面和泵站出水压力管上，取样时间及频次是从上午8点开始，每3h人工取一次水样，检测项目为COD和NH3-N指标。第二阶段，连续一周，每天取厂外泵站出水压力管的水样、厂区进水混合样及脱水机房运行阶段冲洗水滤前和滤后水样混合样，其中厂外泵站和和厂区进水水样是连续24h，每隔3h取一次水样的混合样，脱水机房冲洗水水样是脱水机运行阶段冲洗水的每隔3h取一次的滤前和滤后水样的混合样，检测项目为COD、SS、NH3-N和TP。1.3.2氮平衡测试第一阶段，连续一周，每天取厂区进水、水解酸化池出水、二沉池出水和A2O池7个取样点的瞬时样，检测项目为TN、NH3-N和NO-3-N。第二阶段，连续一周，每天取A2O池7个取样点的瞬时样，检测项目为TN、NH3-N、NO-3-N。以上水质水量平衡分析和氮平衡分析阶段的所取水样的所有检测项目均由公司通过计量认证的化验中心采用国家标准方法检测。2检测结果讨论与分析2.1水质水量平衡分析—天连续24h厂外泵站泵池表面水样和泵站出水压力管水样的瞬时样如下图2所示。图2泵站泵池水样和压力管水样COD对比Fig.2ComparisonofCODbetweenpumpingstationpoolandpressurepipe从图2可以看出，厂外泵站泵池水样24h的COD指标变化比较平稳，而泵站压力管24h的COD指标波动较大，泵站泵池24h的COD平均值低于压力管水样。经过分析，由于泵站泵池深度为4m多，进水管网和出水水泵都在靠近池底位置，所以在池面上部容易形成短流，泵池水样代表性不强，泵站压力管水样COD变化规律比较符合化工水波动较大的特点，初步认为，泵站压力管水样与泵站泵池表面水样相比，更有代表性，接下来对压力管水样是否具有代表性继续进行分析论证。厂外泵站和厂区水质水量平衡测试共进行了7天，对测试的7天水量数据进行平均计算，厂外泵站、厂区进水和脱水机冲洗水水量分别为11000、11800和1015m3/d，厂外泵站和脱水机房冲洗水水量之和为12015m3/d，基本和进厂水水量一致，说明进厂水的水量和厂外泵站与脱水机房冲洗水的水量基本存在平衡关系。脱水机滤前、滤后冲洗水水样及泵站泵池水样、泵站压力管水样和进厂水水样COD、SS、NH3-N和TP指标一周的平均值数据分别如图3、图4所示。夕卜泵站水质指标要高一些。根据之前的分析，初步认为泵站压力管水样水质和脱水机房滤前冲洗水的水质比较有代表性，将污水厂厂外泵站压力管、进厂水和脱水机房冲洗水滤前水的水量水质进行乘积计算，得出图5。图5泵站压力管水、进厂水和脱水机滤前冲洗水Fig.5Liquidsatpumpingpressurepipe,inletanddehydratorflushingbeforefiltering从图3可以看出，脱水机房冲洗水过滤前和过滤后COD、SS和TP指标差距较大，NH3-N指标差距相对较小。经过分析，这是由于化工废水中含有粘性成分，所以污泥容易堵塞脱水机滤布，导致冲洗水带泥较多，所以脱水机冲洗水滤前水样和滤后水样SS相差较大［1］，脱水机房冲洗水进入进水泵房，导致厂内进水SS指标也较高，由于SS中有机成分较高，所以，脱水机滤前和滤后水样的COD和TP指标差距大和SS过高有关。由以上分析可知，脱水机房滤前冲洗水的水质代表了实际进入进水泵房的冲洗水。从图4可以看出，泵站泵池水样一周七天的COD、SS、NH3-N和TP平均值都低于泵站出水压力管水样，这与24h连续检测的结果基本一致。泵站到厂区是压力管，中间并无污水管网接入，进入厂区进水泵房的水样除了泵站过来的水就是脱水机冲洗水，脱水机滤前冲洗水COD、SS和TP指标都较高，所以导致污水厂进厂水水质各项指标都比厂从图5可以看出，泵站水量x泵站水质+滤前冲洗水水量x滤前冲洗水水质基本和进厂水水量x进厂水水质基本一致，说明泵站压力管的水样水质比较能够代表厂外泵站的真实水质，泵站和进厂水及脱水机房的水质水量之间存在平衡关系，没有其它夕卜界因素的影响。