糞便濾后液處理混凝+兩級(jí)A/O+MBR技術(shù)
糞便濾后液是糞便經(jīng)過(guò)固液分離之后，經(jīng)加藥離心脫水產(chǎn)出的廢水，其特性如下：①COD、TN、TP等濃度較高；②可生化性較好。若該廢水直接排入污水處理廠，會(huì)對(duì)污水處理系統(tǒng)造成沖擊負(fù)荷，甚至直接影響后端納管污水處理廠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。以杭州市某糞便無(wú)害化處理廠糞便濾后液處理工程為例，介紹了工藝流程、設(shè)計(jì)參數(shù)及運(yùn)行效果，以期為國(guó)內(nèi)同類廢水的處理提供經(jīng)驗(yàn)參考。
1、工程概況
該糞便無(wú)害化處理廠設(shè)計(jì)糞便處理規(guī)模為100m3/d，糞便無(wú)害化處理生產(chǎn)線主要設(shè)備包括卸糞系統(tǒng)、固液分離機(jī)系統(tǒng)、絮凝脫水系統(tǒng)、除臭系統(tǒng)、泵房系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、自控及中控系統(tǒng)。糞便無(wú)害化處理工藝流程為糞便經(jīng)粗格柵和一體化固液分離機(jī)處理后，泥漿經(jīng)加藥混凝，隨后進(jìn)入離心脫水機(jī)，進(jìn)行脫水處理。三道工序產(chǎn)生的糞渣輸送到焚燒廠進(jìn)行焚燒處理，糞便濾后液經(jīng)廢水處理系統(tǒng)處理后排至附近污水處理廠統(tǒng)一處理。
糞便濾后液的污染物成分簡(jiǎn)單，水質(zhì)相對(duì)比較穩(wěn)定。廢水處理工藝以去除有機(jī)物、氨氮和總氮為主。該廢水處理后排放水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，總氮與總磷執(zhí)行《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T31962-2015）的C級(jí)限值要求。該廠糞便濾后液水量較小，且考慮到場(chǎng)地緊張，因此，采用一體化鋼制設(shè)備進(jìn)行處理。
2、設(shè)計(jì)水量、水質(zhì)
2.1 設(shè)計(jì)水量
該糞便無(wú)害化處理廠設(shè)計(jì)糞便處理規(guī)模為100m3/d，考慮變化系數(shù)和日后區(qū)域發(fā)展，污水處理站設(shè)計(jì)水量為100m3/d。
2.2 設(shè)計(jì)水質(zhì)
設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)參照糞便處理廠現(xiàn)有基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，該濾后液處理后排放的水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，總氮與總磷執(zhí)行《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T31962-2015）的C級(jí)限值要求。設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)如表1所示。
3、處理工藝
該工程糞便濾后液的進(jìn)水B/C=0.5，可生化性好，主體工藝可采用缺氧-好氧生物處理工藝?？紤]到糞便濾后液主要污染物為COD、TP、TN、NH3-N且進(jìn)水污染物濃度較高及用地緊張等因素，故主體工藝采用兩級(jí)A/O+MBR生物脫氮法，這是一種傳統(tǒng)活性污泥法與高效膜分離技術(shù)相結(jié)合的新型高效污水處理工藝。兩級(jí)A/O工藝具有脫氮除磷效果好、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，MBR將生化降解作用和膜分離作用的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合，同時(shí)，MBR采用有機(jī)平板膜，平板膜具有抗污染性高的優(yōu)點(diǎn)，可減少清洗次數(shù)。
糞便濾后液處理工藝流程如圖1所示。
廠區(qū)產(chǎn)生的糞便濾后液進(jìn)入現(xiàn)有調(diào)節(jié)提升池，調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，隨后經(jīng)泵提升到混凝反應(yīng)池。投加混凝劑（PAC）、助凝劑（PAM）并進(jìn)行攪拌，與廢水中的雜質(zhì)、懸浮物反應(yīng)形成膠體絮團(tuán)?；炷磻?yīng)池處理出水自流進(jìn)入沉淀池進(jìn)行泥水分離，沉淀池出水進(jìn)入生化系統(tǒng)。
