湖南某白酒生產(chǎn)廢水處理工程改擴(kuò)建實(shí)例分析

引言

湖南某白酒生產(chǎn)企業(yè)的污水處理站為2013年建設(shè),2014年投產(chǎn)運(yùn)行,原先設(shè)計(jì)的工藝路線(xiàn)為"轉(zhuǎn)鼓格柵＋調(diào)節(jié)池＋微電解池＋水解酸化池＋UASB池＋CASS池＋BAF池＋脫色池＋澄清池＋除磷池":污泥處理采取的主要工藝為"污泥池＋帶式壓濾機(jī)＋污泥堆肥",污泥最終成為有機(jī)肥,脫水濾液及污泥池的上清液回流進(jìn)入調(diào)節(jié)池。

原工藝設(shè)計(jì)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中存在諸多問(wèn)題:

(1)微電解池并未發(fā)揮作用,僅作為預(yù)曝氣池使用:

(2)BAF池和脫色池僅作為出水池使用:

(3)原有處理工藝較為復(fù)雜,有些處理工藝并不適合釀酒廢水處理:

(4)未能有效發(fā)揮處理單元的作用,處理效率低下:

(5)缺氧池設(shè)計(jì)池容過(guò)小,導(dǎo)致時(shí)常出現(xiàn)出水總氮不達(dá)標(biāo)情況。

本次改擴(kuò)建工程將針對(duì)目前存在的問(wèn)題進(jìn)行分析和解決。

1污水站水量和水質(zhì)分析

1.1水量分析

現(xiàn)狀污水處理站設(shè)計(jì)能力為1200m3/d,改擴(kuò)建工程是在原污水處理站基礎(chǔ)上再增加污水處理能力1200m3/d,使得污水處理站整體設(shè)計(jì)能力達(dá)到2400m3/d。

1.2水質(zhì)分析

該白酒生產(chǎn)企業(yè)在每年1月一6月和9月一12月正常生產(chǎn),而在7月一8月期間因釀酒車(chē)間氣溫過(guò)高停止生產(chǎn)。停產(chǎn)期間污水站進(jìn)水以生活污水為主,污水站進(jìn)入設(shè)備檢修階段,等到9月1日釀酒車(chē)間復(fù)產(chǎn),污水處理站恢復(fù)正常進(jìn)水。

根據(jù)污水處理站提供的2018-01-01至2019-10-23的運(yùn)行數(shù)據(jù),同時(shí)對(duì)主要構(gòu)筑物的進(jìn)出水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行分析,主要包括CoDcr、氨氮、總氮、總磷、pH等,分別得出正常階段、復(fù)產(chǎn)階段、停產(chǎn)階段污水處理站的進(jìn)水水質(zhì)參數(shù),如表1所示。

本項(xiàng)目改建后排水按照《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB27631一2011)中的"表3水污染物特別排放限值"間接排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2改擴(kuò)建前存在問(wèn)題和解決思路

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員反饋和相關(guān)資料,梳理污水站各處理單元存在的問(wèn)題,并提出如下解決方案。

2.1格柵

存在問(wèn)題:現(xiàn)有轉(zhuǎn)鼓格柵年久失修,導(dǎo)致糧食耕殼去除效果不盡如人意,糧食耕殼漏料進(jìn)入后續(xù)的處理構(gòu)筑物,影響后續(xù)正常處理工作。另外,該格柵設(shè)置于地面以下,占地面積較大,檢修和日常維護(hù)極不方便。

解決方案:考慮將原有轉(zhuǎn)鼓格柵機(jī)拆除,更換為效率較高的內(nèi)進(jìn)水格柵機(jī),通過(guò)修改管路和閥門(mén),將格柵布置在地面上。

2.2調(diào)節(jié)池

現(xiàn)有調(diào)節(jié)池尺寸為22m×14m×4.5m,有效容積為1232m3,按照2400m3/d的設(shè)計(jì)進(jìn)水規(guī)模,調(diào)節(jié)池的水力停留時(shí)間為12h。依據(jù)《釀造工業(yè)廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》(HJ575一2010)第7.1.2.2條"調(diào)節(jié)池的水力停留時(shí)間(HRT)宜為6~12h",現(xiàn)有調(diào)節(jié)池可以滿(mǎn)足擴(kuò)建后對(duì)水質(zhì)水量調(diào)節(jié)的需求,本次改造可以利用原有調(diào)節(jié)池。

存在問(wèn)題:

