CN104609539A - 污水处理场曝气池排放气的处理方法 - Google Patents

污水处理场曝气池排放气的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种污水处理场曝气池排放气的处理方法，包括如下内容：将曝气池排放气分为两股，一股作为回流气通过曝气风机返回到曝气池中，回流比为50%～100%；另一股作为外排气通过废气风机进入气浮装置，多余废气进入废气处理装置，外排气量为曝气池曝气量的0～50%；当回流比不足100%时，补充空气维持曝气量不变。本发明可以保证曝气池的正常运转，增加了污染物在曝气池中的停留时间，提高了曝气池的利用率；同时减少了废气排放量，降低了废气处理装置的规模，实现废气的达标排放，具有工艺简单、建造和运行成本低等优点。

Description

污水处理场曝气池排放气的处理方法
技术领域
本发明属于废气处理领域，具体涉及一种污水处理场曝气池排放气的处理方法。
背景技术
污水处理场是炼油厂、市政设施中的重要污水处理设施。生化处理技术具有成本低、处理效果好等优点，是污水处理的重要环节。其中好氧生化处理需要对污水处理体系曝气，以实现有效的返混和供氧。随着污水处理设施的连续曝气，以及污水自身的蒸发等，曝气池上方会排放出含大量有害组分浓度较低的废气。正常情况下，该废气的总烃浓度一般为几个mg/m3，符合排放标准；但遇到非正常工况时，总烃浓度可以达到几十到几百个mg/m3。这类废气具有恶臭味道，主要来自于其中含有的活性污泥飞沫、微量硫化氢和其它含硫化合物。如果不经处理直接排放，既不符合国家的污染物排放标准，也会严重污染周围环境，对人体健康造成威胁。 
现有技术对污水处理厂曝气池产生的废气主要是采取加盖措施，防止其成规模逸散到大气中。但是，随着装置的长期运行，该废气的浓度会越来越高，逸散到大气中会污染周围环境。况且，污水处理场的排放气气量大，污染物浓度低，因此适宜的处理技术有限。传统的废气治理方法如吸附法、焚烧法、催化燃烧法、冷凝法、吸收法等处理这类低浓度废气并不经济。吸附法吸附剂用量大，再生困难，操作不稳定；焚烧法和催化燃烧法均需补充大量燃料，能耗高，经济性差；冷凝法和吸收法更不适用于此类低浓度废气。生物法净化这类废气具有运行费用低，无二次污染等优点，是处理此类废气的较为理想的处理方法，然而，生物净化法一般需要多级处理，装置规模大，净化效率也不稳定。
CN201220184273.2公开了一种三废处理池尾气综合利用方法，在曝气池上设置有一集气罩，利用风机将曝气池产生的废气收集并通过管道输送到焚烧炉内内燃烧，避免污染空气的同时，有效利用了废气的热值。但是，该发明对产生的废气全部收集后进行焚烧，处理规模和成本较大。CN200710031286.X提出采用吸收-生物联合处理方法，吸收采用通常的吸收设备，生物法也采用常用的滴滤设备，该方法可使硫化氢和氨去除率达99%以上。但是，该方法设备占地较大，对烃类物质去除率有限，不能处理非正常工况下超标的有机烃类污染物。CN01114172.7采用预处理-催化燃烧的方法，将含复杂组分的废气净化，该方法净化效率高，可满足苛刻的环保标准要求，当废气中污染物浓度很低时，需要靠电加热达到反应温度或补充燃料，能耗较大，对于环保装置而言，经济性较差。CN200610046441公开了一种恶臭废气的综合净化方法，对污水处理场排放气进行洗涤-吸附处理，吸附装置再生气进行催化燃烧处理。该方法需要结合其它高浓度有机废气的催化燃烧处理，同时吸附装置具有规模大，操作不稳定等不足。
对于在正常工况下浓度较低的污水处理场曝气池排放气，符合排放标准的可以直接排放；对于浓度较高、气量较大的排放气，一般都是全部引进专门的废气处理装置，处理达标后排放，但是存在处理规模较大的问题。而对于非正常工况下浓度不高，气量又较大的排放气，直接排放严重污染环境，进行专门处理又不经济。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种污水处理场曝气池排放气的处理方法。本发明可以保证曝气池的正常运转，增加了污染物在曝气池中的停留时间，提高了曝气池的利用率；同时减少了废气排放量，降低了废气处理装置的规模，实现废气的达标排放，具有工艺简单、建造和运行成本低等优点。 
