餐厨沼液处理总氮提标改造工程实践研究.pdf
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1、Vol.9 No.3Jun.2023生物化工Biological Chemical Engineering第 9 卷 第 3 期2023 年 6 月文章编号:2096-0387(2023)03-05餐厨沼液处理总氮提标改造工程实践研究王磊1,孙建亭2,黄格2*,李凯1,李武1,蒋稳1(1.中钢集团武汉安全环保研究院有限公司,湖北武汉 430081;2.武汉环投千子山环境产业有限公司,湖北武汉 430100)摘 要:为满足深圳市新的总氮排放要求,某餐厨沼液处理厂通过加强预处理系统,改造 AO 系统、新增硝化液回流以及超滤回流系统。结果表明,改造完成后预处理系统对总磷和 SS 的去除率分别在 80
2、%和 75%以上,减轻了后续生化系统及膜系统的运行压力。改造后系统对氨氮的去除率达到 99.6%以上,二级 AO 出水总氮基本维持在 40 mg/L 左右。出水总氮可以满足排放的要求,可为其他类似总氮提标改造项目提供参考。关键词:餐厨沼液;总氮;提标改造中图分类号:X703 文献标识码:APracticeofTotalNitrogenUpgradingReconstructionProjectforKitchenBiogasSlurryTreatmentWANG Lei1,SUN Jianting2,HUANG Ge2*,LI Kai1,LI Wu1,JIANG Wen1(1.Sinostee
3、l Wuhan Institute of Safety and Environmental Protection Co.,Ltd.,Wuhan 430081,China;2.Wuhan Huantou Qianzishan Environmental Industry Co.,Ltd.,Wuhan 430100,China)Abstract:In order to meet the new total nitrogen emission requirements in Shenzhen,a certain kitchen biogas slurry treatment plant has re
4、trofitted the AO system,newly added nitrification liquid reflux system,and ultrafiltration reflux system by strengthening the pre-treatment system.The results show that after the modification,the removal rates of total phosphorus and SS by the pretreatment system are above 80%and 75%,respectively,wh
5、ich reduced the operating pressure of the subsequent biochemical system and membrane system.After the modification,the removal rate of ammonia nitrogen reached more than 99.6%,and the total nitrogen of secondary AO effluent is basically maintained 40 mg/L.The effluent total nitrogen can meet the dis
6、charge requirements,which can be used as reference for other similar total nitrogen upgrading projects.Keywords:kitchen biogas slurry;total nitrogen;upgrading reconstruction餐厨垃圾处理方式较为多样,目前常用的有填埋、焚烧、厌氧消化、堆肥、热解、微生物资源化等。从目前运行来看,厌氧消化技术具有污染物排放少、经济效益好等特点,对环境和经济的可持续发展都具有重要的意义。目前国内已建成或在建的餐厨垃圾处理工程中,厌氧消化工艺所占的
7、比例高达 60%以上1。厌氧发酵产生的沼气除满足厂内用热外,剩余沼气可用于发电。餐厨垃圾中的油脂进行分离后外卖给第三方有资质的企业生产生物柴油,产生的沼渣经脱水达到填埋场要求的标准后,运至附近的卫生填埋场进行填埋处理。但厌氧消化后的剩余沼液仍含有很高的污染物,若不及时处理,会对周围环境造成很大影响2。深圳市某餐厨沼液处理厂采用“AO+AO+MBR+NF”工艺处理餐厨沼液废水。该污水处理厂处理后产水水质满足 广东省污水综合排放标准(DB 44/26 2001)3第二时段排放标准。随着深圳市环保执法程度越来越严格,要求该餐厨沼液处理厂其他指标满足排放标准的同时,排水总氮浓度小于 70 mg/L。为
8、满足新的总氮排放要求,业主单位联合设计单位和运营作者简介:王磊(1986),男,湖北武汉人,硕士,工程师,研究方向为固废及水污染治理。通信作者:黄格(1987),男,湖北武汉人,本科,工程师,研究方向为固废及水污染治理。E-mail:。102生物化工2023 年单位对该污水处理厂进行了提标改造。1 改造前运行现状1.1 运行工艺该餐厨沼液处理厂处理餐厨沼液 500 t/d,采用的工艺流程见图 1。本项目设计进出水水质见表 1。图 1 改造前工艺流程图1.2 处理效果本项目在运行期间,其处理效果见表 2。本项目除总氮外,其他指标均可满足排放标准,但在运行过程中发现存在以下的问题。(1)大量悬浮物
