湖南某白酒生产废水处理工程改扩建实例分析

时间：2022-10-23 00:09:26

关键字：厌氧反应总氮控制解决方案

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[导读]摘要:湖南某大型白酒生产企业随着业务发展有了扩大产能的需求,因而实施了三期生产线扩建工程,但现有的污水处理站无法满足产能扩建后的排水要求,必须同步进行废水处理工程的改扩建。现主要介绍了工程改扩建的内容和改造后的运行情况,并对这次项目实施进行了总结。

引言

湖南某白酒生产企业的污水处理站为2013年建设,2014年投产运行,原先设计的工艺路线为"转鼓格栅＋调节池＋微电解池＋水解酸化池＋UASB池＋CASS池＋BAF池＋脱色池＋澄清池＋除磷池":污泥处理采取的主要工艺为"污泥池＋带式压滤机＋污泥堆肥",污泥最终成为有机肥,脱水滤液及污泥池的上清液回流进入调节池。

原工艺设计在实际运行过程中存在诸多问题:

(1)微电解池并未发挥作用,仅作为预曝气池使用:

(2)BAF池和脱色池仅作为出水池使用:

(3)原有处理工艺较为复杂,有些处理工艺并不适合酿酒废水处理:

(4)未能有效发挥处理单元的作用,处理效率低下:

(5)缺氧池设计池容过小,导致时常出现出水总氮不达标情况。

本次改扩建工程将针对目前存在的问题进行分析和解决。

1污水站水量和水质分析

1.1水量分析

现状污水处理站设计能力为1200m3/d,改扩建工程是在原污水处理站基础上再增加污水处理能力1200m3/d,使得污水处理站整体设计能力达到2400m3/d。

1.2水质分析

该白酒生产企业在每年1月一6月和9月一12月正常生产,而在7月一8月期间因酿酒车间气温过高停止生产。停产期间污水站进水以生活污水为主,污水站进入设备检修阶段,等到9月1日酿酒车间复产,污水处理站恢复正常进水。

根据污水处理站提供的2018-01-01至2019-10-23的运行数据,同时对主要构筑物的进出水数据进行分析,主要包括CoDcr、氨氮、总氮、总磷、pH等,分别得出正常阶段、复产阶段、停产阶段污水处理站的进水水质参数,如表1所示。

本项目改建后排水按照《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》(GB27631一2011)中的"表3水污染物特别排放限值"间接排放标准执行。

2改扩建前存在问题和解决思路

依据现场踏勘情况,结合现场运维人员反馈和相关资料,梳理污水站各处理单元存在的问题,并提出如下解决方案。

2.1格栅

存在问题:现有转鼓格栅年久失修,导致粮食耕壳去除效果不尽如人意,粮食耕壳漏料进入后续的处理构筑物,影响后续正常处理工作。另外,该格栅设置于地面以下,占地面积较大,检修和日常维护极不方便。

解决方案:考虑将原有转鼓格栅机拆除,更换为效率较高的内进水格栅机,通过修改管路和阀门,将格栅布置在地面上。

2.2调节池

现有调节池尺寸为22m×14m×4.5m,有效容积为1232m3,按照2400m3/d的设计进水规模,调节池的水力停留时间为12h。依据《酿造工业废水治理工程技术规范》(HJ575一2010)第7.1.2.2条"调节池的水力停留时间(HRT)宜为6~12h",现有调节池可以满足扩建后对水质水量调节的需求,本次改造可以利用原有调节池。

存在问题:

(1)现场管道阀门和管道锈蚀严重。

(2)水泵流量不满足扩容后处理量要求。

解决方案:考虑更换为大流量的潜污泵,同时更换锈蚀严重的管道和阀门。

2.3水解酸化池

现有水解酸化池尺寸为10.45m×8.4m×4.5m,有效容积为351m3,按照2400m3/d处理量计算,上升流速和停留时间均满足设计要求。因此,对水解酸化池原处理单元进行再利用。