本发明污水处理场曝气池排放气的处理方法，包括如下内容：将曝气池排放气分为两股，一股作为回流气通过曝气风机返回到曝气池中，回流比为50%～100%；另一股作为外排气通过废气风机进入气浮装置，多余废气进入废气处理装置，外排气量为曝气池曝气量的0～50%；当回流比不足100%时，补充空气维持曝气量不变。
本发明中，正常工况下，当回流比为50%时，曝气池能够维持溶解氧浓度高于溶解氧浓度上限10%。回流比和废气风机的抽气量是相关联的，都是通过溶解氧浓度来控制。针对特定的菌种和污水，为曝气池污水处理设定一个最适溶解氧DOopt（在1.0～5.0mg/L之间），当曝气池中溶解氧浓度高于DOopt的5%～10%时，排放气能够满足曝气池对溶解氧的需求，排放气全部作为回流气返回曝气池，此时回流比为100%。在开工期，排放气100%回流能够保证溶解氧浓度高于DOopt，随着曝气池的运行，氧不断被消耗，溶解氧浓度逐渐下降，当曝气池的溶解氧浓度低于DOopt时，开启废气风机抽出外排气，同时补充相应量的新鲜空气，以保证曝气池返混所需的曝气量和溶解氧浓度。控制DOopt在1.0～5.0mg/L，优选为2.0～4.0mg/L，过高或过低都会影响微生物的代谢，降低水处理的效果。
本发明中，当曝气池微生物的生长和污水浓度稳定的情况下，废气风机的抽气量保持不变。曝气池受到冲击，导致溶解氧浓度出现波动：当溶解氧浓度高于DOopt的5%～10%时，废气风机停止运行；当溶解氧浓度低于DOopt，废气风机会重新开启。根据溶解氧浓度与DOopt偏离的程度，采用快速回到DOopt的调节手段，优选采用PID调控手段，以保证曝气池溶解氧浓度快速返回到DOopt。
本发明中，废气风机可以调节抽气量，最大抽气量为曝气池设计曝气量的50%。可以通过设置变频器来调节废气风机抽气量的大小。
本发明中，废气风机抽出的外排气代替空气或与空气混合后，供给污水处理场的气浮装置利用，排出的高浓度废气进入原高浓度废气处理装置处理，例如催化氧化装置。保留气浮装置原有的供气模式，当曝气池外排气小于气浮装置所需气量时，补充空气以满足气浮装置所需气量，不影响气浮装置的正常运转；当外排气大于气浮装置所需气量时，多余的排放气进入废气处理装置。
本发明中，废气处理方法可以采用本领域常规方法，例如吸附法、吸收法等。但是，曝气池排放气有一定特殊性，污染物浓度比较低，正常情况下总烃浓度一般为几个mg/m3，符合排放标准；但是遇到非正常工况时，总烃浓度可以达到几十到几百个mg/m3；并且此类废气含有活性污泥飞沫、微量硫化氢和其它含硫化合物、氨气等，具有恶臭气味。因此，采用其他处理方法均不经济，最好采用吸附法，优选采用如下废气处理装置：设置废气处理塔，塔内部从下至上依次设置除雾段、脱硫段和烃浓度均化段，可以根据具体需要设置填料；除雾段包括上部的填料除雾层和填料除雾层下部的丝网构成，可以有效捕集水雾和拦截微生物污泥雾沫、尘粒等固体物；在除雾段上方有喷淋装置，使用工艺回用水定期对除雾床层进行清洗，避免床层堵塞。如果废气中夹带微生物量较大时，可适量加入一些杀菌剂，避免微生物粘泥影响废气处理装置的运行；清洗产生排污水可以返回污水处理场处理。脱硫段装填脱硫剂，将废气中的硫化物脱除。烃浓度均化段装填烃类浓度均化剂，将废气浓度均化处理后，使废气总烃浓度满足排放标准后排放。如果曝气池是废水脱氮曝气池，需要将脱硫段改成脱氨段，脱氨段装填脱氨剂，将废气中的氨气脱除。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、在不影响曝气池微生物生长和污染物降解的前提下，将曝气池排放气部分或全部回流，大大减少了废气排放量，降低了废气处理装置的规模；并且增加了污染物在曝气池中的停留时间，提高了曝气池的利用率，不会影响曝气池的正常运转。
2、当曝气池方法出现波动，导致溶解氧浓度发生变化，通过调控废气风机抽出的排放气的气量，同时补充相应量的新鲜空气，调控溶解氧快速返回到适宜的浓度，维持曝气池中的溶解氧浓度和返混所需的曝气量，提高了曝气池的运行稳定性和抗冲击能力。
