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污水生物处理工艺预警及优化技术

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-10-24 04:27  环保联盟   浏览次数:81
内容摘要:公司和交易概述  标的公司成立于1995年,总部位于加拿大,已有逾20年的从业经验,产品用户主要有全球大型水务公司、化工、石油

公司和交易概述

  标的公司成立于1995年,总部位于加拿大,已有逾20年的从业经验,产品用户主要有全球大型水务公司、化工、石油、第三方检测、科研机构及高校等,包括BASF、苏伊士、陶氏化学、威立雅、凯米拉、SGS等企业均为公司的长期客户。

  该公司希望拓展中国市场,将此产品和技术思路引入中国,合作方式主要是寻找产品代理或终端用户。

  产业背景

  2017年水处理领域PPP涉及金额超千亿,随着"打包"治理的兴起,大额PPP订单也层出不穷。截至2017年9月末,全国PPP综合信息平台项目管理库项目数达到14220个,涉及金额17.8万亿元,且有愈演愈烈的趋势。而大型水务企业如东方园林、碧水源等所接订单总额(牵头接单或作为共同体接单)也已超百亿。接下来几年是PPP项目加速落地的重要时期,对于政府来说,PPP的本质是引入市场的机制和私人部门的力量,解决融资问题和提升项目运营管理效率。因此,多部政策规定将PPP项目的运营绩效作为社会资本方取得回报的依据,政府可根据评价结果支付或扣减费用。对于企业来说,因PPP项目涉及公共服务,无法通过高价来攫取利润,所以优化工艺、降低运营成本和获得政府补贴是保证投资回报率的关键。因此,未来“运营为王”的理念必将成为重要趋势。

  行业痛点

  生物法作为污水处理系统中去除BOD、COD、氮和磷的主要步骤之一,其反应池的稳定性很大程度上决定了下游出水的质量。基于活性污泥法污水处理的工艺控制主流思路建立在污泥总浓度(MLSS)的数据上,而并不是管理污泥中具有生物活性的部分微生物的浓度(混合液活性挥发性悬浮物浓度,MLAVSS),而MLAVSS的浓度才真正决定了生物池是否能达到设计的污水处理效果,这一控制思路发展的受限主要是因为早期检测技术的挑战。数据显示,在一些运行不良的反应池中,MLAVSS的浓度可能只有MLSS的10%,那就意味着只有10%的污泥真正起到了去除BOD、COD的作用,剩余90%的污泥主要为死细胞和惰性颗粒物,它们的存在增加了系统的额外曝气和循环的负担。市场上常见的一些曝气池的生物增强/生物酶类添加剂产品的,其主要效果之一就是维持/提高MLAVSS的浓度,降低MLSS,从而优化曝气池性能。若可以直接管理曝气池内的MLAVSS浓度,利用MLAVSS浓度来直观地衡量生物池的性能,便可以更精准地进行反应池的工艺优化,带来降低MLSS浓度、节约曝气成本、降低系统污泥总量等等好处。


  工业污水处理厂由于上游工艺的调整、原材料的变化、或者产品生产的轮换会带来入水水质不均一和水量波动等等影响,对污水处理的工艺控制要求相对较高。若通过出水水质进行系统性能监控,其调节反馈周期依赖于污水的水里停留时间,有时候可长达24-48小时。当从出水样品检测得出水质超标时,通常对于生物池的负面影响已经造成,需要较长时间和较高成本的补救措施。若可以实现对入水毒性进行实时监测和预警,在对微生物的伤害造成前立即采取调整措施,可以更有效的维持稳定出水水质和优化运营成本。另外,污泥膨胀受温度、pH、溶解氧、污泥负荷等工艺参数的综合影响,有很强的季节性,一旦发生难以控制,因此有效的污泥膨胀的预警也是日常运营的一个关注点。

  市场应用

  标的公司的产品可适用于市政和工业生物法污水处理工艺的日常运营管理和工艺优化。在工艺优化方面,可以通过监测反应池中活性微生物浓度来优化和管理生物池的性能。通过建立基于MLAVSS的生物池工艺调控基线,调节ABR参数(活性生物量比例,MLAVSS/MLSS)可实现:

  MLSS浓度优化,在维持反应池出水水质不变的情况下,可降低MLSS高达40%,降低曝气成本;

  降低系统污泥总量,优化SRT, 维持较好的污泥健康度,节省污泥泵费用, 优化污泥负荷

  优化工艺控制的溶氧浓度和营养物质浓度

  环境压力测试

  在毒性预警和问题解决方面,该产品可支持:

  实时反馈入水污水毒性,实现预警、快速响应和调整,有效预警降低生物池的受伤害和重启风险,节省补泥和添加试剂等调整/修复费用

  可比SVI提前1-1.5个SRT预警污泥膨胀的产生

  运行不良的污水处理厂的自我检测

  测量生物膜上的微生物浓度

  直观检测生物增强类添加剂的使用效果

  协助生物池重启过程的控制

  技术概述

  标的公司的技术通过定量检测水体中的ATP(三磷酸腺苷)浓度,计算和管理MLAVSS来提供污水运营优化和管理的参考数据。该创新思路弥补了传统污水处理运营体系里以MLSS浓度作为管理对象无法区别活性和非活动细胞的缺陷。从检测角度来说,目前市场的活性微生物快速检测仪主要用于饮用水及食品饮料安全领域中的微生物总数的检测,而应用于污水处理领域活性微生物浓度的快速检测仍属空白。


