山東某污水處理廠提標改造COD深度處理研究

康慧敏

（國能朗新明環(huán)?？萍加邢薰?，北京 100039）

根據山東某地縣政府和環(huán)保局的要求，山東某污水處理廠提標改造工程完成后，出水水質由城鎮(zhèn)污水處理廠污染物一級A標準提高到CODcr≤40mg/L、NH3-N≤2mg/L[1-2]?，F階段山東某污水處理廠進水含有大量不易生物降解或生物降解極為緩慢的有機物質，針對該類難降解廢水深度處理工藝段，物理化學處理法中的強化混凝處理技術具有較好的處理效果。強化混凝處理技術具有處理流程較短、運行方式靈活、管理簡單、與現有工藝銜接靈活等優(yōu)點。為了完成對山東某污水處理廠地標提標工作，該文對深度處理工藝段強化混凝藥劑進行試驗。

1 山東某污水處理廠深度處理工藝技術

針對山東某污水處理廠深度處理工藝段進水水質變化情況，綜合考慮污泥參數和污泥量現狀，在原深度處理工藝基礎上，對前期踏勘和現場試驗情況做工藝選擇?；炷恋砉に囀浅鞘形鬯疃忍幚沓Ｓ眉夹g和方法，混凝沉淀能夠進一步去除懸浮物、CODcr及BOD5。就該工程來說，為了達到COD40 mg/L以下的排放要求，須設計混凝沉淀+過濾的深度處理工藝。這就為優(yōu)選混凝劑提出了研究方向。

2 試驗水質及變化規(guī)律分析

為實地了解山東某污水處理廠試驗現場的水質變化情況、工藝現狀和提標改造難點，在2017—2019年不間斷對試驗現場的水質和工藝情況進行監(jiān)控，并對山東某污水處理廠的現場進行多次踏勘。污水處理廠進水水質不宜生化處理，污水污染物處理難度大。重點關注深度處理各工藝段COD的去除效率，充分考慮原廠工藝特點和構筑物占地面積，通過多種技術方案優(yōu)劣比較，確定一個經濟高效、切合實際的改造方案。

2.1 深度處理進水水質變化情況

該試驗山東某污水處理廠原水經城東朱劉工業(yè)園區(qū)內管網收集，其水質情況隨工業(yè)園區(qū)內工業(yè)生產排水規(guī)律變化。污水處理廠原水來源于煤焦油加工、焦化生產、煤氣綜合利用和精細化工生產等煤化工企業(yè)。由于生活污水管網不配套，無法接入污水處理廠，污水處理廠進水中沒有市政生活污水，全部為煤化工工業(yè)廢水。煤化工廢水治理十分困難，常規(guī)生化處理工藝無法正常處理。污水處理廠進水含鹽量高，氨氮高，有機物難降解、毒性大。一級處理主體工藝為A2O，深度處理工藝段監(jiān)測的2017年全年二級出水指標有BOD5、CODcr、氨氮、總氮、SS和總磷。

2017年監(jiān)測進水CODCr月平均值從76 mg/L～134 mg/L，24小時分時段檢測的CODCr值可由54 mg/L～292 mg/L，進水水質變化較大；2017年監(jiān)測進水BOD5月平均值從8.4 mg/L～8.7 mg/L，24小時分時段檢測的BOD5值可由6.5 mg/L～9.8 mg/L。深度處理進水水質波動較大；2017年監(jiān)測進水氨氮月平均值2 mg/L以下，24小時分時段檢測的氨氮值可由0.3mg/L～21.1mg/L。進水氨氮的水質情況增加了脫氮工藝的負荷。同時也對反硝化反應產生沖擊和影響，對后續(xù)深度處理工藝段去除COD會產生不利影響；2017年監(jiān)測進水總氮月平均值20 mg/L以下，24小時分時段檢測的總氮值為3.4 mg/L～43.6 mg/L；2017年監(jiān)測進水SS月平均值小于236 mg/L，24小時分時段檢測的SS值平均值小于64 mg/L～288 mg/L，SS的濃度最高值約400 mg/L。2017年監(jiān)測進水總磷月平均值小于1.05 mg/L，24小時分時段檢測的TP值可由0.03 mg/L～1.28 mg/L。2017年監(jiān)測進水pH月平均值約為8，水質變化趨勢略有波動。進水pH的監(jiān)控有很重要的作用，深度處理階段投加化學藥劑，研究人員需要監(jiān)控隨酸堿度變化水中有機污染物濃度的去除變化趨勢，從而判定絮凝沉淀試驗的穩(wěn)定性。

2.2 水質分析

山東某污水處理廠采用A2O為主的處理工藝。針對出水水質要求在本次升級改造中需要重點提高對COD及NH3-N的去除效果。

分析山東某進水水質，BOD5=48mg/L、CODCr=245mg/L，BOD5/CODCr=0.20，屬于不宜生化處理，污水類型處理難度大，因此該工程必須采用提高污水可生化性的生物處理工藝，保留現有水解酸化池，同時可以調節(jié)水質和水量，避免對生化池的沖擊。該工程設計進水TP為5mg/L，出水含磷量≤0.5 mg/L，磷的去除率要求達到90%以上，僅憑生物除磷不能穩(wěn)定達到出水標準，需要輔助化學除磷才能達到要求。針對山東某污水處理廠水質情況，充分考慮現場工藝現狀和問題難點，決定進行絮凝劑試驗性能分析試驗并使用優(yōu)化臭氧投加系統，探索化學法對化工廢水中的有機物COD進行深度處理的的去除效果，從而達到地標提標改造的要求。

