電廠生活污水處理工藝流程分析

【資料簡介】

我國火力發電廠的水資源供求矛盾十分突出，減少火力發電廠污水排放，提高污水處理水平，增大水資源重復利用率是保證環境，提高生產率的重要舉措。火電廠生活污水中的污染物主要為COD、BOD5、SS 和氨氮的有機污染。國內外傳統電廠生活污水處理方法包括污泥曝氣、地埋式一體化處理、生物轉盤法。污泥曝氣方法運行、管理比較復雜，需通過有機負荷和污泥產率確定污泥回流比，保證活性污泥在曝氣池中的濃度，這增加了電廠運行管理的難度。地埋式一體化處理設備原理基于污泥曝氣或生物膜，將初沉池、二生化處理和zui終沉淀池集中安排在一套設備中埋入地下。存在著設備修理、維護困難的致命缺點，生物轉盤受制于轉盤質量，影響其運行。

接觸氧化法是一種兼有活性污泥法和生物膜法特點的一種新的廢水生化處理法。這種方法的主要設備是生物接觸氧化濾池。在不透氣的曝氣池中裝有填料，填料被水浸沒，用鼓風機在填料底部曝氣充氧，空氣能自下而上，夾帶待處理的廢水，自由通過濾料部分到達地面，空氣逸走后，廢水則在濾料間格自上向下返回池底。活性污泥附在填料表面，不隨水流動，因生物膜直接受到上升氣流的強烈攪動，不斷更新，從而提高了凈化效果。從國內外的研究情況來看，接觸氧化法具有處理時間短、體積小、凈化效果好、出水水質好而穩定、污泥不需回流也不膨脹、耗電小等優點，在含表面活性劑類污水、含油污水及其它生活、工業污水的處理中都得到了廣泛應用。山西京玉火力發電廠生活污水包括來自生活區產生的生活污水、辦公樓衛生設備的排水、部分車間的雜用水。生活污水 的處理與回用是有效緩解北方電廠水資源緊缺的重要途徑之一。為了實現生活污水回用的目的，設計了厭氧- 接觸氧化工藝處理生活污水，處理后污水做為廠區綠化用水。

1 生活污水處理工藝設計

1.1 處理工藝

生活廢水處理工藝如圖1 所示。

 1.2 設計進出水水質

設計進出水水質如表1 所示。

由于生活污水存在排放不均勻性，所以設置調節池，收集來自生活區生活污水，辦公樓衛生設備排水、部分車間雜用水。在調節池底部設計了曝氣孔，起到預曝氣的作用。調試池還設計了pH 自動調節裝置。

 經過預曝氣的廢水經過泵提升后進入厭氧池，使難于處理的大分子有機物得到降解，降低后續處理設施的負荷。厭氧池出水自流進入生物接觸氧化池。接觸氧化是整個處理工藝的核心部分，池內安裝彈性組合填料。水進入接觸氧化池，在壓縮空氣的攪動下，與填料上附著的微生物不斷接觸，由于吸附作用，生物膜表面上附著一層滯流薄水層，空氣中的氧通過滯流層進入生物膜，在有氧條件下有機物不斷被微生物吸附、氧化分解，從而使污水得到凈化。生物接觸氧化池出水自流進入沉淀池。經過厭氧、好氧生化處理的生活污水，在沉淀池內沉淀凈化，具有良好沉淀性能的雜質在沉淀池內沉淀下來，上部清水進行消毒處理。

沉淀池產生的污泥部分回流進入生物接觸氧化池，保持生物菌群的數量和活性，部分排入污泥濃縮池，污泥濃縮池上清液回流至進水調節池，繼續處理。濃縮池內的污泥定期外排。

1.3 主要構筑物及工藝參數

生活污水處理系統由配電系統、布水系統、鼓風系統、厭氧池、接觸氧化池、沉淀池、消毒池、排水系統及加藥系統組成。厭氧池面積為2.5m×3.0m，池深為3.0m，水力停留時間為2 h，水力負荷為1.33m3/(m2·h)。接觸氧化池面積為7.5m×3.0m，池深為3.0m。填料形式采用漂浮型，水力停留時間為6 h，水力負荷為0.44m3/ (m2·h)。二沉池面積為2.0m×3.0m，池深為3.0m。水力停留時間為1.6 h，采用周邊集水方式。消毒池面積為1.0m×3.0m，池深為3.0m。消毒劑投加量為10mg/L，水力停留時間為0.8 h，水力負荷為3.33m3/(m2·h)。污泥濃縮池面積1.0m×3.0m，高3.0m，有效容積為21m3。

1.4 分析指標及方法

COD：重鉻酸鉀鹽法；BOD5：五日稀釋接種培養法；NH4+-N：納氏試劑分光光度法；SS：石棉坩堝法。

2 調試運行

2.1 接觸氧化系統的啟動

接觸氧化池啟動初期采用悶爆形式，DO 質量濃度控制為2～4mg/L。生活污水按比例（COD：N：P 約為200：5：1）投加N、P 成分。

2.1.1 COD 的去除效果

接觸氧化池內裝有適宜形狀和比表面積較大的彈性填料，在填料表面形成生物膜，由于內部的缺氧環境勢必形成生物膜內層供氧不足甚至處于厭氧狀態，這樣在生物膜中形成了由厭氧菌、兼性菌和好氧菌以及原生動物和后生動物形成的長食物鏈的生物群落，能有效地將不能好氧生物降解的COD 部分厭氧降解為可生化的有機物。反應器掛膜穩定運行期間COD 的去除效果如圖2 所示。

