實例分析!水解酸化池的運行控制與影響因素!

               

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水解(酸化)處理方法是一種介于好氧和厭氧處理法之間的方法,和其它工藝組合可以降低處理成本提高處理效率。水解酸化工藝根據產甲烷菌與水解產酸菌生長速度不同,將厭氧處理控制在反應時間較短的厭氧處理第一和第二階段,即在大量水解細菌、酸化菌作用下將不溶性有機物水解為溶解性有機物,將難生物降解的大分子物質轉化為易生物降解的小分子物質的過程,從而改善廢水的可生化性,為后續處理奠定良好基礎。目前,該工藝已在某水務某污水處理廠得到成功應用,并取得了良好的效果。

1、設計簡述

本工程水解酸化池分為兩組,單組設計水量為2萬m3/d,設計平均停留時間為5h,最大流量下停留時間為3.54h,平面尺寸為48.85m×12.73m,由于施工設計等原因,有效容積為7327m3,實際平均停留時間為4.4h,最大流量下停留時間為3.12h,每池采用31套布水器,每池設計14套排泥管。

2、目前運行情況

目前運行效果良好,COD去除率為57.62%,BOD5去除率為51.64%,SS去除率為85.9%,氨氮去除率為32.13%,總磷去除率為62.01%。

3、控制參數與影響因素

結合某水務某污水處理廠的實際運行情況與相關的理論研究,水解酸化池的主要控制參數和影響因素包括污泥濃度、水力負荷、泥位控制等。

3.1污泥濃度

污泥濃度是水解酸化池的最重要的控制參數之一。水解池功能得以完成的重要條件之一是維持反應器內高濃度的厭氧微生物(污泥)。由于污泥受到兩個方向的作用,即其本身在重力場下的沉淀作用,及污水從下而上運動造成的污泥上升運動,因此污泥與污水可充分接觸,達到良好的截留和水解酸化效果,目前污泥濃度控制在14g/l,污泥層厚度在3.7m—4.5m之間。一般建議污泥濃度控制在10-20g/l可達到良好效果。

3.2水力負荷

水力負荷主要體現在上升流速和配水方式的設計上,上升流速是設計水解酸化池的主要參數,一般建議上升流速設計在0.5m/h-1.8m/h,目前運行上升流速在1.34m/h;配水方式采用小阻力配水,穿孔布水管每池31套,主管為DN200,長為11m,在管子兩側45°方向開孔,每管14個孔口,具體見圖1。在進行適當改造后,分枝狀形式的配水形式基本上達到了配水均勻的目的。

3.3泥位控制

目前水解酸化池實際運行中最主要控制參數是泥位控制。每池距池底0.8m處分別設計14根排泥管,管徑為DN200,每根排泥管均勻設置14個孔口,孔口形式見圖2,每根排泥管負擔44.4m2面積。水解酸化池排泥方式采用高水力負荷排泥,通過排泥以控制污泥面高度,高水力負荷時排泥的優點是易于控制污泥面高度,可采用泥位計控制排泥,這樣系統的穩定性比較好;缺點是高負荷時污泥層膨脹率較大,污泥濃度低,后續污泥濃縮負荷大,而排泥量不夠,則會造成污泥溢出,對后續工藝產生不良影響。而低水力負荷時排泥濃度高,污泥排放量少,提高污泥脫水效率。但后者缺點是對污泥層的控制不易掌握,排泥量過大會造成系統中污泥總量減少而影響處理效果。目前控制水解酸化池上清液在1.2m—2.0m,污泥齡在6d左右,可達到良好的處理效果。

4、運行結果分析與討論

4.1設計中存在的問題

4.1.1布水方式

配水是否均勻是影響水解酸化效果的重要因素,設計采用上部管渠配水的分枝狀配水方式,由于水解池較長,前端水量大,上升流速可達2-3m/h,而末端水流較小,流速低,很難達到布水均勻效果。針對這一問題,對前端閥門進行改造,減少其進水,增大中部末端的水量,改造后布水均勻,處理效果有明顯提高。水解酸化池的配水均勻性問題在設計時應慎重考慮。

4.1.2排泥位置

設計排泥管設置在距池底0.8m處,由于池底部污泥濃度較高,可達20g/l左右,幾乎以顆粒形態存在,活性高,吸附水解酸化能力強;污泥層中上部污泥濃度低,主要以懸浮狀態存在,活性差,吸附能力弱。而實際排泥時排走的主要是活性強的污泥,而殘留系統的卻是活性較差的污泥,這樣排泥時處理效果會降低。因此設計中應盡量以污泥區的中上部為排泥點。