3 深度處理絮凝劑試驗室燒杯試驗

對該公司外購的聚合氯化鋁、M180混凝劑、聚硅酸硫酸鐵和聚丙烯酰胺藥劑進行小試試驗，對比試驗投加不同絮凝劑的有機污染物COD去除率。投加這些絮凝劑的試驗進行地點為正在進行升級改造的山東某污水處理廠廠內水質分析化驗室。

試驗步驟：取6個1000 mL的大燒杯，分別加入試驗污水處理廠絮凝沉淀池出水1000 mL，1號為原水，2號～5號用移液管精確投加定容后的，加入聚合氯化鋁、M180混凝劑、聚硅酸硫酸鐵和聚丙烯酰胺等4種絮凝劑2mL。在六聯攪拌器上均勻攪拌后，靜止放置1小時。分別取1號～6號水樣，測定COD濃度。并與投加藥劑前的原水1號水樣，做去除率比對。

根據小試結果可知，聚合氯化鋁、M180混凝劑、聚硅酸硫酸鐵和聚丙烯酰胺等4種絮凝劑絮凝劑小試藥劑的去除率都能達到設計要求，1mg固體藥劑去除的COD質量可達0.20mg以上，出水均可以達到污水處理廠出水標準。

4 深度處理絮凝劑現場投加中試試驗

根據山東某污水處理廠提標改造的要求，深度處理工藝段為新增強化混凝+原連續(xù)流砂濾池。對聚合氯化鋁等絮凝劑進行現場投加性能測試試驗，在深度處理進水COD值偏低、偏高及正常的情況下，取相同時間段污水，分3個批次進行藥劑投加效果試驗，研究深度混凝和過濾對COD去除的效果。通過初步篩選，現選用聚合氯化鋁、M180混凝劑聚硅酸硫酸鐵和聚丙烯酰胺藥劑等4種絮凝劑分3個批次進行對比試驗。

現場對二沉池和絮凝沉淀池出水均值進行投加試驗，從現場投加試驗結果可以得出以下6點：1）聚合氯化鋁、M180混凝劑、聚硅酸硫酸鐵和聚丙烯酰胺藥劑等4種絮凝劑均有較好的絮凝效果，通過絮凝過濾后COD得到進一步去除。水質偏高時由于SS高，絮凝效果好，絮凝過濾后能達到去除效果。2）采用同一水樣投加相同劑量的聚合氯化鋁、M180混凝劑、聚硅酸硫酸鐵和聚丙烯酰胺藥劑等4種絮凝劑去除效果相差不大。3）當絮凝劑投加劑量為1mL時，COD均值基本保持在52mg/L左右，當絮凝劑投加量為1.5mL時，COD均值基本保持在50mg/L左右，當絮凝劑投加量為2.0mL時，COD均值基本都在49mg/L。因選取的二沉池出水和絮凝沉淀池出水水質不一樣，且二沉池僅依靠絮凝沉淀進行去除，而絮凝沉淀池后原有連續(xù)流砂濾池可以對投加絮凝劑后的混合液進行過濾，所以絮凝沉淀池出水投加效果優(yōu)于二沉池。4）與前段混凝沉淀的區(qū)別在于，絮凝沉淀池出水通過強化混凝后，連續(xù)流砂濾池可以去除細小顆粒，使出水濁度大大降低。5）深度處理工藝強化混凝后有連續(xù)流砂濾池，投加絮凝劑后經連續(xù)流砂濾池過濾，可以到強化混凝效果，投加位置選擇為絮凝沉淀池出水后。當藥劑投加量控制為1.5 mL/L～2.0 mL/L（折合到水中為75 mg/L～100 mg/L）時，現狀條件下能滿足出水COD去除率要求。6）深度處理工藝混凝沉淀池COD去除率40%，強化混凝和連續(xù)流砂濾池COD去除率25%，臭氧氧化池及炭池和消毒COD去除率30%，深度處理各工藝段串聯后COD去除率可達69%。

5 絮凝劑投加影響因素研究

藥劑投加現場的進水均為工業(yè)廢水且水質波動大，廢水處理在投加化學藥劑時受到溫度、pH值和時效等方面的影響，往往使用的藥劑達不到對水中污染物的去除效果，所以在實際的工作中，為了保證絮凝劑投加能夠使出水穩(wěn)定達到設計要求，對其在不同的水溫和pH值條件下的投加效果進行測試和分析。

5.1 水溫對COD去除率的影響

聚合氯化鋁、M180混凝劑、聚硅酸硫酸鐵和聚丙烯酰胺藥劑等4種絮凝劑現場投加進行測試，藥劑投加量取1.5 mL/L，測試水樣為絮凝沉淀池出水，對不同水溫條件下的COD值變化情況如圖1所示。

