美國(guó)加州San Jose污水處理廠改造案例
3.1污水處理廠介紹
3.2污水處理廠改造
San Jose污水處理廠處理規(guī)模為541 000 m3/d，采用常規(guī)二級(jí)活性污泥處理工藝，處理加州舊金山南海灣硅谷等地區(qū)的生活污水和工業(yè)廢水。污水處理的季節(jié)變化很大，原因在于季節(jié)性的水果和蔬菜罐裝工業(yè)的生產(chǎn)，每年8月下旬至9月，污水處理廠的有機(jī)負(fù)荷要比平時(shí)增加一倍，冬天的雨季高峰流量也是影響因素。夏季罐裝加工對(duì)污水處理廠的負(fù)荷和操作運(yùn)行帶來(lái)的影響尤為明顯。
污水處理廠的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求月平均出水BODs和TSS均低于10 mg/L，消毒后出水達(dá)到加利福尼亞州第22條文的規(guī)定，即濁度小于2 NTU，細(xì)菌總數(shù)小于2.3個(gè)/100 mL，氨氮低于5 mg/L.
由于夏季罐頭加工產(chǎn)生的沖擊負(fù)荷，活性污泥系統(tǒng)發(fā)生絲狀菌引起的污泥膨脹，導(dǎo)致進(jìn)入硝化反應(yīng)池的污泥超過(guò)其負(fù)荷，出水ss濃度太高，直接影響了過(guò)濾階段的處理效果，使出水水質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)排放標(biāo)準(zhǔn)。為防止污泥膨脹的再次發(fā)生，需要對(duì)污水處理廠進(jìn)行改造。
3.2.1污水處理廠分析
經(jīng)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致污泥膨脹的首要原因是有機(jī)負(fù)荷的突然增加，使普通曝氣池的供氧量不足，在Do濃度較低的條件下，絲狀菌生長(zhǎng)引起污泥膨脹。
對(duì)污水處理廠的運(yùn)行分析發(fā)現(xiàn)，氮源不足和由于進(jìn)水管道中的厭氧條件產(chǎn)生二氧化硫也是導(dǎo)致污泥膨脹的因素；同時(shí)，活性污泥系統(tǒng)的有機(jī)負(fù)荷相對(duì)偏高，特別是在水力高峰負(fù)荷下，常規(guī)活性污泥系統(tǒng)和硝化處理系統(tǒng)間的水力條件受限；另外，污泥儲(chǔ)存后沒(méi)有考慮最終處置，影響生物系統(tǒng)的排泥。因此，為了控制污泥膨脹，完善污水處理廠的水力條件，保證處理工藝、設(shè)備和電氣系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，污水處理廠須進(jìn)行一系列的改造。改造工程一次規(guī)劃分期實(shí)施，分為近期、中期和遠(yuǎn)期三階段進(jìn)行。
3.2.2近期改造措施
近期改造的目標(biāo)是控制污泥膨脹，穩(wěn)定運(yùn)行以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。主要措施是采用能快速安裝快速使用的一些設(shè)備，雖然這些設(shè)備的運(yùn)行成本較高，但運(yùn)行穩(wěn)定。近期改造的主要內(nèi)容有：
（1）提高供氧能力。增設(shè)了一套純氧供氧系統(tǒng)，包括液態(tài)氧儲(chǔ)存池、蒸發(fā)器、微孔曝氣器、風(fēng)量計(jì)和自控設(shè)備等，這些設(shè)備只在在高峰季節(jié)原有設(shè)備供氧不足時(shí)使用。運(yùn)行后由于運(yùn)行費(fèi)用較高，增設(shè)鼓風(fēng)機(jī)以增加供氧量。