(1)現(xiàn)場(chǎng)管道閥門(mén)和管道銹蝕嚴(yán)重。

(2)水泵流量不滿(mǎn)足擴(kuò)容后處理量要求。

解決方案:考慮更換為大流量的潛污泵,同時(shí)更換銹蝕嚴(yán)重的管道和閥門(mén)。

2.3水解酸化池

現(xiàn)有水解酸化池尺寸為10.45m×8.4m×4.5m,有效容積為351m3,按照2400m3/d處理量計(jì)算,上升流速和停留時(shí)間均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。因此,對(duì)水解酸化池原處理單元進(jìn)行再利用。

存在問(wèn)題:

(1)微電解池不起作用,填料淤積嚴(yán)重。

(2)水解酸化池的進(jìn)水泵和出水泵流量偏差較大,導(dǎo)致時(shí)常出現(xiàn)水池滿(mǎn)水溢流的問(wèn)題。

(3)管道和閥門(mén)銹蝕明顯。解決方案:

(1)清理微電解池的淤泥,將其改為pH預(yù)調(diào)節(jié)池。

(2)水解酸化池增加一根溢流管,當(dāng)水位變大時(shí),

污水可溢流進(jìn)入調(diào)節(jié)池。

(3)更換銹蝕嚴(yán)重的管道和閥門(mén)。

2.4UASB池

現(xiàn)有UASB池單格尺寸為21.8m×16.8m×6.5m,有效容積為1779m3,UASB池正常工況下運(yùn)行效果較好,但當(dāng)9月份復(fù)產(chǎn)后,進(jìn)水的C0Dcr負(fù)荷突然增大,其數(shù)值可達(dá)到7000~12000mg/L,容積負(fù)荷短時(shí)間內(nèi)從0增加到4~5kgC0Dcr/(m3·d),由此產(chǎn)生了很多問(wèn)題。

存在問(wèn)題:

(1)瞬時(shí)沖擊負(fù)荷過(guò)大,出水無(wú)法達(dá)標(biāo)。

(2)UASB反應(yīng)池的出水產(chǎn)生浮泥現(xiàn)象。

(3)復(fù)產(chǎn)后UASB池運(yùn)行維護(hù)難度大。

解決方案:考慮到復(fù)產(chǎn)初期的水質(zhì)沖擊負(fù)荷較大,UASB池的容積負(fù)荷需要一個(gè)緩慢提升的過(guò)程。

(1)在復(fù)產(chǎn)初期,從水解酸化池出水管處引一路污水超越至應(yīng)急池進(jìn)行緩存,利用曝氣降解一部分C0Dcr,后續(xù)再用泵提返回到調(diào)節(jié)池中。

(2)在復(fù)產(chǎn)前一段時(shí)間,提前投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)緩慢提升UASB池的容積負(fù)荷,提高污泥濃度及其活性。

(3)通過(guò)調(diào)節(jié)池平衡水量分布,復(fù)產(chǎn)初期緩慢提高進(jìn)水水量,待系統(tǒng)逐步穩(wěn)定后再提升水量。

2.5CASS池存在問(wèn)題:

(1)現(xiàn)有CASS池中的灌水器和曝氣設(shè)備年久失修,曝氣效果差。

(2)正常運(yùn)行時(shí)期CASS池的進(jìn)水C0Dcr過(guò)低(200~300mg/L),其進(jìn)水B0D5/TN的數(shù)值小于4,脫氮所需碳源供給不足,導(dǎo)致出水總氮不達(dá)標(biāo)。

(3)原來(lái)設(shè)計(jì)的缺氧區(qū)池容過(guò)小,經(jīng)計(jì)算無(wú)法滿(mǎn)足未來(lái)脫氮池容的要求。

解決方案:

(1)UASB池設(shè)計(jì)需充分考慮進(jìn)水總氮出現(xiàn)峰值的情況,結(jié)合以往運(yùn)行數(shù)據(jù)提供的廢水總氮150mg/L的濃度,確定總氮峰值為200mg/L。為確保有效脫氮,使得B0D5/TN的比值盡量控制在4~7,需要控制UASB池的出水C0Dcr數(shù)值,通過(guò)計(jì)算將UASB池出水C0Dcr控制在1000~1500mg/L比較適宜。

(2)為保證AA0池中進(jìn)水C0Dcr數(shù)值不能過(guò)低,考慮增加一根超越管,當(dāng)脫氮碳源不足時(shí),超越部分水解酸化池出水至缺氧池。