3、将废气风机抽出的外排气供给气浮装置利用，一方面不会影响气浮装置和高浓度废气处理装置的正常运转，另一方面大大降低了低浓度废气量，降低了废气处理装置的运行负荷，延长了废气处理装置中脱硫剂和烃类浓度均化剂的使用寿命，提高了采用吸附法处理废气的装置的长期运行。
4、本发明具有工艺简单，抗污水冲击能力强，降低了废气处理装置建造和运行成本等优点。
附图说明
图1是本发明的一种工艺流程示意图；
其中：a-曝气池，b-曝气风机，c-废气风机，d-气浮装置，e-低浓度废气处理装置；1-空气，2-排放气，3-回流气，4-外排气，5-净化气，6-低浓度废气，7-剩余低浓度废气，8-高浓度废气，9-空气。
图2是本发明低浓度废气处理装置的示意图；
其中：A-低浓度废气，B-除雾段，C-脱硫/脱氨段，D-烃浓度均化段，E-排气筒，F-冲洗水，H-冲洗水排凝\排污。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明方法的技术方案和处理效果，但不构成对本发明的限制。
如图1所示，本发明污水处理场曝气池排放气的处理过程为：将曝气池a排放气2分为两股，一股作为回流气3通过曝气风机b返回到曝气池a中，回流比为50%～100%；另一股作为外排气4通过废气风机c排出，外排气量为曝气池曝气量的0～50%，当回流气量不足时补充空气1维持曝气量不变。c排出的低浓度废气6供给气浮装置d，多余的低浓度废气7则进入废气处理装置e，处理合格后的净化气5达标排放。当废气量6不能满足气浮所需气量时，补充空气9，以保证气浮装置d的正常运转。气浮装置d排放的高浓度废气8使用污水处理场现有的催化氧化装置处理达标后排放。在不影响曝气池微生物生长和污染物降解的前提下，尽可能将曝气池排放气2返回到曝气池中，使其在曝气池中循环，使回流气量为曝气池曝气量的50%～100%。
本发明中，正常工况下，当回流比为50%时，废气处理装置满负荷运转，曝气池能够维持溶解氧浓度高于溶解氧浓度上限的10%。回流比和废气风机的抽气量是相关联的，都是通过溶解氧浓度来控制。
如图2所示的废气处理装置，低浓度废气A从塔底进入，塔内部从下至上依次设置除雾段B、脱硫段C和烃浓度均化段D；除雾段B包括上部的填料除雾层和填料除雾层下部的丝网构成，可以有效捕集水雾和拦截微生物污泥雾沫、尘粒等固体物；脱硫段C装填脱硫剂，将废气中的硫化物脱除；烃浓度均化段D装填烃类浓度均化剂，将废气浓度均化处理后，使废气总烃浓度满足排放标准后通过排气筒E排放。定期清洗除雾段B，防止堵塞，冲洗水F可使用污水处理场净化回用水，冲洗水从排污G返回至污水处理场。
实施例1
某炼油企业污水处理场活性污泥曝气池曝气量为5000Nm3/h左右，经过长期运行，污泥处理废水的最适溶解氧浓度为2mg/L左右。采用本发明图1所示的流程对其排放气进行处理。根据污水和活性污泥的特性，设置曝气池的最适溶解氧浓度DOopt为2mg/L。当曝气池中溶解氧浓度高于2.2mg/L时，曝气池排放气全部回流，即回流比为100%。随着氧的消耗，水中的溶解氧浓度不断降低，当曝气池中溶解氧浓度小于2mg/L时，废气风机开始抽出部分排放气进行外排，废气风机设置变频，抽气量随着溶解氧的浓度降低而增加，使得溶解氧浓度尽快回到DOopt，最大抽气量为曝气风机的50%，即外排气量最大为2500Nm3/h，排放规模至少降低了1倍。因此，废气处理装置的最大处理量设计为2500Nm3/h，而且实际操作中很少达到最大负荷运转，正常工况下，外排气量仅为500-2000Nm3/h，运行成本也大大降低。经过长周期（超过6个月）试验表明，虽然发生非正常工况，但是通过上述控制，不会影响曝气池的长期正常运转；并且增加了污染物在曝气池中的停留时间，提高了曝气池的利用率。