4.1.3排泥方式

目前排泥方式以開啟排泥閥門為主,每池14個,共28個閥門,排泥工作量大,不易操作,建議設計考慮采用幾組閥門合并設置電動閥門控制為宜。

4.2?處理效果分析

4.2.1水力停留時間對B/C的影響

結合表2水解酸化池出水后B/C有一定的提高,在水解酸化池液位為提升前B/C由0.333提高到0.404,當水解池液位提升后(停留時間增加0.2h)B/C由0.376降到0.375左右,說明停留時間增長,水解酸化池中消耗BOD5的微生物數量增多,反應器向厭氧反應的第三個階段進行,對于后續的生化處理產生不良影響。

4.2.2 NH3-N去除效果分析

(1)?水解酸化池去除氨氮機理分析

一般認為,污水進入水解酸化池后進行充分的氨化作用,水解池出水氨氮比進水有所增加。而根據某水務某污水處理廠實際運行情況,水解酸化池水力停留時間在4.4h,污泥齡在6d左右,水解酸化池氨氮平均去除率達到42.34%,凱氏氮去除率為40.1%,總氮去除率為37.92%;具體分析原因:去除氨氮一般以同化作用、硝化反硝化作用實現,同化作用去除一般較少,通過計算去除率僅在10%左右,而一般硝化反硝化的條件也不具備,如溶解氧、水力停留時間等因素;因此必然存在另一種形式的去除氨氮的反應存在,初步分析可能存在厭氧氨氧化的現象,但需進一步的分析與研究。

(2)?水力停留時間對NH3-N去除效果的影響

延長水解酸化池水力停留時間后,其NH3-N去除效果略有降低,分析原因可能是水力停留時間增加,異養厭氧微生物數量增多,對可能存在的厭氧氨氧化菌形成競爭關系,導致厭氧氨氧化菌活性降低,去除氨氮效果下降。

4.2.3?水解酸化工藝對后續處理的影響

(1)?水解酸化池出水B/C值的提高,使得出水中溶解性的COD比例提高,同時反應器內高的污泥濃度起到了良好的截留水解作用,在有機物通過時將其吸附截留,增加了有機物的停留時間,提高了難降解物質和不易降解物質的可降解性,消除了難降解物質對后續生化處理的抑制性。

(2)?水解酸化池NH3-N去除率能穩定達到32.13%,水解酸化池出水氨氮基本保證在20mg/l,降低了后續工藝的氨氮負荷,提高了出水的穩定性。

(3)?水解酸化池水解后的溶解性COD和BOD5數量增多,可生化性強,利于后續好氧處理,后續需氧量也大大降低,氣水比保持在3.96:1,即可保證碳化和硝化的需氧量,降低了后續的運行費用。

(4)?水解酸化池在截留大量懸浮物和去除部分BOD5的同時,對污泥還有一定的水解率[5],通過某水務某污水處理廠長時間的運行發現,水解酸化池理論產泥量在19044kg/d,而實際處理泥量在13974kg/d,根據計算污泥水解率約在26.6%;以體積計算,污泥水解率在28.4%,減輕了脫水機的運行負荷,同時降低了運行費用,由此可以看出水解酸化池57.62%的COD去除率,其中一部分通過剩余污泥進行排放,其他可能通過硫酸鹽還原、氫氣的產生等途徑降解。

4.2.4 水解酸化工藝的穩定性和經濟性

從目前運行來看,水解酸化池抗沖擊負荷能力強,在進水COD為1110mg/l時,仍能保證出水在233mg/l,能起到非常好的緩沖作用;水解酸化池水力停留時間短,土建費用較低,而且運行費用低,無任何電耗,污泥水解率高,減少脫水機運行時間,降低能耗,因此水解酸化池的穩定性和經濟性要遠遠超過其他預處理工藝。

5、結語

(1)?水解酸化池COD平均去除率為57.62%,BOD5去除率為51.64%,SS去除率為85.9%,氨氮去除率為32.13%,總磷去除率為62.01%,B/C有一定程度的提高,降低后續工藝的能耗,同時對污泥還有一定的水解作用,因此能達到良好的強化預處理作用。

(2)?水解酸化池有較高的穩定性,抗沖擊負荷能力強,保證后續工藝的穩定性。而且運行成本低,值得進一步推廣應用。

(3)?水解酸化池對氨氮有一定的去除效果,去除率平均在32.13%,可能存在厭氧氨氧化的現象,但需要進一步的研究分析。

(4)?在工程放大問題上,水解酸化池如何提供良好的布水方式以及排泥方式,還需要進一步的工程驗證和模擬試驗研究。水力停留時間對水解酸化池的影響明顯,需進一步的對水解酸化池的水力停留時間進行深入細致的研究,以期確定最佳的水力停留時間。