从之前的检测和分析可以总结出泵站和厂区进水水质矛盾是由于以下几个原因造成：脱水机房冲洗水影响，主要是冲洗水中SS过高的问题;从泵站压力管所取水样比从泵池表面所取水样有代表性。从测试数据可以看出，进厂水SS和TP基本在设计标准内，对污水处理工艺影响不大，进水COD稍微超过进水标准，目前进水水量低于设计标准，所以进水COD略微较高对进水负荷影响不大，由于冲洗水SS浓度过高，导致脱水机房冲洗水直接进入厂区进水泵房，造成进水泵房内污泥沉积厌氧上浮，水解酸化池带泥严重，影响水解酸化池和A2O池的运行效果，厂区进水NH3-N指标大幅超过设计标准，导致出水NH3-N去除效果很差。2.2氮平衡测试情况为了说明进水NH3-N浓度过高带来的问题，专门对厂区内工艺单元的氮平衡进行了检测，进厂水标为1#，水解池出水为2#，二沉池出水标为10#,A2O池的平面图及取样点如图6所示，在A2O池的厌氧池、缺氧池和好氧池布置7个点，依次标为3#~9#。图6改良型A2O池取样点图Fig.6SamplingpointsdiagramofimprovedA2Opool进厂水、水解池出水、A2O池以及二沉池出水的TN、NH3-N、NO-3-N连续7天检测数据的平均值如图7所示。图7厂内各个工艺环节的TN、NH3-N、NO3--NFig.7TheTN,NH3-N,NO3--Nofatdifferentprocesspoints从图7可以看出，进厂水TN、NH3-N分别为126、115mg/L，二沉池出水TN、NH3-N分别为91.1、81.3mg/L，系统对TN和NH3-N的去除率分别仅为27.8%和29.3%，进水中TN成份以NH3-N为主，大约占91.3%,NO-3-N成份较少，其余为有机氮，经过水解池后，NO-3-N反硝化，部分有机氮进行氨化，转化成NH3-N，所以水解出水NH3-N有所增加，水解出水除了部分未氨化的有机氮外，基本上都是NH3-N。A2O池进、出水NH3-N分别为110mg/L、82.8mg/L，A2O系统对NH3-N去除了27.2mg/L，去除率仅为24.7%，氨氮硝化效率特低。根据《5F-A2O-脱氮除磷工艺的实践与探索》所述，硝化反应需要消耗碱度，原水中碱度理论上可以用于63mg/L的NH3-N进行氧化，因此当NH3-N浓度大于63mg/L以后，碱度不足，硝化反应速率随之降低［2］，高浓度的NH+4-N毒性较大也对硝化反应有较强的抑制作用［3］。可以认为，污水厂出水NH3-N较高是由于进水NH3-N浓度过高致使原水中碱度不足及高浓度NH+4-N抑制作用导致。脱水机冲洗水带泥较多和进水NH3-N过高影响水解酸化池和A2O池的稳定运行。为了解决脱水机冲洗水SS较高的问题，首先对脱水机进行优化和改造，增加脱水机房进药装置混合器，使药泥能够充分混合，并将进药位置往前移，增加药泥混合时间，改造后脱水机冲洗水带泥量明显减少。脱泥冲洗水如果不进进水泵房可减少进入水解酸化池的SS浓度，进而改善厌氧污泥泥质，同步减少水解酸化池排泥，减少水解酸化腐化污泥对滤布的沾粘，使脱泥冲洗水中SS逐步降低，通过将脱水机房冲洗水用泵打入闲置的水解酸化池，使其作为沉淀池使用，上清液进入A2O池，底部剩余污泥再次进入脱水机进行脱水。通过一段时间对化工企业排水户进行排查，查除NH3-N较高的企业，坚决杜绝NH3-N过高的废水进入管网，影响后续污水厂的处理环节，目前进水NH3-N已经基本上可以控制在40mg/L之内。调整后A2O系统TN、NH3-N和-N变化情况如图8所示。图8调整后A2O系统TN、NH3-N和-N变化情况Fig.8ChangesofTN,NH3-Nand-NfromtheregulatedA2Osystem由图8中TN、NH3-N和-N变化情况可以看出:A2O工艺对TN的去除效率较好，TN进、出水平均浓度分别为36.5mg/L、14.7mg/L，平均去除率为59.7%，在控制进水浓度的前提下，MLSS控制较高使脱氮效果较好，据报道，在MLSS较高的情况下，控制好氧池内溶解氧的浓度在1.0~3.0mg/L时，好氧池内存在明显的同步硝化反硝化效果;好氧池前4个廊道在基本