通过对黑龙江五大连池污水厂和大连夏家河污水处理厂的调试数据以及运行数据的曲线,说明CWSBR®工艺在低温地区的处理效果。
例一:黑龙江五大连池污水处理厂冬季低温脱氮运行
五大连池市最低环境温度-45℃,冬季水温6.5℃左右,处理规模为10000m3/d,采用CWSBR®工艺,一期于2009年11月竣工试运行,2010年年初通过黑龙江省环境保护局验收,二期于2010年8月试运行,设计出水水质是《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级B标准,但实际达到一级A标准。
五大连池市污水处理厂进出水水质
序号 |
项目 |
设计进水水质 |
实际进水水质 |
设计出水水质 |
实际出水水质 |
1 |
CODcr |
≤300mg/L |
151~423 mg/L |
≤60mg/L |
≤50mg/L |
2 |
BOD5 |
≤156mg/L |
70~204 mg/L |
≤20mg/L |
≤10mg/L |
3 |
SS |
≤200mg/L |
79~416 mg/L |
≤20mg/L |
≤10mg/L |
4 |
NH3-N |
≤35mg/L |
24~53 mg/L |
≤8(15)mg/l |
≤5mg/l |
5 |
TN |
≤48mg/L |
24~63 mg/L |
≤20mg/L |
≤15mg/L |
6 |
TP |
≤5mg/L |
1.4~2.9mg/L |
≤1mg/L |
≤0.5mg/L |
一期在2009年11月末开始调试,调试期间污染物去除效果的变化曲线如下:
COD去除效果
冬季有机物浓度高,进水COD平均值高于320mg/L,COD去除效果明显,自12月13日起出水COD值维持在50mg/L以下,去除率稳定在75%以上。
SS去除效果
上图显示调试期间悬浮物的变化趋势以及去除率变化曲线,污泥驯化结束后15天时间内,出水悬浮物就可达标,出水悬浮物平均值低于10mg/L,平均去除率达到93.4%。稳定的悬浮物去除效果不仅归因于污泥的静止沉降性能,而且由于系统采用恒水位线性滗水器,使得较高且恒定的滗水液位减少了滗水时的污泥扰动。
NH4+-N的去除效果
采用单个周期两次进水的运行方式、降低周期内子循环负荷,从而缓解了异养菌与硝化菌对溶解氧的竞争,使硝化过程得到强化。期间,氨氮去除率由9.62%逐步提升至80%以上,截止2010年2月21日,出水氨氮维持在5mg/L左右。
TN的去除
2010年11月末污水厂水温在6.5℃左右,进入寒冬以来污水厂运行稳定,出水COD在20~40mg/,NH3-N稳定在0~2mg/L,SS在2~5mg/L,TP在0.5~1mg/L,TN在7~15mg/L。TN及TP的稳定去除也归因于系统采用单个周期两次进水的运行方式,提高了子循环缺氧反硝化及厌氧释磷的碳源补给率。
这说明,系统的微生物菌群在3到5个月内能逐渐适应低温。随着异养菌去除有机物能力的提高和反应池生物量的提高,反硝化菌和硝化菌逐步得到富集,脱氮效果逐步稳定。在好氧反应阶段,反应池稳定的低负荷、高浓度运行确保良好的硝化效果;在缺氧阶段硝态氮能够快速利用短时段进水补充的碳源进行反硝化,且单周期多步进水有效提高反硝化碳源补给率,从而保证脱氮效果。
下图为冬季在2010年11月到2011年2月末的进出水氨氮和总氮污染物去除效果的变化曲线:
NH4+-N和的TN去除效果
例二,大连夏家河CWSBR®污水厂运行数据(2009)
夏家河污水处理厂地处于典型的北方城市大连,四季分明。年平均气温10℃左右,其中8月最热,平均气温24℃,1月最冷,平均气温-5℃,极端最低气温可达-21℃左右。夏家河污水处理厂建于2007年3月,单机运行始于2007年11月,联机运行始于2007年11月31日,2008年1月21日调试结束,污水处理厂正式投入试运行,出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》[GB18918-2002]中的一级A标准。2009年具体运行数据如下:
图1:进出水COD/SS
图2:进出水NH3-N/TN
上图显示:
a) 2009年全年,四季水温波动状态下,进水NH4+-N在10-30mg/l范围内波动,出水始终稳定在5mg/l以下。
b) 2009年全年,无论水温、水质如何波动,出水指标COD、SS等均稳定达标。
