申请日2014.04.01
公开(公告)日2015.05.13
IPC分类号C02F1/66; C02F3/30; C02F3/34; C02F9/14
摘要
一种应对异常进出水水质的污水处理系统应急调控方法，首先判断污水处理厂是否即将受到异常进水的冲击;其次判断出水水质指标是否属于异常出水;若检测某时段将有异常进水，根据不同的超标情况，调整运行工况;若检测某时段有异常出水，则启动应急药剂投加，及时改善处理效果。该方法依据污水厂异常进水，通过调节工艺控制参数降低进水冲击对污水处理系统的冲击，依据污水厂异常出水，通过投加应急药剂及时恢复系统功能的总体调整思路;充分利用在线监测数据，进行前馈和反馈的实时控制。投资少，可以有效应对进水冲击负荷，快速提升和恢复系统处理效果，最大限度地发挥污水处理设施的处理能力，提高达标率。
权利要求书
1.一种应对异常进出水水质的污水处理系统应急调控方法，其特征是，包括如下步骤：
(1)首先，判断污水处理厂是否即将受到异常进水的冲击;所述异常进水是指进水的COD或KN浓度连续4小时及以上的时间超过设计进水指标20%以上、pH值小于5.5或大于10以及有毒害作用的污染物超标;
(2)其次，判断出水水质指标是否属于异常出水，所述异常出水是指出水COD、NH3-N或TN浓度超过设计出水指标或日均值升高幅度超过15%;
(3)若检测某时段将有异常进水，根据不同的超标情况，调整运行工况，具体控制措施如下表所示：
在上述应急措施中，按照进水COD和KN污染负荷的增加量确定增加的曝气量，增加的曝气量m3/分钟=0.3*进水增加的COD量kg/小时+1.2*进水增加的KN量kg/小时，具体通过DO的检测值进行控制;按照进水COD和KN污染负荷的增加量确定污泥回流量，增加的污泥回流量m3/h=设计污泥回流量m3/小时*(进水COD浓度增加值/设计COD浓度+进水KN浓度/设计KN浓度);按照进水KN浓度增加量确定混合液回流量，增加的混合液回流量m3/小时=设计混合液回流量*进水KN浓度增加值/设计KN浓度;按照进水pH值的变化确定酸碱投加量，将进水pH值控制在6-9;但当进水COD或TN 浓度连续4小时及以上超标40%以上，或pH值小于5或大于10.5，或由于有毒污染物超标导致系统处理效果下降时，应在不破坏污水处理系统处理能力的前提下控制进水量;
(4)若检测某时段有异常出水，则启动应急药剂投加，及时改善处理效果，具体控制措施如下表所示：
异常情况应急措施
出水COD异常投加活性炭和生物菌剂Ⅰ
出水氨氮异常投加生物菌剂Ⅱ
出水TN异常投加生物菌剂Ⅲ
其中，生物菌剂Ⅰ是光合细菌、酵母菌、醋酸杆菌、枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌按数量比例1:2:1:2:1的混合物，有效菌≥50亿/毫升;生物菌剂Ⅱ是硝酸菌和亚硝酸菌按数量比例3:1～5:1的混合物，有效菌≥30亿/毫升;生物菌剂Ⅲ是假单胞菌、土壤杆菌、产碱杆菌和脱氮硫杆菌按数量比例3:2:1:1的混合物，有效菌≥30亿/毫升;
在上述措施中，活性炭采用连续投加的方式，投加时间等于废水在曝气池内的停留时间;每小时投加量kg=0.004*COD超标值mg/l*每小时进水量m3，具体投加量根据出水指标适时调整;
生物菌的种类和投加量按照出水异常指标确定;当COD超标时，投加生物菌剂Ⅰ，投加总量kg=0.0012*COD超标值mg/l*一天的进水量m3 ，连续投加时间3-5天;当氨氮异常时，投加生物菌剂Ⅱ，投加总量kg=0.0025*氨氮超标值mg/l*一天的进水量m3，连续投加时间3-5天;当氨氮正常但总氮超标时，投加生物菌剂Ⅲ，投加总量kg=0.0015*总氮超标值mg/l*一天的进水量m3，连续投加时间3-5天;具体投加量按照超标浓度和要求的系统恢复时间确定。
说明书
一种应对异常进出水水质的污水处理系统应急调控方法
技术领域
本发明涉及一种用于对污水处理设施应对进水水质冲击及处理效果异常的应急调控方
法，属于污水处理技术领域。
背景技术