存在问题:

(1)微电解池不起作用,填料淤积严重。

(2)水解酸化池的进水泵和出水泵流量偏差较大,导致时常出现水池满水溢流的问题。

(3)管道和阀门锈蚀明显。解决方案:

(1)清理微电解池的淤泥,将其改为pH预调节池。

(2)水解酸化池增加一根溢流管,当水位变大时,

污水可溢流进入调节池。

(3)更换锈蚀严重的管道和阀门。

2.4UASB池

现有UASB池单格尺寸为21.8m×16.8m×6.5m,有效容积为1779m3,UASB池正常工况下运行效果较好,但当9月份复产后,进水的C0Dcr负荷突然增大,其数值可达到7000~12000mg/L,容积负荷短时间内从0增加到4~5kgC0Dcr/(m3·d),由此产生了很多问题。

存在问题:

(1)瞬时冲击负荷过大,出水无法达标。

(2)UASB反应池的出水产生浮泥现象。

(3)复产后UASB池运行维护难度大。

解决方案:考虑到复产初期的水质冲击负荷较大,UASB池的容积负荷需要一个缓慢提升的过程。

(1)在复产初期,从水解酸化池出水管处引一路污水超越至应急池进行缓存,利用曝气降解一部分C0Dcr,后续再用泵提返回到调节池中。

(2)在复产前一段时间,提前投加营养物质缓慢提升UASB池的容积负荷,提高污泥浓度及其活性。

(3)通过调节池平衡水量分布,复产初期缓慢提高进水水量,待系统逐步稳定后再提升水量。

2.5CASS池存在问题:

(1)现有CASS池中的灌水器和曝气设备年久失修,曝气效果差。

(2)正常运行时期CASS池的进水C0Dcr过低(200~300mg/L),其进水B0D5/TN的数值小于4,脱氮所需碳源供给不足,导致出水总氮不达标。

(3)原来设计的缺氧区池容过小,经计算无法满足未来脱氮池容的要求。

解决方案:

(1)UASB池设计需充分考虑进水总氮出现峰值的情况,结合以往运行数据提供的废水总氮150mg/L的浓度,确定总氮峰值为200mg/L。为确保有效脱氮,使得B0D5/TN的比值尽量控制在4~7,需要控制UASB池的出水C0Dcr数值,通过计算将UASB池出水C0Dcr控制在1000~1500mg/L比较适宜。

(2)为保证AA0池中进水C0Dcr数值不能过低,考虑增加一根超越管,当脱氮碳源不足时,超越部分水解酸化池出水至缺氧池。

(3)为满足总氮的去除要求,按2400m3/d的处理水量和150mg/L的总氮设计,计算出脱氮池容积为1600m3,考虑到总氮指标要求严格,为使极端情况下总氮出现峰值时仍能满足排水总氮达标的要求,本方案按照10%的富余量考虑脱氮池,新建脱氮池按照1800m3设计,经计算,现有CASS缺氧池、好氧池及灌水区尺寸为21.8m×18.0m×5.5m,有效容积为1960m3,满足缺氧区容积要求,将原有CASS池整个改造为缺氧池,同时考虑生物除磷的要求,在生化池前段设置厌氧区。

2.6好氧池

存在问题:原CASS池全部改成缺氧池后,现有的好氧区已经取消,无法应对正常阶段和复产阶段的两种工况。按照《厌氧-缺氧-好氧活性污泥法污水处理工程技术规范》(HJ576一2010),在正常工况时,为了满足硝化和C0Dcr降解的要求,好氧区容积需达1800m3:在复产初期,鉴于水质冲击负荷的影响(好氧池进水coDcr极端情况按6000mg/L考虑),得出峰值进水所需好氧池容积为9000m3。

解决方案:由于原CASS池中的好氧区已改为缺氧池,另外原事故池将作废,因此本次改造中将好氧池和事故池合建在一起。新建的好氧事故池分为5格,单格池容为1900m3,中间设置手动闸门,前面3格为好氧池区域,后面2格为事故池区域,5格池体内部均设有管式曝气装置,可灵活应对不同的处理工况。