  技术原理

  所有生命体细胞中都含有ATP,样品中ATP浓度的测定可以直接反映微生物的浓度及活性。水体中ATP包括胞内ATP,即生命体细胞中含有的ATP,及胞外ATP,即凋亡微生物释放出溶解于水中的ATP,通过分别测得总ATP和胞外ATP浓度,即可得到胞内ATP含量,从而计算出活性微生物浓度。


  通过检测和计算,可以得到4个体现曝气池微生物反应性能的有效数据,包括:

  细胞ATP(cATP™)——代表活性微生物中的ATP浓度,这个数据直接指示活性微生物数量,可用来换算MLAVSS浓度;

  微生物威胁指数(BSI™)——表示污水毒性对微生物造成的威胁。

  活性生物量比例(ABR™)——代表生物反应器中活性微生物和总悬浮物固体的比例,优化ABR可带来一系列的降低曝气成本和提高污泥健康度等益处。

  膨胀絮凝物ATP(s-fbATP™)——代表膨胀絮凝物中微生物的ATP 浓度,此方法可以提供污泥膨胀的早期预警,让运营者可以比SVI更提前预知污泥膨胀的发生可能。

  该测试可以在污水处理现场或实验室完成,耗时仅几分钟。通过简单计算得到 cATP、BSI 和ABR 值即可以准确知晓微生物的实时状况。当生物池运行在较好状态时,cATP 保持相对稳定,BSI 达到最小,ABR最大。如在污水处理厂日常运营中定期采集以上参数,建立特点站点的微生物活性基线和波动曲线范围,不仅可以准确地得到真实的微生物生长状况,优化运营管理;同时该数据还可以成为未来工艺复制和多点布局的有效参考。同时,该公司的技术人员和云端分析也可提供远程支持和经验数据库。

  产品简介

  整套解决方案包括现场快速检测设备(PhotonMaster™ Luminometer)和多种检测试剂(QG21W™等)、手机APP数据处理、云端数据存储、分析和决策建议一套工作流程。


  全套检测产品图示

  检测试剂包括:

  QuenchGone21 Wastewater (QG21W™):可用于厌氧、好氧生物处理, MBR等市政污水生物处理系统。

  QuenchGone21 Industrial (QG21I™):用于固体颗粒含量较高的工业废水处理工艺污水检测,包括造纸废水、食品废水处理工艺污水等。

  QuenchGone21 Specialty (QG21S™):用于化工废水等特殊工业废水检测,包括印染、矿业、个人护理品废水处理系统等。

  Deposit & Surface Analysis (DSA™): 用于测试生物膜表面的活性微生物浓度,包括 MBBR、固定生物膜等工艺的微生物生长控制。


  检测试剂图示

  经济性分析

  假设某10万吨市政污水处理厂纳入标的公司的技术进入日常管理的策略,强化污水预警能力和优化运行工艺,如初始生物曝气池MLSS为4000 mg/L(ABR=15%)。通过执行优化策略,在保持MLAVSS不变的情况下,提高ABR至20%(降低MLSS至3000mg/L)。由于MLSS的降低,其曝气池溶氧效率可提高约9%。假设每吨水的处理电费为0.15元,如曝气池的耗电量占污水处理厂的50%,仅每年的曝气电费一项节省即为24.6万元。

  应用案例

  1. 炼油厂污水处理毒性预警和运营

  美国某公司炼油厂的污水处理厂处理量为2725吨每天,污水经过预处理后流入生物池进入二级处理,入水COD 882mg/L, MLSS 2300-3100 mg/L。运营时,在污水混合前,通过从不同的污水蓄水池和混合入水口取样并分析其BSI指数,定位明显毒性较大的污水来源(明显大于RAS的BSI指数, 即大于52%),提前采取混合稀释策略降低毒性。


  同时,因为出水COD浓度和曝气池cATP浓度有较好的负相关性,通过测量曝气池中的cATP浓即可以准确的提前预测出水COD的波动情况,这一数据可以比实际测得的出水COD数据提前1-3天获得曝气池的微生物工作状态,为快速响应和提前调节提供可能。


  出水COD和cATP浓度的负相关性

  2. 造纸厂污水处理污泥膨胀预警

  某加拿大造纸厂由于工艺的频繁调整和入水的波动大,其污水处理厂的出水稳定性长期受丝状菌膨胀影响,活性污泥的SVI和SSVI长期偏高,运营中采用常规取样检测SVI指数,并投氯杀菌缓解污泥膨胀。而采用标的公司的污泥膨胀试剂进行预警之后,对比数据显示:通过监测污水中fbATP(丝状菌的ATP)浓度,可提前15天(1-1.5个SRT)观测到污泥膨胀的发生,有效实现污泥膨胀的早期预警。

  SVI和fbATP数据的对比

  3. 市政污水处理系统污泥总量优化

  某市政污水处理厂活性污泥工艺受到污泥膨胀的影响而运营不良,曝气池TSS浓度高达7000mg/L左右,从而导致SRT偏高,F/M 偏低。利用标的公司的技术进行诊断发现, 曝气池中的AVSS浓度不足800mg/L, ABR为9%左右,远低于推荐活性污泥工艺ABR参考值25%。 采用间隔为6天的连续两次的污泥冲洗策略,从系统中排出多余的污泥,同时每日取样监测MLAVSS浓度,通过两周的工艺调整,其系统的TSS降低至4800 mg/L, ABR达到25%,系统总污泥量降低33%。


  连续两周污泥总量优化的TSS,AVSS和ABR的变动

 
原文标题:污水生物处理工艺预警及优化技术
 
 
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