废气风机抽出的外排气中含硫化物10mg/m3左右，烃类物质10~180mg/m3（正常值为30mg/m3以下，非正常工况时会达到150mg/m3）。采用本发明图1所示的流程处理，外排气供给气浮装置使用，气浮装置所需的供气量为50~300Nm3/h，气浮装置排放的高浓度废气使用现有的催化氧化装置处理达标排放。气浮装置使用后剩余的低浓度废气采用如图2所示的装置处理。除雾段可以有效捕集水雾和拦截微生物污泥雾沫、尘粒等固体物，除雾段定期使用污水处理场净化回用水喷洒清洗。脱硫段使用的脱硫剂是以无定形多羟基氧化铁为主要成分，添加特殊助剂而成的球形脱硫产品（按CN200810112428.X所述的方法制备），脱硫段体积空速为1500h-1。烃浓度均化段使用的烃类浓度均化剂是由优质炭原料并添加一定的粘合剂、助剂，经筛选成型、炭化、活化、浸渍、干燥等工艺制备的活性炭，烃浓度均化段体积空速1000h-1。
经过长周期（超过6个月）试验表明，虽然发生非正常工况，但经过本发明装置处理后排放气的硫化物浓度均低于1mg/m3，烃浓度均低于30mg/m3，排放气没有明显恶臭味道。在不影响曝气池的情况下，减小了废气处理装置的处理规模，延长了脱硫剂和烃类浓度均化剂的使用寿命，降低了运行成本。在与实施例1装填相同量的脱硫剂和烃类浓度均化剂的情况下，根据饱和容量计算，预计使用寿命为4年以上。 
实施例2
某石化污水处理场有4个生化曝气池排放气，对这4个曝气池加盖封闭处理后，排放气量为9000Nm3/h左右。经过长期运行，污泥处理废水的最适溶解氧浓度为3mg/L左右。采用本发明图1所示的流程处理。根据污水和活性污泥的特性，设置曝气池的最适溶解氧浓度DOopt为3mg/L。当曝气池中溶解氧浓度高于3.3 mg/L时，曝气池排放气全部回流，即回流比为100%。随着氧的消耗，水中的溶解氧浓度不断降低，当曝气池中溶解氧浓度小于3mg/L时，废气风机开始抽出部分排放气，废气风机设置变频，抽气量随着溶解氧的浓度降低而增加，使得溶解氧浓度尽快回到DOopt，即外排气量最大为4500Nm3/h，排气规模至少降低了1倍。因此，废气处理装置的最大处理量设计为4500Nm3/h，而且实际操作中很少达到最大负荷运转，正常工况下，外排气量仅为500-3000Nm3/h，运行成本也大大降低。经过长周期（超过6个月）试验表明，虽然发生非正常工况，但是通过上述控制，不会影响曝气池的长期正常运转；并且增加了污染物在曝气池中的停留时间，提高了曝气池的利用率。
废气风机抽出的外排废气中含硫化物10mg/m3左右，烃类物质10~180mg/m3（正常值为30mg/m3以下，非正常工况时会达到150mg/m3）。该股低浓度废气采用本发明图2所示的流程处理，外排气供给气浮装置使用，气浮装置所需的供气量为50~300Nm3/h，气浮装置排放的高浓度废气使用现有的催化氧化装置处理达标排放。气浮装置使用后剩余的低浓度废气采用如图2所示的装置处理。除雾段可以有效捕集水雾和拦截微生物污泥雾沫、尘粒等固体物，除雾段定期使用污水处理场净化回用水喷洒清洗。脱硫段使用羟基氧化铁脱硫剂（按CN200810112428.X实施例1所述的方法制备），脱硫段体积空速为1800 h-1。烃浓度均化段使用的烃类浓度均化剂是由优质炭原料并添加一定的粘合剂、助剂，经筛选成型、炭化、活化、浸渍、干燥等工艺制备的活性炭，烃浓度均化段体积空速1600 h-1。
经过长周期（超过6个月）试验表明，虽然发生非正常工况，但经过本发明装置处理后排放气的硫化物浓度均低于1mg/m3，烃浓度均低于30mg/m3，排放气没有明显恶臭味道。在不影响曝气池的情况下，减小了废气处理装置的处理规模，延长了脱硫剂和烃类浓度均化剂的使用寿命，降低了运行成本。在与实施例3装填相同量的脱硫剂和烃类浓度均化的情况下，根据饱和容量计算，预计使用寿命为4年以上。
比较例1
