終端污水經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式探究與總結(jié)

陶 勤 ， 岳花婷

(安陽化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 ， 河南 安陽 455133)

安陽化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司產(chǎn)品有合成氨/尿素、甲胺/DMF、DMAC、復(fù)合肥、粉煤灰砌磚、PET。配套終端污水處理裝置始建于2007年9月，設(shè)計(jì)處理能力15 000 m3/d，采用“反硝化+氨氧化+亞硝化+硝化”組合工藝，分為東線和西線兩條并聯(lián)生物處理系統(tǒng)，經(jīng)多次技術(shù)改進(jìn)后，達(dá)到《河南省轄海河流域水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB41/777—2013)，最終排入安陽河。受淘汰落后產(chǎn)能政策影響，2020年9月30日合成氨裝置停運(yùn)，尿素裝置也停運(yùn)，污水需處理量明顯降低；同時(shí)因終端污水處理裝置已連續(xù)運(yùn)行5年，超期服役情況比較嚴(yán)重，氨氧化池底部填料脫落飄出較多，曝氣池底部曝氣片脫落較多等，隱患較大，需要徹底進(jìn)行系統(tǒng)大修。因此利用大修機(jī)會(huì)對當(dāng)前生產(chǎn)情況下的運(yùn)行模式進(jìn)行優(yōu)化，切實(shí)做到“算賬搞生產(chǎn)，效益最大化”。

1 工藝流程及主要廢水來源

公司終端污水處理站采用東、西兩條線并聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)污水進(jìn)口指標(biāo)超標(biāo)時(shí)，污水進(jìn)入1#、2#事故池，指標(biāo)合格的污水進(jìn)入1#調(diào)節(jié)池均質(zhì)調(diào)節(jié)后，經(jīng)提升泵、旋流沉砂池等調(diào)節(jié)水溫、碳氮比后進(jìn)入東、西兩套生物系統(tǒng)，依次通過厭氧段和好氧段，去除氨氮、總氮及COD，最后廢水達(dá)標(biāo)排放。

自合成氨尿素及乙二醇裝置停運(yùn)后，廢水量處理量由550～600 t/h降低至250 t/h。如果繼續(xù)保持雙線運(yùn)行的生產(chǎn)模式，雖然可保證裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性，但其處理能力存在較大余量，占用了較多的生產(chǎn)資源，且生產(chǎn)成本較高，已脫離了最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式。

2 雙線運(yùn)行存在問題評估及調(diào)整思路

2.1 存在問題評估

2.1.1活性污泥長期處于較差狀態(tài)

合成氨/尿素裝置停運(yùn)后，污水組分發(fā)生很大變化，污水氨氮濃度較低，可生化性差，導(dǎo)致終端污水處理站活性污泥長期處于較差狀態(tài)。

2.1.2水下儀表故障率高，部分儀表需要修復(fù)或更換

①生物池的控制指標(biāo)氧化還原電位(ORP)數(shù)據(jù)顯示，氨氧化池ORP指標(biāo)偏高，硝化池和亞硝化池ORP偏低，儀表班組已多次來終端進(jìn)行校正，數(shù)據(jù)無明顯改善好轉(zhuǎn)；②從硝化池和亞硝化池的溶解氧(DO)數(shù)據(jù)看，存在和ORP指標(biāo)一樣的情況；③池底內(nèi)回流管道多個(gè)流量計(jì)無數(shù)據(jù)顯示或數(shù)據(jù)異常，影響調(diào)節(jié)。綜合工藝方面分析，基本所有生物池死泥居多，必須利用大修清淤，否則在線儀表將失去其測量的準(zhǔn)確性，將不能第一時(shí)間判斷生物池污水的基本理化性質(zhì)。

2.1.3設(shè)備老化、腐蝕，需及時(shí)更換

①生化池內(nèi)填料框填料大面積脫落上浮，填料框架已有嚴(yán)重變形。②水下設(shè)備基礎(chǔ)腐蝕，特別是推流器水下設(shè)備，由于水下基礎(chǔ)腐蝕造成設(shè)備脫落，并使正常運(yùn)行的其他設(shè)備運(yùn)行狀況不佳。③防滲膜部分老化脫落，曝氣片脫落較多，部分區(qū)域存在無曝氣現(xiàn)象，說明曝氣盤堵塞或者管線堵塞。 ④二沉池吸泥泵支架脫落造成刮泥效果差，二沉池溢流堰處明顯觀察到出水懸浮物，經(jīng)分析SS基本在20 mg/L以上，處于高值。