这说明,CWSBR®工艺使系统内微生物菌群在短期内能逐渐适应气温波动运行,符合北方四季分明,低温天气较多的气候特点。
(13)低温条件下SS去除效果佳
CWSBR工艺设计计算中设计温度为8℃,已经考虑了低温运行条件下各污染物的去除状况,在水质水量一定变化范围内能够通过调整反应周期及其他运行参数使水质达标。
如果项目建设地点冬季水质水量与设计值存在较大差异(变化幅度低或高于原设计值的30%),初步设计时应进行参数校核。
除此之外,CWSBR®工艺的运行特点具有以下优势:
ü CWSBR®工艺运行机理
CWSBR®工艺能够实现这种脱氮除磷机理:缺氧-厌氧-好氧不同顺序的交替组合,而且也能够灵活简单地进行运行参数的调整,并且通过时序上的调整和各功能段状态控制(缺、厌、好)可实现脱氮除磷工艺运行机理。
传统的SBR运行状态,每天运行若干周期,每个周期通过时序调整和各时序状态的配合实现:缺氧/厌氧-好氧-沉淀-滗水,即,一个周期实现一次A2O。
CWSBR®工艺可以非常简单实现一个周期内的多次A2O,并且任意实现A2O多点进水(进水位置和进水量),不需要考虑自控阀门和管道的复杂设置和运行。
同时,依据进水情况,可以通过改变单个周期进水泵的工作次数和工作时间,来增加A2O的次数和改变每次A2O的状态。
ü SS去除率保障
SS的去除效果在不加过滤处理单元的前提下,大多数工艺目前很难达到目前要求的一级A出水要求——10mg/l,其出水SS一般在15~25 mg/l。特别是在在冬季低水温的条件下,其它工艺由于在多数情况下生化池的运行参数和工况难以进行适当的调整,难以适应冬季运行状态的变化,从而导致污泥活性的性状降低,导致沉降性能不佳。
而CWSBR®工艺的运行特点,使得SS的去处得以保障。
Ø CWSBR®工艺继承了传统SBR工艺序批式的运行模式,由于在时间上的不可逆性不存在返混现象,是理想的推流反应器,更加有利于污泥絮体的生长,提高污泥沉降性。
Ø CWSBR®工艺继承了传统SBR工艺的选择性准则,反应池存在明显的浓度梯度避免污泥膨胀的发生。
Ø CWSBR®工艺对难降解有机物降解效果好是因其在生态环境上具有多样性,具体讲可以形成厌氧、缺氧和好氧等多种生态条件,从而有利于有机物和SS的降解。
Ø CWSBR®工艺充分利用了静态沉淀原理,在沉淀过程中没有进水的扰动,属理想沉淀状态;同时出水平衡区也起到了二次沉淀的保障效果。
Ø CWSBR®工艺采用恒水位线性滗水器,对泥水分界层无扰动,且无跑泥现象;滗水器关闭呈密闭状态防止污水和污泥流入滗水器;滗水时,水流稳定,无虹吸等扰动现象。
Ø 通过灵活的进水控制和DO控制(恒水位易于控制)能够更加有效促进污泥絮体的生长,即使长期在低水温条件下运行仍然能够保证较好的污泥性状。
ü 生化系统的易调整性
而如前所述,在整个运行过程中,操作者可以很简单的调整时序组合以及各个功能段的设备工况,给微生物创造合适的生长环境,进而保证微生物的菌群充分适应各种条件的变化,个体性状良好。同时即使在夏、冬季污泥浓度相差悬殊的情况下,也能进行适当的调整,在夏、冬季来维持污泥的正常性状和功能。
ü 运行模式
CWSBR®工艺本身具有两种运行模式:旱季模式和雨季模式,当进水水量超过容积测量仪设定限值时,系统自动由旱季模式转换为雨季模式进行运行,运行工况随水量变化做出及时调整。
适当增加单个周期进水次数,提高碳源补给率和利用率。
ü CWSBR®工艺臭味控制
在污水处理过程中,不论是城市生活污水,还是各种工业污水,在处理过程中必然会产生大量的异味臭味,从而造成对大气环境的二次污染。污水处理中的异臭味主要来源于以下几个方面:
1、待处理的污水中含有易挥发的异臭味的化合物,经过设备的搅动、翻转等机械运动,使得这些化合物挥发出来,产生异臭味;
2、污水在输送、储存等过程中因微生物的作用,释放出异臭味;
3、污水在处理过程中,因工艺条件和要求造成异臭味的产生。例如,在曝气或曝氧过程中,氧气可与污水中的化合物生成有异臭味的产物;又如,在厌氧过程中,污水中的硫在微生物的作用下,生成硫化氢、硫醇和硫醚等化合物。
CWSBR®工艺同样会有臭味产生,但是根据实际项目的操作经验,反应区和平衡区几乎没有不适的异味,而控制区由于经过预处理后的污水浓度较高,散发异味,但仅在控制区附近才能闻到,控制区2米以外无明显异味。
CWSBR®工艺控制区异味可使用曝气控制,在控制区设计时使用预曝气代替搅拌器,一方面具有搅拌混匀作用,另一方面补充足够的溶解氧,使得产生硫化氢等臭味气体的厌氧反应得到抑制进而控制臭味发生。