某炼油企业污水处理场活性污泥曝气池曝气量为5000Nm3/h左右，外排气量为5000Nm3/h，含硫化物10mg/m3左右，烃类物质10~180mg/m3（正常值为30mg/m3以下，非正常工况时会达到150mg/m3），直接进入废气处理装置处理，废气处理装置的设计规模最小为5000Nm3/h，运行规模和运行成本均较大。采用如图2所示的装置处理，除雾段可以有效捕集水雾和拦截微生物污泥雾沫、尘粒等固体物，除雾段定期使用污水处理场净化回用水喷洒清洗。脱硫段使用的脱硫剂是以无定形多羟基氧化铁为主要成分，添加特殊助剂而成的球形脱硫产品（按CN200810112428.X所述的方法制备），脱硫段体积空速为1500h-1。烃浓度均化段使用的烃类浓度均化剂是由优质炭原料并添加一定的粘合剂、助剂，经筛选成型、炭化、活化、浸渍、干燥等工艺制备的活性炭，烃浓度均化段体积空速1000h-1。经过长周期（超过6个月）试验表明，根据饱和容量计算，脱硫剂和烃类浓度均化剂预计使用寿命仅为2年。

Claims (10)

1.一种污水处理场曝气池排放气的处理方法，其特征在于包括如下内容：将曝气池排放气分为两股，一股作为回流气通过曝气风机返回到曝气池中，回流比为50%～100%；另一股作为外排气通过废气风机进入气浮装置，多余废气进入废气处理装置，外排气量为曝气池曝气量的0～50%；当回流比不足100%时，补充空气维持曝气量不变。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：正常工况下，当回流比为50%时，曝气池能够维持溶解氧浓度高于溶解氧浓度上限的10%。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：针对特定的菌种和污水，为曝气池污水处理设定一个最适溶解氧DOopt，当曝气池中溶解氧浓度高于DOopt的5%～10%时，排放气全部作为回流气返回曝气池，此时回流比为100%；当曝气池的溶解氧浓度低于DOopt时，开启废气风机抽出外排气，同时补充相应量的新鲜空气，以保证曝气池返混所需的曝气量和溶解氧浓度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：控制DOopt在1.0～5.0mg/L。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：当曝气池微生物的生长和污水浓度稳定的情况下，废气风机的抽气量保持不变；当曝气池出现波动，导致溶解氧浓度发生变化：当溶解氧浓度高于DOopt的5%～10%时，废气风机停止运行；当溶解氧浓度低于DOopt，废气风机会重新开启。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：废气风机可以调节抽气量，最大抽气量为曝气池设计曝气量的50%。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：通过设置变频器来调节废气风机抽气量的大小。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：废气风机抽出的外排气，可以代替空气或与空气混合后，供给污水处理场的气浮装置利用，排出的高浓度废气进入原高浓度废气处理装置处理。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：保留气浮装置原有的供气模式，当曝气池外排气小于气浮装置所需气量时，补充空气以满足气浮装置所需气量；当外排气大于气浮装置所需气量时，多余的排放气进入废气处理装置。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：采用如下废气处理装置：设置废气处理塔，塔内部从下至上依次设置除雾段、脱硫段和烃浓度均化段，根据具体需要设置填料；除雾段包括上部的填料除雾层和填料除雾层下部的丝网构成，可以有效捕集水雾和拦截微生物污泥雾沫、尘粒等固体物；脱硫段装填脱硫剂，将废气中的硫化物脱除；烃浓度均化段装填烃类浓度均化剂，将废气浓度均化处理后；如果曝气池是废水脱氮曝气池，需要将脱硫段改成脱氨段，脱氨段装填脱氨剂，将废气中的氨气脱除。
CN201310537901.XA 2013-11-05 2013-11-05 污水处理场曝气池排放气的处理方法 Active CN104609539B (zh)

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