在兩級(jí)A/O處理系統(tǒng)中，利用生化池內(nèi)環(huán)境條件的串聯(lián)變化，強(qiáng)化了脫氮除磷作用，并去除大量有機(jī)物。出水進(jìn)入MBR池，由于MBR膜對(duì)活性污泥和大分子有機(jī)物質(zhì)具有截留作用，使反應(yīng)池內(nèi)活性污泥濃度大大提高，水力停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間可以得到控制，而難降解的物質(zhì)在池中不斷反應(yīng)、降解，同時(shí)，MBR池的混合液分別回流至前端1#缺氧池與2#缺氧池，以保證反硝化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和前端生化處理系統(tǒng)有足夠且穩(wěn)定的生物群體。MBR膜池出水進(jìn)入儲(chǔ)水池，可達(dá)標(biāo)排放。
沉淀池污泥與MBR膜池產(chǎn)生的剩余污泥進(jìn)入污泥儲(chǔ)池，隨后污泥與糞便處理廠內(nèi)經(jīng)第二道一體化固液分離機(jī)處理后的糞便一并處理，經(jīng)加藥處理后輸送到第三道脫水機(jī)進(jìn)行脫水處理。污泥儲(chǔ)池內(nèi)的上清液回流到調(diào)節(jié)提升池。
4、主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)
該工程處理系統(tǒng)主要由調(diào)節(jié)提升池、一體化設(shè)備、儲(chǔ)水池以及風(fēng)機(jī)房構(gòu)成。調(diào)節(jié)提升池由廠區(qū)原有出水泵井改造而成，為全地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。一體化設(shè)備采用全地上304不銹鋼設(shè)備，包含混凝反應(yīng)池、沉淀池、1#缺氧池、1#好氧池、2#缺氧池、2#好氧池、MBR膜池、膜清洗池、污泥儲(chǔ)池、泵房及配電間。儲(chǔ)水池采用全地上不銹鋼304，風(fēng)機(jī)房采用全地上鋼棚結(jié)構(gòu)。
主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。
5、調(diào)試及運(yùn)行效果
5.1 調(diào)試情況
該工程于2019年11月底開始系統(tǒng)調(diào)試，生化系統(tǒng)接種的污泥采用當(dāng)?shù)厥姓鬯幚韽S脫水污泥。污泥馴化后，系統(tǒng)開始調(diào)試，至2019年12月底，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)出水水質(zhì)，調(diào)試工作結(jié)束，系統(tǒng)投入運(yùn)行。
①物化系統(tǒng)
通過(guò)加藥系統(tǒng)向混凝反應(yīng)池內(nèi)投加10%的PAC和0.1%的PAM，根據(jù)進(jìn)水水量確定投加量及投加比，從而達(dá)到良好的絮凝效果。
②生化系統(tǒng)
在調(diào)試階段，整個(gè)生化系統(tǒng)pH控制在7.0左右，水溫控制在20~30℃。1#缺氧池DO值控制在0~0.2mg/L，1#好氧池DO值控制在2~4mg/L，2#缺氧池DO值控制在0.2~0.5mg/L，2#好氧池DO值控制在2~4mg/L，MBR池DO值控制在2~4mg/L。經(jīng)過(guò)30d調(diào)試后，菌膠團(tuán)發(fā)育良好，污泥濃度（MLSS）保持在3500mg/L左右，標(biāo)志著活性污泥馴化完成。
在調(diào)試期間，缺氧池的DO值會(huì)出現(xiàn)偏高的情況，因此，需調(diào)節(jié)MBR池曝氣風(fēng)量以控制池內(nèi)DO值在規(guī)定范圍內(nèi)，以降低回流對(duì)缺氧池的影響，從而保證脫氮效果。
5.2 運(yùn)行效果
調(diào)試完成后，該污水處理系統(tǒng)投入運(yùn)行，在為期3個(gè)月的性能考核期內(nèi)，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)。
該工程對(duì)COD的去除效果如圖2所示。
對(duì)NH3-N、TN、TP、SS的去除效果分別見圖3~6。
進(jìn)水COD為780~1580mg/L，大部分在1000mg/L左右波動(dòng)，經(jīng)過(guò)混凝沉淀、兩級(jí)A/O處理，并輔以MBR平板膜處理，借助MBR平板膜的高截留特性，使污泥濃度保持在較高水平，提高了對(duì)有機(jī)物的去除效率，從而使出水COD穩(wěn)定在100mg/L以下，COD去除率可達(dá)到94%以上。
進(jìn)水NH3-N及TN偏高且波動(dòng)較大，分別在80~160mg/L以及140~260mg/L范圍內(nèi)，但該系統(tǒng)的脫氮效果顯著，出水NH3-N基本穩(wěn)定在10mg/L以下，出水TN基本穩(wěn)定在15mg/L以下，去除率均可穩(wěn)定達(dá)到90%以上。糞便濾后液進(jìn)水TP濃度較設(shè)計(jì)水質(zhì)偏高，但出水TP穩(wěn)定在3mg/L以下，去除率可達(dá)91%以上。系統(tǒng)進(jìn)水SS穩(wěn)定在設(shè)計(jì)水質(zhì)范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)混凝沉淀以及MBR平板膜的截留作用，出水SS基本穩(wěn)定在20mg/L以下，去除率可達(dá)92%以上。該系統(tǒng)主要產(chǎn)生物化污泥和生化污泥，含水率為98%的濕污泥量排放量約為3.0m3/d。