圖1 不同水溫條件下COD變化值

從圖1中可以看出，藥劑投加效果在水溫的變化時COD去除效果穩(wěn)定變化。聚合氯化鋁、M180混凝劑、聚硅酸硫酸鐵和聚丙烯酰胺藥劑等4種絮凝劑隨溫度的升高去除效果均較穩(wěn)定。其中M180混凝劑穩(wěn)定性略優(yōu)于聚合氯化鋁、聚硅酸硫酸鐵和聚丙稀銑胺。

5.2 pH對COD去除率的影響

取聚合氯化鋁、M180混凝劑、聚硅酸硫酸鐵和聚丙烯酰胺藥劑等4種絮凝劑現場投加進行測試，藥劑投加量取1.5mL/L，測試水樣為絮凝沉淀池出水，對不同pH條件下的COD值變化情況如圖2所示。

從圖2可以看出，藥劑投加效果在pH的變化時COD去除效果穩(wěn)定變化。聚合氯化鋁、M180混凝劑、聚硅酸硫酸鐵和聚丙烯酰胺藥劑在酸性條件下去除效果均較穩(wěn)定。酸堿度變化下M180混凝劑穩(wěn)定性略優(yōu)于聚合氯化鋁、聚硅酸硫酸鐵和聚丙稀銑胺。

圖2 不同pH條件下COD變化值

6 絮凝劑投加量與去除率性能評價

6.1 二沉池出水投加量與去除率性能

在水廠運行正常的時段，檢測藥劑投加去除效率。取相同日期的水樣投加藥劑進行試驗，水樣均選用二沉池出水。其中，聚合氯化鋁、M180混凝劑、聚硅酸硫酸鐵和聚丙烯酰胺藥劑等4種絮凝劑配藥濃度均20為5%，投加量均分別為1.0mL、1.5mL和2.0mL，加入藥劑后攪拌5min左右，反應沉淀1小時后過濾取上清液測COD，去除效率結果如圖3所示。

圖3 二沉池出水投加藥劑后COD的去除效率變化圖

當藥劑投加量控制為1.5mL/L～2.0mL/L（折合到水中為75mg/L～100 mg/L）時，現狀條件下能滿足出水COD去除率要求。M180混凝劑去除率略優(yōu)于聚合氯化鋁、聚硅酸硫酸鐵和聚丙稀銑胺。

6.2 絮凝沉淀池出水投加量與去除率性能

如圖4所示，在水廠運行正常的時段，檢測藥劑投加去除效率。取相同日期的水樣投加藥劑進行試驗，水樣均選用絮凝池出水。其中，聚合氯化鋁、M180混凝劑、聚硅酸硫酸鐵和聚丙烯酰胺藥劑等4種絮凝劑配藥濃度均為5%，投加量均分別為1.0mL、1.5mL和2.0mL，加入藥劑后攪拌5min左右，過濾取上清液測COD，去除效率結果如下：投加絮凝劑后，M180混凝劑藥劑COD去除效果比較明顯，在出水COD偏低時，藥劑投加量1.0mL/L即可滿足達標的要求；在出水COD正常及稍偏高時，藥劑投加量1.5mL/L～2.0mL/L可滿足達標的要求。

圖4 絮凝池出水投加藥劑后COD的去除效率變化圖

綜上所述，當藥劑投加量控制為1.5mL/L～2.0mL/L（折合到水中為75mg/L～100mg/L）時，現狀條件下能滿足出水COD控制在50mg/L以下的要求。M180混凝劑去除率略優(yōu)于聚合氯化鋁、聚硅酸硫酸鐵和聚丙稀銑胺。

6.3 絮凝劑產泥量變化分析

取絮凝沉淀池投加點，在水廠運行正常的時段，檢測聚合氯化鋁、M180混凝劑、聚硅酸硫酸鐵和聚丙烯酰胺等4種絮凝劑投加后的剩余污泥量。取穩(wěn)定水質的不相同日期的水樣投加藥劑進行試驗，投加點均選用絮凝池出水。其中，4種藥劑配藥濃度均為5%，投加量均為25kg，加入藥劑后日產泥量由于M180混凝劑運用復合材料和沸石吸附對水中有機污染物進行分解，絮凝和吸附作用為輔，所以產泥量最少，聚丙烯酰胺產泥量最多，其他混凝藥劑產泥量基本差別不大。

7 結論

該文研究了山東某污水處理廠提標改造COD深度處理工藝中，涉及的混凝沉淀技術得出以下結論：對聚合氯化鋁、M180混凝劑、聚硅酸硫酸鐵和聚丙烯酰胺等4種絮凝劑進行小試和中試性能試驗。結果顯示當藥劑投加量控制為75mg/L～100mg/L時，強化混凝+連續(xù)流砂濾池組合工藝出水滿足COD去除率25%的技術要求?，F場實現的深度處理工藝的在線監(jiān)測結果顯示，強化混凝+臭氧氧化+后置活性炭過濾工藝可以滿足現場排放水COD深度達標要求，并且能夠保證出水指標穩(wěn)定。