昆明市第四污水处理厂MBR工艺优化运行策略研究_李捷

给水排水 Ｖｏｌ．４０ Ｎｏ．５ ２０１４ ３ ９
水质按 《城 镇 污 水 处 理 厂 污 染 物 排 放 标 准 》（ＧＢ １８９１８—２００２）一级 Ａ 标准执行 。 ［１］
改造后的四厂工艺流程如 图１所 示，生 化 池 分 南北两侧共 １２ 个 廊 道 对 称 分 布。 总 水 力 停 留 时 间 为１７．１４ｈ，其中厌 氧 池 １．９８ｈ，缺 氧 池 ４．６１ｈ，好 氧 池 ５．７４ｈ，变 化 池 ２．８７ｈ，膜 池 １．９４ｈ，ＭＬＳＳ（膜 池８ｇ／Ｌ，生 化 池 ７ｇ／Ｌ）。好 氧 Ⅰ 与 好 氧 Ⅱ 采 用 底 部 微 孔 曝 气 ，变 化 池 兼 具 有 曝 气 和 搅 拌 功 能 ，实 际 运 行中仅开搅拌设施。
Ｌｉ Ｊｉｅ，Ｓｕｉ Ｊｕｎ
（Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｉｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１００６０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄａｔａ ｏｆ Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｎｏ．４ Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｐｌａｎｔ（ＷＷＴＰ），ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．Ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＷＷＴＰ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｗｅｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｓｅａｓｏｎａｌ ｆｌｕｃｔｕ－ ａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｓｏｕｒｃｅ ｉｎ ｒａｗ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｗｅｒｅ ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｐｒｏｂｌｅｍ ｆａｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ＷＷＴＰ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｉｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｕｓｅ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｖａｌｉｄ ｓｅｔｔｉｎｇ ｏｆ ｓｏｍｅ ｔａｎｋｓ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｕｒｇｅｎｔ ｐｒｏｂｌｅｍ ｆａｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ＷＷＴＰ．Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｔｅｐ－ｆｅｅｄ，ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ａｅｒｏｂｉｃ ｔａｎｋ ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ａｎｏｘｉｃ ｔａｎｋ ｃｏｕｌｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｐｏｌｌｕ－ ｔａｎｔ ｒｅｍｏｖａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．