2.7沉淀池

存在问题:原设计cASS池淫水区,随着淫水时间的推移,污泥液位上升,时常发生出水跑泥现象。

解决方案:新建辐流式沉淀池,进出水设计成常见的中间进水周边出水方式,在自然沉降下通过中心传动刮泥机将沉淀污泥收集到中心泥斗,再通过回流泵将污泥回流到厌氧池,剩余污泥则通过剩余污泥泵接入污泥浓缩池,上清液进入后续处理单元。

2.8除磷池

存在问题:

(1)现有除磷系统设计没有考虑二期扩建的要求,无法满足水量增加后除磷的需求。

(2)现有除磷设备老旧,需要更新换代。

(3)目前采用化学除磷法,药剂投加量较大,运营费较高。

解决方案:

(1)新建除磷系统,采用高密度沉淀池,通过沉淀污泥回流的方式,提高除磷效率,降低药耗。

(2)鉴于该项目总磷高、药剂消耗量大、药剂成本高的特点,本方案生化阶段考虑了生物除磷,将进入高效沉淀池的总磷控制在1mg/L以下,实现出水总磷浓度的降低,达到减少药剂用量的目的。

2.9污泥浓缩池

存在问题:现状污泥浓缩池直径6m,池深3m,总容积约85m3,根据《室外排水设计规范(2016年版)》(GB50014一2006)第7.2.1条要求"浓缩时间不宜小于12h,有效水深宜为4m",原有污泥浓缩池无法满足扩建后污泥浓缩的需求。

解决方案:根据建设单位运行要求,结合污泥产生条件,本方案新建2座直径6m的污泥浓缩池,同时新建管道,原有污泥浓缩池作为污泥中转池,继续保留。

2.10加药系统

存在问题:加药系统自动化程度低,人工投药工作繁重,目前主要投加的药剂有PAc、PAM、NaoH。

解决方案:重新定做PAC、PAM、NaoH加药系统,增加加药系统运行状态远程监控和自动制备程序,大大降低药剂制备的劳动强度。

2.11风机房

存在问题:原系统曝气采用3台罗茨风机,噪声十分大,电能消耗较大。

解决方案:选用2台噪声小、节能高效的磁悬浮鼓风机(Q=120m3/min,P=60kPa,N=150kw),按照一用一备考虑。

3改造后的调试及运行情况

本次扩建及改造项目于2021年3月开始实施,并于9月底完成设备安装及工艺调试工作。

3.1UASB反应池调试

本系统中的UASB池属于二次启动模式,因此系统启动难度小一些[1]。在8月初,每天向UASB池中投加一定量面粉,保持系统中污泥的生物活性。待8月底进水开始,通过调节池引少量的低浓度生产废水,逐步增加进水水量和浓度,以提高UASB反应池的容积负荷。进水水量从40m3/h逐渐增至80m3/h,进水coDcr从3000mg/L逐渐提高至8000mg/L,容积负荷从0.5kgcoDcr/(m3·d)开始启动,后面容积负荷提高幅度为0.5kgCoDcr/(m3·d),每次容积负荷提高后需稳定运行10d,直至系统出水稳定。

3.2AAO反应池调试

AAO池于7月份完成土建施工,之后利用新建事故池区域存储大量未处理的生产污水,以此作为好氧池污泥培养的碳源,从原CASS池中引入污泥作为接种源,采用间歇性进水和闷曝方式培养污泥。待8月份污泥浓度达到3000mg/L(此时SV30达到30%左右)时,开启内回流模式,逐渐提高厌氧区和缺氧区的污泥浓度。AAO池调试初期由于反硝化细菌生长缓慢,出水总氮经两周左右才逐渐达标,经过一个月的水质调试,最终实现达标稳定排放,进出水参数如表2所示。