根據(jù)對(duì)運(yùn)行水質(zhì)的分析，該工程工藝流程設(shè)計(jì)合理，各處理單元均發(fā)揮了污染物處理效果，系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，對(duì)COD、NH3-N、TN、TP以及SS均有較好的去除效果。
該系統(tǒng)中各處理單元對(duì)主要污染物的去除效果見表3。
兩級(jí)A/O可去除大量有機(jī)物，并結(jié)合MBR平板膜，將生化降解和膜分離的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合，可使COD去除率得到保障。在該系統(tǒng)中，對(duì)NH3-N和TN去除率可達(dá)90%以上，主要依賴兩級(jí)A/O的強(qiáng)脫氮作用。在1#好氧池的亞硝酸菌和硝酸菌的作用下，將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮及硝態(tài)氮，回流至1#缺氧池內(nèi)，反硝化菌將硝酸鹽及亞硝酸鹽還原成N2，從而達(dá)到脫氮的效果。隨后又通過(guò)2#缺氧池及2#好氧池進(jìn)一步保障脫氮效率。在一級(jí)A/O對(duì)NH3-N和TN去除率達(dá)到80%以上的情況下，二級(jí)A/O進(jìn)一步進(jìn)行硝化、反硝化作用，同時(shí)MBR平板膜有利于增殖緩慢的硝化菌、反硝化菌的截留、生長(zhǎng)和繁殖，從而達(dá)到高效的脫氮效果。該系統(tǒng)TP去除率也較高，通過(guò)加藥混凝沉淀去除大量磷酸鹽，去除率可達(dá)80%，并輔以微生物的同化和生物除磷作用以達(dá)到除磷效果。通過(guò)加藥混凝沉淀以及MBR平板膜的截留特性，出水SS穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。MBR的高效截留特性，將活性污泥截留在處理系統(tǒng)內(nèi)，保持系統(tǒng)內(nèi)較高污泥濃度，提高了對(duì)有機(jī)物的去除效果，進(jìn)一步保證了出水水質(zhì)?？梢?，經(jīng)過(guò)該系統(tǒng)處理后，各出水指標(biāo)均可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
6、投資及成本分析
該糞便濾后液新增污水處理系統(tǒng)占地面積為130m2，處理量為100m3/d，總投資為260萬(wàn)元，總裝機(jī)功率為47kW，使用功率為25.5kW。根據(jù)運(yùn)行期間的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，電費(fèi)約1.364元/m3，藥劑費(fèi)約0.255元/m3，人工費(fèi)約2.667元/m3，直接運(yùn)行成本為4.286元/m3（不含設(shè)備折舊費(fèi)）。
7、結(jié)論
①針對(duì)杭州市某糞便無(wú)害化處理廠產(chǎn)生的100m3/d糞便濾后液，采用混凝+兩級(jí)A/O+MBR工藝進(jìn)行處理。該系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷較強(qiáng)，對(duì)COD、NH3-N、TN、TP及SS均有良好的去除效果。系統(tǒng)出水COD<100mg/L，NH3-N<25mg/L，TN<45mg/L，TP<5mg/L，SS<30mg/L，滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以及《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T31962-2015）的C級(jí)限值要求。
②該工程采用MBR平板膜工藝，可將微生物截留在系統(tǒng)內(nèi)，保持較高的污泥濃度，有利于菌種的生長(zhǎng)與繁殖，提高系統(tǒng)對(duì)污染物的去除效果。同時(shí)，平板膜抗污染性高，可減少清洗次數(shù)，節(jié)約運(yùn)行成本。
③該工藝具有占地小、操作簡(jiǎn)單、管理方便、運(yùn)行成本較低、抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)、出水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在糞便濾后液處理中具有重要作用，可為國(guó)內(nèi)同類廢水的處理提供工程經(jīng)驗(yàn)參考。（來(lái)源：浙江省環(huán)境工程有限公司）