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寒冷地区中小城镇污水处理工艺提质增效“秘方

时间:2020-05-21 20:28   tags: 光伏废水处理  

  慧聪水工业网中邦科学院生态境遇酌量核心魏源送酌量员克日正在以“面向他日的污水处置(下)”为核心的研讨会中,分享了“严寒地域中小城镇污水处置工艺提质增效的数值模仿优化与运用-以万全水厂为例”的核心叙述,以张家口万全污水厂CASS工艺提质改制为例,体系讲明了从题目诊断、模子筑设、校准、模仿优化,到计划执行、水厂运用的全流程,并对改制后的运转功用实行了周详剖析。

  污水处置厂提质增效根本分为两大类:1)处置界限达标,出水水质不达标;2)处置界限和出水水质均不达标。对此,污水处置厂升级改制应包蕴以下重心:

  题目识别与诊断:污水处置厂现有运转境况评估与剖析,重心是水质特性解析、单位工艺与装备的运转效果、活性污泥特性剖析,重点是透彻的进水水质特性剖析、工艺剖析和运转操作剖析,越发是脱氮所需的碳源特性及其分拨剖析。昭着要紧题目(水质不达标或水质和界限均不达标前提下的要紧题目),重心蕴涵工艺、装备、水力等方面的亏损,确定限制污水处置厂升级改制的“瓶颈”题目。

  污水处置厂的升级改制要紧商讨如下三方面“工艺改制、装备改制和水力改制”,订定升级改制的本事计划需求商讨现有工艺、步骤(修建物等)、装备与场所的使用,兼顾两全能耗、本钱(蕴涵投资用度和运转用度),重点倾向是升级改制后的污水处置厂不单能平静达标运转,况且尽或许低浸单元投资与运转本钱和能耗。

  工艺选取的准则:着重商讨尽量使用原有修建物,投资少;工艺运转牢靠、轻巧性强;处置效果高,能耗低。

  正在步骤和场所方面:通过优化工艺操作、改革水动力前提和选用高效装备(如曝气装备与体系、水下推动器等),尽量使用、改制原有修建物、场所与装备;

  新本事的选用:如短程脱氮、厌氧氨氧化本事,但需求有工程运用的案例和阅历积蓄。

  模子模仿是同意升级改制计划的利器,出力从工艺改制和水力改制入手,重心运用反响动力学模子(如ASM)和水力学模子(如CFD)及其耦合模子,为精准施策、高效订定升级改制本事计划供给本事支持。

  升级改制计划的运用与评估:基于上述提出的升级改制计划,正在充裕接收现有污水处置厂运转阅历的根柢上,计划提出单元、计划单元、扶植单元和运营单元等需求充裕商量商酌,重心眷注进水水质个性、现有工艺计划的亏损、场所与池容受限、投资与运转本钱(蕴涵能耗),进一步优化、细化升级改制计划和计划计划,并源委论证后付诸执行,然后评估改制后的污水处置厂运转境况,实时发掘和处置改制后的闭联题目。

  污水处置厂升级改制的阅历总结:源委上述升级改制历程,连结文献调研,针对差别类型工艺、差别地域、差别界限的污水处置厂升级改制实行体系总结与剖析,以便往后分类施策、一针睹血引申运用。

  稀奇指挥:改制差别于新筑,稀奇需求预防水厂的原料搜聚与运转剖析,昭着现有水厂存正在的要紧题目(工艺、修建物和装备),做好改制手段与现有修建物与步骤的相连。同时,污水厂升级改制历程,需连结文献与现场调研,针对差别工艺类型、差别地域、差别界限的污水处置厂升级改制实行体系总结与剖析,以便往后分类施策、一针睹血引申运用。

  以万全污水处置厂为例,提质增效的总体思绪:以总氮TN达标为例,CASS工艺的数值模仿与优化

  万全污水净化酌量核心(城镇污水处置厂)始筑于2007年7月,2009年7月加入运转。采用CASS工艺,其生物污水处置工艺进水为存在污水,计划出水水质为一级B尺度。计划处置界限为20000m3·d-1,现实处置界限15000m3·d-1,提质增效恳求处置出水排放推行《城镇污水处置厂污染物排放尺度》(GB18918-2002)一级A尺度。

  遵照汗青运转数据,剖析其B/C值正在0.36~0.95周围,大个别正在0.4~0.8,进水可生化性较好。改制前出水COD、氨氮和TN的均匀浓度分歧为25.4、1.2、16.3mgL-1,此中TN根本均正在15mgL-1以上,不行达标排放,越发是正在冬、春季。

  夏令运转历程中,主反响区初始COD浓度较高,跟着进水岁月曝气的实行,COD浓度低落较速,但氨氮浓度有所上升。当COD低落到18mgL-1足下时,氨氮起头连忙低落,硝酸盐浓度渐渐上升。但总氮浓度根本褂讪。这要紧是因为周期运转战术导致,进水历程中直接曝气,使得主反响区没有反硝脱氮阶段,使得最终总氮出水不达标。

  通过对张家口万全污水处置厂整年进出水水质、水量蜕化特性实行归纳剖析,要紧得出以下结论:

  水量、水质动摇大。整年进水动摇较大,夏令水量较大,冬季水量相对较低;整年水质目标蜕化相对较大,夏令各污染物浓度显明低于春、秋、冬,但冬季各污染物目标相对较高;

  进水可生化性较好,碳源充满。目前碳源使用不足合理,需求合理化使用碳源,以餍足反硝化脱氮历程,有潜力通过操作参数调控、无外加碳源,来达成污水厂总氮的达标排放;

  污水厂眼前的运转形式,出水可餍足COD、NH4+-N的一级A达标排放,但总氮去除率较低,不行餍足排放尺度;

  工艺操作有待进一步优化。CASS全流程剖析结果解释,纵然设备了缺氧区,回流、溢流步骤与装备天资性亏损,形成缺氧区面积小,水力逗留时光短;同时好氧区形成的硝酸盐无法大批回流至缺氧区,形成缺氧区COD无法实行有用去除。无论是正在冬季照样夏令,缺氧区出水COD浓度较高,正在后续的好氧曝气中,COD占用了大批曝气能耗,同时还急急挤占好氧池硝化反响所需的水力逗留时光。

  通过GPS-X软件对CASS工艺实行模子筑设,并使用呼吸速度法测定夏令和冬季进水COD组分。

  对模子参数实行智慧度剖析,安排影响模子模仿结果的环节动力学参数和化学计量系数。

  2)参数kh,μH,max,KS,KO,H和μA,max正在污水处置厂CASS工艺ASM1模子筑设历程中正在夏令影响最大,而参数kh,KX,KNH,KS,bA,μH,max正在冬季影响最大。因为参数fP对夏令和冬季的两个时节简直没有影响,于是将默认值用于模子校准。之后,选取上述16个参数以进一步校准和验证CASS体系中运用的ASM1模子。

  污水处置厂CASS工艺差别时节模子动态模仿、验证、优化结果(a)夏令;(b)冬季

  通过对现有水厂装备、工况,连结回流比、体积比、排水比的模仿结果,能够看出不或许达成总氮达标排放;于是提出使用主反响区实行反硝化,充裕使用进水碳源。

  通过对夏令四种、冬季三种运转战术实行模仿,发掘夏令的计划3,冬季的计划6,能够使出水水质餍足一级A排放尺度

  ASM模子假定生物反响器内为CSTR全混状况,但良众现实水厂正在运转历程中因为计划阅历亏损导致水流存正在短流或者死区气象。于是,优越的搀杂状况,能够充裕弥补活性污泥与污染物的搀杂水平,提升反响体系的有用容积使用率。通过估计流体力学对改制前污水处置厂的流态实行模仿,并对改制计划中正在主反响区弥补搅拌的安顿形式、装置角度等,实行了比照优化,此中主反响区搅拌器型号如外所示。

  通过估计流体力学,要紧对搅拌器的两种装置处所实行了模仿,一种是主反响区两侧各装两个搅拌器,倾角45°,另一种是四个搅拌器装置正在统一侧,角度分歧为60°、45°、30°和90°。估计流体力学模仿反响器装置搅拌前后内部速率场漫衍景况如图所示。

  结果解释:守旧搅拌器装置正在两侧,纵然能够使流态搀杂平均,但个人流速过大,晦气于缺氧反硝化,而且过大的水力湍流对搅拌机的损耗过大;同侧装置,能够使反响编制内部流态搀杂更平均,且流速更有利于反硝化实行。

  改制后污水厂正在冬季(以2018年12月为例)、春季(以2019年4月为例)的出水结果:

  图(a),纵然进水水质动摇较大、水温较低,且进水COD高于模仿值,遵从模仿计划平静运转后,出水COD、NH4+-N、TN浓度分歧为(23.23±2.76)、(1.16±0.76)、(9.83±1.4)mg·L-1,均平静正在40、3和15mg·L-1以下。

  上述结果解释,源委优化安排,该污水处置厂出水正在冬春季均能餍足《城镇污水处置厂污染物排放尺度》(GB18918-2002)一级A排放尺度。

  污水厂正在改制后,与夏令比拟,冬季变形杆菌(Proteobacteria)的相对丰采从53.85%弥补到56.02%,这解释水温低落导致体系中显示了更众的变形杆菌,能够坚持活性污泥体系的平静运转,同时正在厌氧和缺氧阶段分歧开释磷和反硝化效率。

  对污水处置厂提质增效计划的运用与评估:正在充裕接收现有污水处置厂运转阅历的根柢上,计划提出单元、计划单元、扶植单元和运营单元等需求充裕商量商酌,重心眷注进水水质个性、现有工艺计划的亏损、场所与池容受限、投资与运转本钱(蕴涵能耗),进一步优化、细化升级改制计划和计划计划,并源委论证后付诸执行,然后评估改制后的污水处置厂运转境况,实时发掘和处置改制后的闭联题目。

  污水处置厂提质增效的阅历总结:源委上述升级改制历程,连结文献调研,针对差别类型工艺、差别地域、差别界限的污水处置厂升级改制实行体系总结与剖析,以便往后分类施策、一针睹血引申运用。

  数值模仿仿真是一种有用的器械,可让咱们预测污水处置厂正在差别运转前提下的处置功用,是污水处置行业的刚需。该酌量案例可认为形似污水处置厂的优化酌量供给科学支持。