9、进入系统。由于无预处理系统、原液中大量的悬浮物(SS)未经处理直接进入到两级AO 系统。这些 SS 并不能被微生物降解,导致生化污泥活性变差,经常堵塞板式换热器及超滤膜,给生产运营带来了不便。(2)生化污泥变差。生化污泥变差主要有两个原因:大量 SS 进入生化系统,这些 SS 难以被微生物利用,SS 悬浮于污泥混合液中,一方面会导致生化的曝气量增加,进而导致污泥解体,影响微生物处理难降解有机物的效果,另一方面 SS 会阻碍污泥絮凝抱团,影响污泥的活性;硝酸盐的积累、反硝化运行不能经过正常的工作去除硝态氮。同时,进水中的有机物在好氧阶段去除会导致污泥负荷太高,细菌将大量有机物吸入体内,无法在体内
10、进行正常代谢,使细菌向体外分泌出过量的多聚糖类物质,这些物质具有亲水性,会使污泥结合水大大增加,从而形成粘性胶团状,污泥活性变差,进而影响微生物处理难降解有机物的效果4。(3)二级 AO 基本不起效果。从前期实验运行数据来看,二级 AO 对 COD 以及总氮基本没有去除效果。这主要是由于一级 AO 出水以混合液的形式进入中间水池后再进入二级 AO,导致一级 AO 和二级AO 的污泥浓度基本接近,而污染物负荷基本在一级AO 去除,二级 AO 长期处于 C/N 不均衡的状态,导致其处理效果差,起不到处理的作用。(4)耗药量大。由于进水中含有大量的氨氮,氨氮在生化曝气阶段与氧气结合生成硝态氮需要消耗
11、大量的碱度。另一方面反硝化反应不能正常工作产生碱度,现阶段每吨水约需要 6 kg 氢氧化钠来补充碱度。(5)系统运行不稳定。由于活性污泥长期处于不正常状态,当进水有波动时,出水氨氮等指标偶有超标现象,给运行管理带来麻烦。2 污水厂工艺改造2.1 工艺调整AO 工艺采用前置反硝化工艺,可以充分利用进水中的可降解有机物,这样保证了缺氧段所需碳源的目的5;硝化过程中产生的硝态氮可以通过硝化液回流的方式在 A 池充分去除。将反硝化过程前置的另一个优点是可以借助于反硝化过程中产生的碱度来实现对硝化过程中对碱度消耗的内部补充作用6。序批式活性污泥法(SBR)是一种按间歇曝气方式运行的活性污泥污水处理技术,
12、与其他生化运行方式相表 1 进出水水质表(单位:mg/L)项目COD 浓度BOD 浓度氨氮浓度总磷浓度总氮浓度SS 浓度动植物油浓度设计进水水质8 5003 5002 2001002 5002 00030出水排放标准11030151.0不作要求10015表 2 处理效果统计表(单位:mg/L)项目COD 浓度BOD 浓度氨氮浓度总磷浓度总氮浓度SS 浓度动植物油浓度设计进水水质8 5003 5002 2001002 5002 00030一级 AO 出水800200303.02 2008 0005二级 AO 出水效果70080102.52 1008 0005超滤出水6005081.52 0000
13、0纳滤出水601051.01 30000第 3 期103王磊等:餐厨沼液处理总氮提标改造工程实践研究比,SBR 集好氧、缺氧、沉淀于一体,可以充分利用池容降解有机物和氨氮。实践表明,SBR 对化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)有 90%以上的去除率,对氨氮也有 95%以上的去除率。因此,SBR工艺在垃圾渗滤液、印染废水、化工园区废水等领域得到普遍应用。SBR 集反应、沉淀于一体,节省了沉淀池和污泥、污水回流系统,所以具有占地小、运行费用低、设备简单以及维护方便等优点7。SBR 工艺的另一个明显优势是耐冲击负荷比较强,对进水具有很强的稀释作用,可以充分缓释进水中难
14、降解有机物以及氨氮的负荷冲击8。本次改造充分考虑了 AO 工艺的 A 池前置特点,充分利用进水中的有机碳源可节省外部碳源补充,同时保留了 SBR 池的特点。工艺调整为 A-SBR 后,相比于 AO工艺,A-SBR 工艺更耐负荷冲击,对污水具有稀释和缓冲作用,且能有效抵抗进水量和有机负荷的冲击。2.2 管道改造2.2.1 生化管道改造为加大一级 A 池的脱氮效率,本项目增加 SBR池末端回流管至 A 池。在 SBR 进水及曝气阶段使其混合液回流至 A 池,回流量控制在 20 30 m3/h。当SBR 处于沉淀阶段时,停止回流。此外,为加大二级AO 的脱氮效率,本项目在二级 AO 中增加 O 池回
15、流A 池的管道,控制回流比为 8 1 左右。2.2.2 超滤回流管道改造为了避免将过多的溶解氧带到 A 池,影响 A 池的脱氮效率,本项目将超滤回流管道更改到二级 O 池及二级 A 池,回流到 O 池。在保证二级 A 池的溶解氧低于 0.5 mg/L 的情况下,回流到 A 池可以提高脱氮效率。超滤回流管道回流到二级 A 池及 O 池之间设置有阀门切换,可根据 A 池的在线监测 DO 数据以及化验数据调整阀门开度。2.3 启动预处理污水中含有大量悬浮物、胶体物质和油类,采用气浮除油+化学絮凝沉淀预处理,能去除大部分悬浮固体、油类及胶体污染物,COD去除率可达10%左右,能够减轻后续处理单元的运行
16、压力。2.4 污泥更换一方面现有污泥活性差,其处理总氮几乎没有效果;另一方面污泥因粘性膨胀导致其沉淀效果差也不利于后续的污泥脱水处理,且再次驯化需要时间比较长。因此,本项目从附近污水处理厂重新接种污泥进行培养。2.5 药剂投加量调整在污泥培养及运行阶段,根据水质化验结果,为满足微生物对主要营养物质 C N P=100 5 1的浓度比例需求,在进水 A 池以及二级 A 池投加乙酸钠作为碳源,加强反硝化处理总氮的效果。本项目在改造后的工艺流程见图 2。图 2 改造后工艺流程图3 改造后运行效果3.1 COD 去除效果该污水处理厂完成总氮提标改造后运行 1 年多以来,出水水质稳定达标,在 2022
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