城镇污水处理厂是对进入城镇污水收集系统的污水进行净化处理的工厂，进入城镇污水收集系统的污水包括城镇居民生活污水，机关、学校、医院、商业服务机构及各种公共设施排水，以及允许排入城镇污水收集系统的工业废水和初期雨水等。目前根据来水水质及处理要求的不同，污水处理厂处理工艺虽然略有差异，但一般都分为三级：1.一级处理(又称初级处理)，处理对象是污水中的漂浮物和悬浮物，包括筛滤截留法(筛网、格栅过滤)，重力分离法(沉砂池、沉淀池、隔油池、气浮池等);2.二级处理，以好氧生物代谢的方式去除污水中污染物，使其各项指标达到要求：比如活性污泥法、生物膜法等;3.三级处理(又称深度处理)，弥补二级处理的欠缺，可使用化学、物理化学以及生物方法：比如中和法、人工湿地法等。现有城镇污水处理厂的运行统计结果显示，虽然绝大多数时间，污水厂出水水质指标能够满足排放标准的要求，但一年中往往会有几次或更多频次出现水质恶化、不能满足排放标准要求的状况，且水质一旦恶化，往往需要较长的恢复时间。分析原因，一是由于随着城市的快速发展，城镇污水处理厂接纳污水的范围发生了变化，部分地区工业废水比例增加，特别是一些企业较多的城镇，工业废水的比例往往超过50%以上。这些工业废水在排入污水收集系统前先在企业内进行预处理以满足污水厂的接管要求，因此这些废水虽然污染物浓度已大幅降低，但其水质与生活污水相比，通常具有生化性较差、营养成分比例失调、无机盐含量较高等特点，且由于企业自身工艺生产的变化及污水处理设施不正常运行，以及初期雨水引入等原因，造成进入污水厂的混合污水水质波动较大，甚至含有对污水厂生物处理系统有毒害和抑制作用的物质，严重影响了污水处理厂的正常运行。
二是由于温度等外部环境的变化、工艺操作的失误以及污水处理设施故障导致的生物系统失衡，造成出水水质恶化。
应对上述问题，现有研究大部分集中在通过对总进水口的在线监测判断来水是否异常，并通过减少进水、设置事故池、优化工艺参数或通过放大曝气池容积等方面应对事故排水的冲击，均没有涉及应对异常出水水质的应急处理和水质恢复问题。CN102815788A公开了一种《CASS工艺应对异常进水水质冲击的应急调控方法》，包括如下步骤：根据安装在CASS工艺(周期循环活性污泥法，又称为循环活性污泥工艺，即在SBR(序批式间歇活性污泥法)池内进水端增加了一个生物选择器，实现了连续进水，污水处理厂总进水口的在线检测，判断CASS反应池是否即将受到异常进水的冲击;若检测某时段有异常进水进入CASS反应池，则根据进水流量调整处于或即将进入进水阶段的CASS反应池至所能实现的最低的充水比(f)和最高的污泥回流比(R)，以营造最大的缓冲能力;再根据异常进水的水质特性控制处于或即将进入进水阶段的CASS反应池一个运行周期内进水、曝气、沉淀和滗水四个阶段的时间分配和对应的溶解氧浓度水平;若为正常情形，则按正常模式运行。该方法仅对CASS工艺运行方法进行调整，对异常进水水质冲击的应急调控效果不理想，不能及时恢复系统功能。
发明内容
针对现有城镇污水处理技术存在的不能很好的应急处理进水冲击负荷，以及水质恶化后不能及时恢复的问题，本发明提供一种调控效果好、能够及时恢复污水处理系统功能的应对异常进出水水质的污水处理系统应急调控方法。
本发明应对异常进出水水质的污水处理系统应急调控方法，包括如下步骤：
(1)首先，判断污水处理厂是否即将受到异常进水的冲击(即检测某时段是否有高有机浓度、高含氮污水或有毒害作用的污水流入污水处理厂);所述异常进水是指进水的COD(有机物)或KN(凯氏氮)浓度连续4小时及以上的时间超过设计进水指标20%以上、pH值小于
5.5或大于10以及有毒害作用的污染物(含有重金属等)超标;
(2)其次，判断出水水质指标是否属于异常出水，所述异常出水是指出水COD(有机物)、NH3-N(氨氮)或TN(总氮)浓度超过设计出水指标或日均值升高幅度超过15%;
(3)若检测某时段将有异常进水(高有机浓度、高含氮污水或有毒害作用的污水进入污水处理厂)，根据不同的超标情况，调整运行工况，具体控制措施如下表所示：