2.2 模式調(diào)整思路及實(shí)施的必要性

2.2.1改單線運(yùn)行，發(fā)揮裝置最大潛能

終端污水處理站，原設(shè)計(jì)雙線極限負(fù)荷625 t/h，最佳運(yùn)行負(fù)荷550 t/h，但兩套合成氨/尿素裝置及乙二醇裝置于2020年9月30日停運(yùn)后，僅九天公司、九龍公司及小眾裝置運(yùn)行，污水平均水量250 t/h，經(jīng)評估，具備單線長周期運(yùn)行且滿足生產(chǎn)的條件。

2.2.2單線徹底大修，同時(shí)驗(yàn)證單線運(yùn)行的穩(wěn)定性

隨著安化公司甲胺/DMF、DMAC等產(chǎn)品的投產(chǎn)，終端污水站污染因子成分越來越復(fù)雜，且近年來環(huán)保形勢日趨嚴(yán)峻。終端污水站經(jīng)2016年提標(biāo)改造后，原有設(shè)計(jì)負(fù)荷和工藝處理方式并未改變，目前超期服役情況比較嚴(yán)重。結(jié)合目前的生產(chǎn)情況，對東線進(jìn)行大修，同時(shí)驗(yàn)證單線運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

3 具體措施

3.1 改單線試運(yùn)行時(shí)，裝置存在的風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對措施

①單線運(yùn)行時(shí)，生物池綜合池故障，如反硝化池、厭氧氨氧化池局部水流不動(dòng)、未見污泥翻滾等情況，說明個(gè)別潛水混合攪拌機(jī)出現(xiàn)故障，應(yīng)及時(shí)檢修。曝氣池內(nèi)液面有局部翻滾現(xiàn)象，則有可能是曝氣器膜片破裂，此時(shí)應(yīng)更換曝氣器，也可能是曝氣管與曝氣器斷開，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行檢修。如果發(fā)生污泥膨脹，應(yīng)判斷原因，及時(shí)加以處理。主要措施有：在曝氣池的進(jìn)水口處，投加粉末活性炭、消石灰、硫酸亞鐵，以提高活性污泥的沉降性和密封性；增加曝氣強(qiáng)度，提高混合液的DO濃度，防止混合液局部缺氧或厭氧。補(bǔ)充磷鹽使BOD5∶N∶P=100∶5∶1；短時(shí)間內(nèi)間歇曝氣(悶曝)調(diào)整污泥負(fù)荷，通常增加回流比；曝氣池內(nèi)活性污泥不增加或減少，則有可能是因?yàn)槠貧獬溲趿窟^大，使活性污泥發(fā)生自身氧化，此時(shí)應(yīng)合理調(diào)整曝氣量，減少供氧量；營養(yǎng)物質(zhì)含量不平衡，使活性污泥微生物的凝聚性能變差，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充足量的氮、磷等營養(yǎng)鹽；剩余污泥排量過大，應(yīng)適當(dāng)減少剩余污泥的排放量。

②單線運(yùn)行時(shí)，二沉池出現(xiàn)漂泥或有浮渣物質(zhì)時(shí)，在不影響其他單元運(yùn)行前提下，盡量加大回流污泥量或剩余污泥排出量。進(jìn)出二沉池的污泥保持平衡，若二沉池出口污泥量大于進(jìn)口污泥量，則抽出的污泥中水分過多；若二沉池出口污泥量小于進(jìn)口污泥量，則二沉池會(huì)積泥。二沉池污泥存積應(yīng)越少越好；定期采樣測定進(jìn)出口二沉池液體的DO，若二沉池出水中DO顯著下降，表明二沉池仍具有較高的需氧量，水質(zhì)處理不完全，仍未穩(wěn)定化；若DO下降少，說明污泥穩(wěn)定狀態(tài)是可以接受的。如果二沉池出水溶解氧偏高，則有可能是曝氣池進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷偏低或曝氣池充氧偏大，可采取提高曝氣池進(jìn)水負(fù)荷或采取降硝化池鼓風(fēng)量的辦法使之降低；pH值下降，同時(shí)有小氣泡表明存在反腐敗條件。二沉池污泥中水、微生物和有機(jī)物含量都很高是造成腐敗變質(zhì)的根本原因，無論是哪一種都會(huì)產(chǎn)生不良?xì)馕?，?dǎo)致污泥上浮，將嚴(yán)重影響二沉池的正常運(yùn)行。

③經(jīng)常檢查并調(diào)整出水堰板的平整度，防止出水不均勻或短流現(xiàn)象發(fā)生，經(jīng)常徹底擦洗與廢水接觸的所有表面，防止出水堰板臟而影響出水水質(zhì)。