 由圖2 可知，掛膜穩定運行階段，進水COD 在350～450mg/L 之間波動，但出水COD 相對平穩，基本上都在55mg/L 左右，系統表現出了良好的抗沖擊負荷變化的能力。在zui初3 d 時間內，可能由于系統還未*穩定，微生物量相對較少，出水COD超過60mg/L；隨著系統穩定運行，反應器內生物膜逐漸成熟，生物膜上的微生物能夠充分利用污水中的營養物質，出水COD 逐漸降低，并在第22 d 達到zui小值34.7mg/L。

2.1.2 BOD5的去除效果

穩定運行階段反應器中進出水BOD5的去除效果如圖3 所示。由圖3 可知，出水BOD5一直處于20mg/L 以下，去除率達到90%以上。該電廠生活污水具有良好的可生化性，平均BOD5/COD 比值到了0.37，能夠有效滿足微生物生長對營養物質的需要,有利于好氧微生物快速降解水體中BOD5。

2.1.3 SS 的去除效果

生物接觸氧化反應工藝對SS 的去除主要依靠填料上生物膜的接觸絮凝作用、微生物的吸附作用及生物膜生長過程中分泌的酶和多糖類物質產生的絮凝作用。系統穩定運行階段SS 的去除效果如圖4所示。

由圖4 可知，進水SS 質量濃度在330 ～400mg/L 波動，出水質量濃度穩定在10mg/L。SS 去除率一直穩定在96%以上。剛剛開始運行期間可能由于反應器不太穩定，導致去除率低一些，但是隨著運行時間的增長，去除率保持穩定，表明反應器中生物膜的生長情況良好。

2.1.4氨氮的去除效果

系統中的填料促使水體中大量微生物得以附著，使系統中生物相更加豐富，形成了細菌、原生動物和后生動物為主的微生態結構。在生物處理過程中，亞硝化細菌將NH4+-N轉化為亞硝態氮，硝化細菌將亞硝態氮轉化為硝態氮，從而達到去除NH4+-N的目的。掛膜穩定運行階段反應器對NH4+-N的去除效果如圖5所示。

 由圖5 可知，進水NH4+-N質量濃度一直穩定在60mg/L 左右，出水NH4+-N質量濃度均保持在10mg/L 以下，均符合出水排放標準。運行剛開始一段時間NH4+-N除率出現下降的趨勢，這可能是由于老化污泥的脫落使附著在填料上的微生物脫落，影響到了去除效果，但是由于老化污泥的量較少，所以影響不大。隨著時間的延長，反應器中世代較長的硝化細菌能夠較好的生長與繁殖，使硝化細菌成為反應體系中的優勢菌種之一，從而對NH4+-N的去除達到了很好的去除效果。

在掛膜過程中填料表觀特征變化如下：啟動后，下部填料上出現少量淡綠色物質，可能為藻類；而后此種物質有所減少。鏡檢后發現有漫游蟲和個別鐘蟲出現，但數量均不多；填料及出水中的泥腥味較大，且鏡檢發現有大量的累枝蟲和部分線蟲，這標志生物膜已基本成熟[8]。

2.2 消毒系統及污泥處理系統調試

經過現場實踐，當有效氯投量為10mg/L 時，出水總大腸菌群數<2 L-1，接觸40min 后清水池內總余氯≥3.5mg/L。

二沉池排出的污泥經污泥泵打入污泥脫水機（電動廂式壓濾機）。生物接觸氧化池每40 天排泥一次，泥量約為2 t，污泥含水率為99%，經濃縮脫水后，污泥含水率降至75%。

2.3 調試結果及出現的問題

利用以接觸氧化池為核心部分的工藝可較好處理電廠生活廢水，系統獲得穩定的出水效果，表現出良好的抗擊能力，處理后的排放水符合國家規定的排放標準。

接觸氧化池運行一段時間后，部分孔道被老化脫落生物膜所堵塞，造成短流，影響處理效果。另外曝氣用的穿孔管為無縫鋼管也容易發生堵塞影響運行，清理維護工程量大，費用高，如能采用半微孔曝氣器即能解決上述問題。

3 經濟性分析

該系統設計運行成本約為1.5 元/m3，實際運行費用約為3.2 元/m3。這是由于處理水量為設計水量的45%左右，且電廠擴建留有一點的發展余量，選用設備規格（如氧化風機）偏大，電耗增加。按當前系統出力，約160m3/d 水回用于廠區綠化。按當地經營服務業水費為4.3 元/m3 計，每月可節省水費5 280 元。并且該污水處理工程實現了zui大程度地減輕對周圍環境的污染的目標，符合國家節能減排的產業政策。

4 結論

采用厭氧/ 接觸氧化/ 消毒工藝處理生活污水，對于COD、BOD5、SS、NH4+-N表現出良好去除率，并且提高污水的可生化性。消毒池內消毒劑加藥量為10mg/L 時，出水總大腸菌群數<2 L-1。經過污泥經過處理后含水率約為75%。

設備選型偏大，運行電耗高，還需進一步提高系統運行的經濟性。

采用相應的措施可以防止運行中堵塞的問題。