异常情况 应急措施进水COD异常 增大曝气量和污泥回流量，控制进水量进水KN异常 增大曝气量、污泥回流量和混合液回流量，控制进水量进水pH值异常 投加酸碱调整pH值，控制进水量进水有毒物质超标 控制进水量在上述应急措施中，按照进水COD和KN污染负荷的增加量确定增加的曝气量，增加的曝气量(m3/min)=0.3*进水增加的COD量(kg/小时)+1.2*进水增加的KN量(kg/小时)，具体通过DO的检测值进行控制;按照进水COD和KN污染负荷的增加量确定污泥回流量，增加的污泥回流量(m3/h)=设计污泥回流量(m3/小时)*(进水COD浓度增加值/设计COD浓度+进水KN浓度/设计KN浓度);按照进水KN浓度增加量确定混合液回流量，增加的混合液回流量(m3/小时)=设计混合液回流量*进水KN浓度增加值/设计KN浓度;按照进水pH值的变化确定酸碱投加量，将进水pH值控制在6-9;但当进水COD或TN浓度连续4小时及以上超标40%以上，或pH值小于5或大于10.5，或由于有毒污染物超标导致系统处理效果下降时，应在不破坏污水处理系统处理能力的前提下控制进水量;
(4)若检测某时段有异常出水，则启动应急药剂投加，及时改善处理效果，具体控制措施如下表所示：异常情况 应急措施出水COD异常 投加活性炭和生物菌剂Ⅰ出水氨氮异常 投加生物菌剂Ⅱ出水TN异常 投加生物菌剂Ⅲ其中，生物菌剂Ⅰ是光合细菌、酵母菌、醋酸杆菌、枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌按数量比例1:2:1:2:1的混合物，有效菌≥50亿/毫升;生物菌剂Ⅱ是硝酸菌和亚硝酸菌按数量比例3:1～5:1的混合物，有效菌≥30亿/毫升;生物菌剂Ⅲ是假单胞菌、土壤杆菌、产碱杆菌和脱氮硫杆菌按数量比例3:2:1:1的混合物，有效菌≥30亿/毫升;在上述措施中，活性炭采用连续投加的方式，投加时间等于废水在曝气池内的停留时间;每小时投加量(kg)=0.004*COD超标值(mg/l)*每小时进水量(m3)，具体投加量根据出水指标适时调整;
生物菌的种类和投加量按照出水异常指标确定;当COD超标时，投加生物菌剂Ⅰ，投加总量(kg)=0.0012*COD超标值(mg/l)*一天的进水量(m3)，连续投加时间3-5天;当氨氮异常时，投加生物菌剂Ⅱ，投加总量(kg)=0.0025*氨氮超标值(mg/l)*一天的进水量(m3)，连续投加时间3-5天;当氨氮正常但总氮超标时，投加生物菌剂Ⅲ，投加总量(kg)=0.0015*总氮超标值(mg/l)*一天的进水量(m3)，连续投加时间3-5天;具体投加量按照超标浓度和要求的系统恢复时间确定。相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提出依据污水厂异常进水，通过调节工艺控制参数降低进水冲击对污水处理系统的冲击，依据污水厂异常出水，通过投加应急药剂及时恢复系统功能的总体调整思路;充分利用pH、DO、MLSS、COD、NH3-N等在线监测数据，进行前馈和反馈的实时控制。
(2)基于进水冲击的特性(高COD、高KN、酸碱废水、含有毒有害物质)和效应分析的结论，系统地提出了控制进水、曝气、混合液和污泥回流等具体措施;同时也根据出水水质特性(出水COD、氨氮、TN的异常指标)，提出了投加各种应急药剂的具体措施。
(3)本发明在污水处理厂现有设施的基础上，仅增加应急药剂制备和投加装置，投资少，但能提高系统的抗冲击负荷能力，当出水异常时能尽快恢复处理效率，而进水异常等因素对出水达标排放的干扰是污水处理厂普遍面临的生产问题，因此本发明提出的方法具有很强的可推广性和实用性，可在城镇污水处理厂中进行推广。
综上，本发明提供的应急运行方法和模式，可以有效应对进水冲击负荷，快速提升和恢复系统处理效果。以调整工艺参数应对来水变化，以投加应急药剂应对出水水质异常为核心，在效应分析的基础上依托前馈-反馈控制有效地进行调控，改变了现有设计一味增大系统保险系数或单一的通过减少进水应对冲击负荷的的操作模式。在调整曝气量、污泥回流量、混合液回流量、系统pH值和进水量等方面针对进水冲击特性进行调整，可充分利用生化反应池的缓冲和处理能力，降低水质冲击对生物系统的破坏性影响;采用投加应急药剂提高系统处理效果和环境耐受力，加快系统恢复速度，最大限度地发挥污水处理设施的处理能力，提高达标率。