④總氮指標(biāo)出現(xiàn)波動(dòng)，提高終端進(jìn)口碳源，保證反硝化。硝化最合適的碳氮比為10∶1左右。碳源保證主要是甲醇以計(jì)量泵精準(zhǔn)投加，氮源為入口氨氮實(shí)時(shí)分析。保證反硝化池溶解氧控制在0.5mg/L以下，亞硝化池出口溶解氧維持在2.0～3.5 mg/L，若亞硝化池出口溶解氧迅速降低或持續(xù)低于1.0 mg/L時(shí)，根據(jù)好氧池DO對風(fēng)機(jī)開啟臺(tái)數(shù)以及頻率實(shí)施動(dòng)態(tài)調(diào)整。保證進(jìn)口水溫≥25 ℃，冬季氣溫降低時(shí)，可投用終端新增蒸汽加熱管線進(jìn)行提溫伴熱，保證菌種合適的環(huán)境溫度。

⑤單線運(yùn)行出水指標(biāo)出現(xiàn)波動(dòng)，立即將出水全部回收至1#事故池，保證廠區(qū)總排指標(biāo)合格。嚴(yán)格管控廠內(nèi)各污水池運(yùn)行狀況，主要控制罐區(qū)污水池、九天氣化污水池氨氮、COD指標(biāo)達(dá)標(biāo)才可排放。各污水泵交替運(yùn)行，縮短開泵時(shí)間，減輕終端進(jìn)水負(fù)荷，滿足單線正常運(yùn)行進(jìn)水要求。

3.2 東線大修時(shí)存在的風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對措施

①2021年9月15日—11月10日對東線進(jìn)行大修，對其填料框、防滲膜、曝氣片老化脫落，曝氣盤、管線堵塞等一系列問題及隱患進(jìn)行消除。清空停運(yùn)線所有生物池污水并清空池內(nèi)淤泥，清理完畢后加注清水保護(hù)水下曝氣片及填料，同時(shí)為了防止清水放置時(shí)間過長發(fā)生變臭現(xiàn)象，適當(dāng)?shù)亻g斷開啟部分回流設(shè)備及單臺(tái)風(fēng)機(jī)，使設(shè)備不會(huì)因?yàn)殚e置時(shí)間過長而發(fā)生故障。②制定詳細(xì)保運(yùn)措施并加強(qiáng)職工培訓(xùn)，一旦西線出口指標(biāo)波動(dòng)，根據(jù)保運(yùn)措施調(diào)整處理，保證環(huán)保指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放；1#和2#事故池時(shí)刻保持在低液位，保證單線運(yùn)行發(fā)生問題時(shí)備用。③根據(jù)大修總簿，做好職工培訓(xùn)，保證大修項(xiàng)目順利開展，在檢修期間，嚴(yán)格票證辦理、安全規(guī)程遵守和安全措施落實(shí)工作，發(fā)現(xiàn)安全隱患及時(shí)進(jìn)行處理。④廠內(nèi)源頭水質(zhì)突變、水量增大，造成運(yùn)行生化系統(tǒng)受到?jīng)_擊，源頭加強(qiáng)查水，必要時(shí)生產(chǎn)裝置調(diào)整負(fù)荷，控制終端進(jìn)水量，同時(shí)加強(qiáng)內(nèi)部調(diào)整，保證出口指標(biāo)穩(wěn)定。

4 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式總結(jié)

4.1 單線運(yùn)行效果良好，保證污水正常處理

終端污水東線檢修期間，單線運(yùn)行完全可以保證污水處理量和指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放，同理，停運(yùn)西線也可實(shí)現(xiàn)單線穩(wěn)定運(yùn)行，后期可根據(jù)運(yùn)行情況對西線進(jìn)行大修消缺。

4.2 降低生產(chǎn)成本，效益可觀

終端污水處理站停運(yùn)設(shè)備耗電量測算見表1。由表1可知，單線運(yùn)行時(shí)，總耗電量在440 kW·h，全年可節(jié)省電費(fèi)約63.79萬元。

終端用化工原材料，主要包括甲醇、玉米淀粉、醋酸鈉、絮凝劑等，雙線運(yùn)行消耗情況見表2。日合計(jì)費(fèi)用6 583.5元，全年合計(jì)240.3萬元。終端雙線改單線運(yùn)行后，預(yù)計(jì)可節(jié)約費(fèi)用120.15萬元。

表2 終端雙線運(yùn)行使用藥劑情況統(tǒng)計(jì)表

終端污水處理站，雙線改單線運(yùn)行后：全年可節(jié)省費(fèi)用=電費(fèi)+化工原材料費(fèi)用=183.94萬元。

終端污水處理站自2021年9月15日改單線運(yùn)行后，出水水質(zhì)主要指標(biāo)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)化后的單線生產(chǎn)模式，既滿足了生產(chǎn)需求，又達(dá)到了降低生產(chǎn)費(fèi)用的目的，有力地保證了生產(chǎn)裝置安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運(yùn)行。