?。?）投加氮源。安裝了一套氨水系統(tǒng)，補(bǔ)充污水中缺乏的氮源，有利于曝氣池中微生物的生長(zhǎng)。在實(shí)際運(yùn)行中，氮源并不需要連續(xù)投加，只在夏季罐頭加工季節(jié)時(shí)投加。罐裝工廠每天工作16 h，產(chǎn)生的廢水由于有機(jī)物含量高，需要補(bǔ)充額外的氮源，而在停產(chǎn)的8 h內(nèi)廢水的營(yíng)養(yǎng)物濃度足夠維持微生物的正常生長(zhǎng)。
?。?）初沉池投加化學(xué)藥劑。通過(guò)投加三氯化鐵降低后續(xù)活性污泥系統(tǒng)的有機(jī)物負(fù)荷和需氧量，同時(shí)鐵離子能與污水中的硫化物發(fā)生沉淀反應(yīng)，降低后續(xù)活性污泥系統(tǒng)的硫化氫負(fù)荷。
?。?）污泥加氯處理。在回流污泥前進(jìn)行加氯處理，可有效地抑制絲狀菌的生長(zhǎng)，防止污泥膨脹。氯的投加劑量和投加點(diǎn)對(duì)絲狀菌的去除效果和活性污泥絮體的影響差別較大，根據(jù)試驗(yàn)分析，確定在回流污泥泵進(jìn)水口處加氯能獲得較好的混合效果，加藥量根據(jù)每日的微生物鏡檢情況確定。
?。?）濾池改造。首先對(duì)濾池的進(jìn)水部分進(jìn)行改造，減少反沖洗過(guò)程中濾料的流失，其次，增加濾池反沖洗水處理系統(tǒng)，包括調(diào)節(jié)池、化學(xué)混凝和沉淀，處理后的出水排至濾池進(jìn)水端或直接排放。
3.2.3中遠(yuǎn)期改造措施
中期改造將逐步更換近期改造中一些運(yùn)行成本高的設(shè)施，并保持541 000 1113/d的污水處理量和達(dá)標(biāo)排放；遠(yuǎn)期的改造目標(biāo)是淘汰高能耗、低效率的設(shè)備，包括運(yùn)行不穩(wěn)定、耐用性較差的污泥處理設(shè)備，并擴(kuò)建污水處理廠規(guī)模至632 000 m3/d.中期和遠(yuǎn)期改造所需增加的主要設(shè)施有：
（I）常規(guī)二級(jí)處理系統(tǒng)改造。普通曝氣池后增加新的二沉池，新增鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備，替代原有備用的純氧供氣系統(tǒng)，更換空氣擴(kuò)散系統(tǒng)設(shè)備。
（2）深度處理系統(tǒng)改造。增建二級(jí)處理后續(xù)的硝化系統(tǒng)，包括硝化曝氣池和沉淀池。
?。?）水力改造。將原有的一個(gè)污泥儲(chǔ)泥池改造為初沉池出水調(diào)節(jié)池，并新建初級(jí)處理出水提升泵房，這樣初沉出水可超越至深度處理的硝化池，在二級(jí)處理的有機(jī)負(fù)荷過(guò)高時(shí)，工藝運(yùn)行更具靈活性和穩(wěn)定性；改造廠內(nèi)其他泵房，增加新泵和相應(yīng)的電氣儀表設(shè)備。
?。?）二級(jí)處理進(jìn)水方式改為多點(diǎn)進(jìn)水。該模式下污水處理廠的運(yùn)行工藝更具靈活性，抗沖擊負(fù)荷能力大大增強(qiáng)。
?。?）改造和更換廠內(nèi)的機(jī)械和電氣設(shè)備，使系統(tǒng)的運(yùn)行更加安全穩(wěn)定。
?。?）擴(kuò)建污泥厭氧消化系統(tǒng)。
?。?）污泥最終處置。儲(chǔ)泥池內(nèi)的污泥在夏天進(jìn)行干化處理，干化后運(yùn)至填埋場(chǎng)。
各項(xiàng)改造工程在10年內(nèi)陸續(xù)完成，改造后的污水處理廠運(yùn)行更可靠，處理能力和出水水質(zhì)得到改善。通過(guò)改造，污水處理廠的處理能力提高到632 000 m3/d，并且出水水質(zhì)一直達(dá)標(biāo)。