图５ 四厂进水 ＢＯＤ５／ＴＮ 与出水 ＴＮ 的变化曲线
根 据 对 ２０１２ 年 度 的 检 测 数 据 统 计 分 析 ，四 厂 出 水 ＴＮ 平 均 浓 度 为 １０．１５ ｍｇ／Ｌ（波 动 范 围 ２．６７～１６．３０ ｍｇ／Ｌ），其 中 ，约 ５０％ 的 运 行 天 数 出 水 ＴＮ＜１０ ｍｇ／Ｌ。 可 见 ，虽 然 进 水 ＣＯＤ／ＴＮ 平 均 值 为６．９０，最 低 值 仅 有 ２．５８，但 四 厂 的 生 化 系 统 仍 能 保 持 较 好 的 出 水 ＴＮ 效 果 ，这 一 方 面 归 功 于 厂 区 的 精 细 化 运 行 和 管 理 ，当 然 也 与 膜 的 高 效 分 离 作 用 密 不 可 分 。 由 于 ＭＢＲ 膜 对 悬 浮 态 及 胶 体 态 物 质 的 高 效 截 留 作 用 ，在 活 性 污 泥 工 艺 后 增 设 ＭＢＲ 单 元 ，可 进 一 步 提 高 整 套 系 统 的 污 染 物 去 除 效 能 ，根 据 笔 者 所 在 课 题 组 前 期 的 研 究 结 果 显 示 ［４］，膜 过 滤 的 截 留 作 用 可 以 去 除 ２７％ 的 ＴＮ（膜 池 进 水 ＴＮ＝６．４８ ｍｇ／Ｌ，出 水 ＴＮ＝ ４．７５ ｍｇ／Ｌ）。 ３ 运 行 优 化 策 略 分 析 ３．１ 采用多点进水缓解碳源的急剧消耗及低效利用
图 １ 昆 明 第 四 污 水 处 理 厂 工 艺 流 程
２ 进 出 水 水 质 分 析 ２．１ 进 水 水 质 变 化 规 律 分 析
图 ２、图 ３ 分 别 列 出 了 四 厂 ２０１２ 年 度 月 平 均 进 水 水 质 ，可 以 看 出 ，四 厂 的 实 际 进 水 水 质 季 节 性 波 动 十 分 明 显 。 旱 季 （１～３ 月 ）时 ，进 水 中 的 各 污 染 物 浓 度 普 遍 高 于 雨 季 （５～９ 月 ），仅 从 ＢＯＤ５ 的 指 标 来 看 ，最 高 值 约 为 最 低 值 的 ６ 倍 ，进 一 步 证 实 了降雨对合流制污水处理厂的进水水质冲击。从 片 区 规 划 排 水 体 制 来 看 ，四 厂 服 务 片 区 远 期 规 划 为 分 流 制 ，但 是 受 诸 多 条 件 限 制 ，该 片 区 现 状 实 际 为 不 完 全 分 流 制 。 雨 季 时 ，部 分 降 雨 随 合 流 管／渠 进 入 城 市 污 水 管 道 ，管 道 内 的 污 染 物 浓 度 受 降 雨 稀 释 明 显 降 低 ；旱 季 时 污 染 物 浓 度 普 遍 偏 高 。 从 图 ２、图 ３ 可 以 看 出 ，四 厂 ２０１２ 年 度 进 水 中 ，ＣＯＤ、 ＢＯＤ５、ＳＳ、ＴＮ 和 ＮＨ３—Ｎ 的 变 化 曲 线 具 有 很 好 的 相 似 性 ，而 全 年 进 水 ＴＰ 却 并 没 有 表 现 出 明 显 的 季 节性。
图４ 四厂２０１２年度进水 ＢＯＤ５／ＣＯＤ
根据２０１２全 年 实 际 运 行 数 据，四 厂 进 水 ＴＮ、 ＮＨ３—Ｎ 的 平 均 浓 度 分 别 为 ２６．０２ ｍｇ／Ｌ、９．９５ ｍｇ／Ｌ，污水中氮的 存 在 形 式 以 有 机 氮 和 氨 氮 为 主； 根据目 前 的 排 放 标 准 要 求，出 水 ＴＮ＜１５ ｍｇ／Ｌ，碳 源是影响 生 物 脱 氮 的 关 键 因 素。 一 般 当 反 硝 化 反 应 器 中 污 水 的 ＢＯＤ５／ＴＫＮ＞４～６ 时 ，可 认 为 碳 源 充 足 。 ［３］ 四 厂 进 水 中 ＣＯＤ／ＴＮ 平 均 值 为 ６．９０（波 动 范 围 ２．５８～２２．０４），ＢＯＤ５／ＴＮ 平 均 值 为 ３．１３（波 动 范 围 ０．６１～１４．２３）；其 中 ，进 水 ＢＯＤ５／ＴＮ＞４．０ 的 运 行 天 数 仅 占 ２０１２ 全 年 运 行 天 数 的 ２４％ 。 可 见 ，碳 源 匮 乏 是 四 厂 提 高 脱 氮 效 率的主要瓶颈。 ２．３ 出 水 水 质 分 析