(3)為滿(mǎn)足總氮的去除要求,按2400m3/d的處理水量和150mg/L的總氮設(shè)計(jì),計(jì)算出脫氮池容積為1600m3,考慮到總氮指標(biāo)要求嚴(yán)格,為使極端情況下總氮出現(xiàn)峰值時(shí)仍能滿(mǎn)足排水總氮達(dá)標(biāo)的要求,本方案按照10%的富余量考慮脫氮池,新建脫氮池按照1800m3設(shè)計(jì),經(jīng)計(jì)算,現(xiàn)有CASS缺氧池、好氧池及灌水區(qū)尺寸為21.8m×18.0m×5.5m,有效容積為1960m3,滿(mǎn)足缺氧區(qū)容積要求,將原有CASS池整個(gè)改造為缺氧池,同時(shí)考慮生物除磷的要求,在生化池前段設(shè)置厭氧區(qū)。

2.6好氧池

存在問(wèn)題:原CASS池全部改成缺氧池后,現(xiàn)有的好氧區(qū)已經(jīng)取消,無(wú)法應(yīng)對(duì)正常階段和復(fù)產(chǎn)階段的兩種工況。按照《厭氧-缺氧-好氧活性污泥法污水處理工程技術(shù)規(guī)范》(HJ576一2010),在正常工況時(shí),為了滿(mǎn)足硝化和C0Dcr降解的要求,好氧區(qū)容積需達(dá)1800m3:在復(fù)產(chǎn)初期,鑒于水質(zhì)沖擊負(fù)荷的影響(好氧池進(jìn)水coDcr極端情況按6000mg/L考慮),得出峰值進(jìn)水所需好氧池容積為9000m3。

解決方案:由于原CASS池中的好氧區(qū)已改為缺氧池,另外原事故池將作廢,因此本次改造中將好氧池和事故池合建在一起。新建的好氧事故池分為5格,單格池容為1900m3,中間設(shè)置手動(dòng)閘門(mén),前面3格為好氧池區(qū)域,后面2格為事故池區(qū)域,5格池體內(nèi)部均設(shè)有管式曝氣裝置,可靈活應(yīng)對(duì)不同的處理工況。

2.7沉淀池

存在問(wèn)題:原設(shè)計(jì)cASS池淫水區(qū),隨著淫水時(shí)間的推移,污泥液位上升,時(shí)常發(fā)生出水跑泥現(xiàn)象。

解決方案:新建輻流式沉淀池,進(jìn)出水設(shè)計(jì)成常見(jiàn)的中間進(jìn)水周邊出水方式,在自然沉降下通過(guò)中心傳動(dòng)刮泥機(jī)將沉淀污泥收集到中心泥斗,再通過(guò)回流泵將污泥回流到厭氧池,剩余污泥則通過(guò)剩余污泥泵接入污泥濃縮池,上清液進(jìn)入后續(xù)處理單元。

2.8除磷池

存在問(wèn)題:

(1)現(xiàn)有除磷系統(tǒng)設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮二期擴(kuò)建的要求,無(wú)法滿(mǎn)足水量增加后除磷的需求。

(2)現(xiàn)有除磷設(shè)備老舊,需要更新?lián)Q代。

(3)目前采用化學(xué)除磷法,藥劑投加量較大,運(yùn)營(yíng)費(fèi)較高。

解決方案:

(1)新建除磷系統(tǒng),采用高密度沉淀池,通過(guò)沉淀污泥回流的方式,提高除磷效率,降低藥耗。

(2)鑒于該項(xiàng)目總磷高、藥劑消耗量大、藥劑成本高的特點(diǎn),本方案生化階段考慮了生物除磷,將進(jìn)入高效沉淀池的總磷控制在1mg/L以下,實(shí)現(xiàn)出水總磷濃度的降低,達(dá)到減少藥劑用量的目的。

2.9污泥濃縮池

存在問(wèn)題:現(xiàn)狀污泥濃縮池直徑6m,池深3m,總?cè)莘e約85m3,根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范(2016年版)》(GB50014一2006)第7.2.1條要求"濃縮時(shí)間不宜小于12h,有效水深宜為4m",原有污泥濃縮池?zé)o法滿(mǎn)足擴(kuò)建后污泥濃縮的需求。

解決方案:根據(jù)建設(shè)單位運(yùn)行要求,結(jié)合污泥產(chǎn)生條件,本方案新建2座直徑6m的污泥濃縮池,同時(shí)新建管道,原有污泥濃縮池作為污泥中轉(zhuǎn)池,繼續(xù)保留。

2.10加藥系統(tǒng)

存在問(wèn)題:加藥系統(tǒng)自動(dòng)化程度低,人工投藥工作繁重,目前主要投加的藥劑有PAc、PAM、NaoH。

解決方案:重新定做PAC、PAM、NaoH加藥系統(tǒng),增加加藥系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控和自動(dòng)制備程序,大大降低藥劑制備的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.11風(fēng)機(jī)房

存在問(wèn)題:原系統(tǒng)曝氣采用3臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī),噪聲十分大,電能消耗較大。