图２ 四厂２０１２年度进水 ＣＯＤ、ＢＯＤ５、ＳＳ
图３ 四厂２０１２年度进水 ＴＮ、ＴＰ、ＮＨ３—Ｎ
２．２ 进 水 水 质 组 成 分 析 废水的 可 生 化 性 是 废 水 的 重 要 特 性 之 一。
一 般 而 言 ，当 废 水 中 ＢＯＤ５／ＣＯＤ＞０．３ 时 ，说 明 其 具 有 较 好 的 微 生 物 可 降 解 性 。 ［２］ 图 ４ 为 四 厂 ２０１２ 年 度 的 实 际 进 水 ＢＯＤ５／ＣＯＤ 变 化 曲 线 ，其 波 动 范 围 为０．１２～０．８７，平 均 值 为 ０．４５，具 有 较 好 的 可 生 化 性 ；但 仍 存 在 ２５％ 的 运 行 天 数 进 水 ＢＯＤ／ＣＯＤ＜０．３，给 生 化 系 统 的 正 常 运 行 产 生 极 大的冲击。
对于污水生化 处 理 过 程 而 言，碳 源 的 含 量 直 接 影 响 其 对 氮 、磷 的 去 除 效 果 。 从 图 ５ 及 对 ２０１２ 年 度 全厂 的 运 行 数 据 统 计 结 果 来 看，其 进 水 中 的 ＢＯＤ５／ ＴＮ 平 均 值 为 ３．１３，已 低 于 生 物 法 脱 氮 所 需 碳 源 的 理 论 值 ；研 究 过 程 中 ，同 步 检 验 了 主 要 污 染 物 在 生 化
关键词 膜生物反应器 碳源 进水水质 优化运行 污水处理厂 DOI:10.13789/ki.wwe1964.2014.0048
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｎｏ．４ Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｐｌａｎｔ ｉｎ ＭＢＲ ｐｒｏｃｅｓｓ
昆 明 第 四 污 水 处 理 厂 （以 下 简 称 四 厂 ）位 于 市 区 北部，主要负责 处 理 市 区 北 部 银 汁 河 系 统 的 城 市 污 水。厂 区 占 地 ３９ 亩 （１ 亩 ≈６６７ ｍ２ ），服 务 面 积 １２．４８ｋｍ２，服务人口２８．８万人，设计规模６万 ｍ３／ｄ。 四厂于 ２０１０ 年 ４ 月 进 行 改 造，同 年 ９ 月 通 水，由 原 来的ＩＣＥＡＳ工艺改造为３ＡＭＢＲ 工艺，改造后出水
随着昆明市主城区内各污水处理厂建 设 的 投
国家水体污染控制与治理科技重大专项（２０１２ＺＸ０７３０２００２－００５）。
入 、污 水 处 理 规 模 的 增 大 ，如 何 进 一 步 提 高 现 有 污 水 处 理 厂 的 处 理 效 率 、如 何 降 低 其 污 水 处 理 能 耗 ，逐 步 成为当前亟待解决的问题。本文以昆明市第四污水 处 理 厂 为 研 究 对 象 ，对 其 存 在 的 问 题 进 行 诊 断 ，提 出 工艺优化运行与改进的技术方案。 １ 污 水 处 理 厂 简 介
图５显示了四厂进水 ＢＯＤ５／ＴＮ 与 出 水 ＴＮ 浓 度的变化曲线。由图 可 见，１０～１２ 月，厂 区 进 水 中 的 ＢＯＤ５／ＴＮ 相对较低，出水 ＴＮ 浓 度 相 应 较 高，出 现超标排放 的 现 象 （出 水 ＴＮ＞１５ ｍｇ／Ｌ）；１～５ 月 进水 ＢＯＤ５／ＴＮ 值 升 高，出 水 ＴＮ 浓 度 相 应 有 所 降低。
根 据 四 厂 ２０１２ 年 度 进 水 水 质 统 计 ，其 进 水 中 ＣＯＤ∶ＴＮ∶ＴＰ＝６４．６∶９．２３∶１，碳 源 不 足
４ ０ 给水排水 Ｖｏｌ．４０ Ｎｏ．５ ２பைடு நூலகம்１４
严 重 限 制 了 该 厂 的 正 常 运 行 ，为 实 现 稳 定 达 标 排 放 的 要 求 ，该 厂 在 实 际 运 行 中 ，采 用 “生 物 ＋ 化 学 ”法 除 磷 ，在 超 细 格 栅 之 后 投 加 铁 盐 （硫 酸 亚 铁 ）辅 以 化 学 除 磷 的 手 段 ，实 现 出 水 ＴＰ 达 标 排 放 的要求。