解決方案:選用2臺(tái)噪聲小、節(jié)能高效的磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)(Q=120m3/min,P=60kPa,N=150kw),按照一用一備考慮。

3改造后的調(diào)試及運(yùn)行情況

本次擴(kuò)建及改造項(xiàng)目于2021年3月開(kāi)始實(shí)施,并于9月底完成設(shè)備安裝及工藝調(diào)試工作。

3.1UASB反應(yīng)池調(diào)試

本系統(tǒng)中的UASB池屬于二次啟動(dòng)模式,因此系統(tǒng)啟動(dòng)難度小一些[1]。在8月初,每天向UASB池中投加一定量面粉,保持系統(tǒng)中污泥的生物活性。待8月底進(jìn)水開(kāi)始,通過(guò)調(diào)節(jié)池引少量的低濃度生產(chǎn)廢水,逐步增加進(jìn)水水量和濃度,以提高UASB反應(yīng)池的容積負(fù)荷。進(jìn)水水量從40m3/h逐漸增至80m3/h,進(jìn)水coDcr從3000mg/L逐漸提高至8000mg/L,容積負(fù)荷從0.5kgcoDcr/(m3·d)開(kāi)始啟動(dòng),后面容積負(fù)荷提高幅度為0.5kgCoDcr/(m3·d),每次容積負(fù)荷提高后需穩(wěn)定運(yùn)行10d,直至系統(tǒng)出水穩(wěn)定。

3.2AAO反應(yīng)池調(diào)試

AAO池于7月份完成土建施工,之后利用新建事故池區(qū)域存儲(chǔ)大量未處理的生產(chǎn)污水,以此作為好氧池污泥培養(yǎng)的碳源,從原CASS池中引入污泥作為接種源,采用間歇性進(jìn)水和悶曝方式培養(yǎng)污泥。待8月份污泥濃度達(dá)到3000mg/L(此時(shí)SV30達(dá)到30%左右)時(shí),開(kāi)啟內(nèi)回流模式,逐漸提高厭氧區(qū)和缺氧區(qū)的污泥濃度。AAO池調(diào)試初期由于反硝化細(xì)菌生長(zhǎng)緩慢,出水總氮經(jīng)兩周左右才逐漸達(dá)標(biāo),經(jīng)過(guò)一個(gè)月的水質(zhì)調(diào)試,最終實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)穩(wěn)定排放,進(jìn)出水參數(shù)如表2所示。

4改造中存在的問(wèn)題反思

4.1UASB反應(yīng)池出水中帶少許浮泥

UASB反應(yīng)池設(shè)置了三相分離器,污泥結(jié)團(tuán)之前仍會(huì)帶有一定松散污泥,此部分會(huì)隨水流跑出三相分離器,導(dǎo)致出水中帶出少部分污泥。通過(guò)化驗(yàn)UASB反應(yīng)池內(nèi)絮狀污泥性狀,結(jié)合UASB系統(tǒng)的去除率和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析,得出需要控制進(jìn)水容積負(fù)荷,同時(shí)增加排泥量和排泥時(shí)間,將污泥濃度控制在40~60mg/L。

4.2控制UASB池的pH值

在UASB池正常運(yùn)行時(shí),最佳pH為6.8~7.2,由于白酒廢水中含有大量有機(jī)酸而使pH偏低,在調(diào)試過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注pH值,嚴(yán)格控制酸化調(diào)節(jié)池中污泥濃度及活性與pH值的相互關(guān)系,這是保證UASB池運(yùn)行穩(wěn)定的關(guān)鍵性因素。因此,需要及時(shí)向水解酸化池中投加NaoH,確保系統(tǒng)在穩(wěn)定的工況下運(yùn)行。

4.3總氮控制

在運(yùn)行過(guò)程中需要控制從水解酸化池至AAO池的超越水量,確保缺氧區(qū)脫氮有穩(wěn)定的碳源供給,經(jīng)過(guò)實(shí)踐論證,當(dāng)AAO池內(nèi)CoDcr≥600mg/L時(shí),其脫氮效果較為穩(wěn)定,出水總氮可以穩(wěn)定在15mg/L以下。

5結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目的改擴(kuò)建工程現(xiàn)已完成,投運(yùn)后幾個(gè)月的運(yùn)行實(shí)踐表明,其水質(zhì)指標(biāo)符合國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn),達(dá)到了工藝改擴(kuò)建設(shè)計(jì)的目的,證明工藝路線(xiàn)穩(wěn)定可靠,從而為該企業(yè)未來(lái)的擴(kuò)大生產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ),也為同類(lèi)型白酒生產(chǎn)企業(yè)的污水改造提供了有益借鑒,因而有著良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。