來源 : 慧聰水工業(yè)網(wǎng)
1 工程概況
某污水處理廠地處國家南水北調(diào)中線工程水源地丹江口庫區(qū),廠區(qū)總占地面積為17 155㎡,預(yù)留用地面積為4 035㎡。污水廠現(xiàn)狀規(guī)模為1.5×104 m/d,二級處理采用CASS生物處理工藝,出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級B標準后排入廠外安樂河,并最終匯入漢江。
2 技術(shù)路線
2.1 現(xiàn)狀處理效果及問題分析
由圖1可知:污水廠現(xiàn)狀實際日均處理水量約為1.5×104 m/d,已達到設(shè)計負荷;進廠水中污染物濃度的月均值均低于設(shè)計進水水質(zhì);在實際進水水質(zhì)均低于設(shè)計值的情況下,污水廠出水水質(zhì)中CODCr、NH3-N和TP濃度可穩(wěn)定達到原設(shè)計國標一級B標準,但尚未達到準地表IV類水標準;SS濃度可穩(wěn)定達到原設(shè)計國標一級B標準,且基本達到準地表IV類水標準。
2.2 設(shè)計規(guī)模及水質(zhì)
此次改造設(shè)計中,近期處理規(guī)模為2.25×104 m/d,遠期逐步達到3.0×104 m/d。污水廠服務(wù)范圍內(nèi)的工業(yè)以現(xiàn)代加工業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)及相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)等輕污染工業(yè)為主,且出廠前廢水中有毒有害物質(zhì)濃度已達到《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標準》允許排放濃度。原污水中生活污水和工業(yè)廢水占比約為72%和28%,進水水質(zhì)根據(jù)各類污水性質(zhì)加權(quán)計算。設(shè)計出水水質(zhì)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838—2002)中的IV類水標準,TN和SS執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)中的一級A標準。設(shè)計進、出水水質(zhì)如表1所示。
2.3 工藝流程
本工程的主要任務(wù)是去除含氮污染物(NH3-N和TN)、含碳污染物(BOD5和CODCr)及含磷污染物。該污水廠提標工程總體思路為:在保證設(shè)計出水水質(zhì)目標的前提下,充分挖掘現(xiàn)狀污水處理設(shè)施的潛力,根據(jù)去除對象針對性地選擇處理工藝,避免資源浪費。該污水處理廠現(xiàn)狀處理設(shè)施于2015年建成,結(jié)構(gòu)安全和工藝運行均良好,廠內(nèi)預(yù)留用地空間不足。結(jié)合廠區(qū)現(xiàn)狀及設(shè)計出水水質(zhì),本工程污水處理采用AAO/MBR工藝;污泥處理采用“重力濃縮+板框脫水”工藝,污泥含水率降低至60%以下后外運。改造后的工藝流程如圖2所示。
AAO/MBR工藝是生物處理技術(shù)和膜分離技術(shù)的結(jié)合,其中MBR池代替?zhèn)鹘y(tǒng)二沉池,固液分離效果好,對細菌、病毒和懸浮物均有很好的截留效果。該工藝實現(xiàn)了生物池污泥齡和水力停留時間的完全分離,有利于維持長污泥齡、高污泥濃度(一般為7~10 g/L)的生長環(huán)境。
3 主要設(shè)計參數(shù)
本次提標改造工程中土建按遠期規(guī)模設(shè)計,設(shè)備按近期規(guī)模安裝,并預(yù)留遠期設(shè)備安裝條件。預(yù)處理區(qū)、辦公區(qū)及化驗區(qū)采用現(xiàn)狀設(shè)施,污泥脫水系統(tǒng)在現(xiàn)狀脫水區(qū)實施,僅對設(shè)施進行擴容改造,AAO生物池由現(xiàn)狀CASS生物池改造而成,新建MBR膜池及附屬設(shè)施在廠區(qū)規(guī)劃預(yù)留用地內(nèi)實施,改造后的平面布置如圖3所示。
3.1 膜格柵渠設(shè)計
設(shè)計采用內(nèi)進流孔板式精細格柵,最大流量為1 812.5 m3/h,柵條間隙為1 mm,過柵流速為0.3 m/s。格柵渠平面尺寸L×B=17.1 m×4.9 m,柵前水深為2.7 m,1座2組并排布置,配套安裝溜槽、螺旋壓榨機及沖洗泵等。
3.2 現(xiàn)狀CASS生物池改造
該污水處理廠現(xiàn)狀生物處理單元采用2座4組CASS生物池,單座平面尺寸為38 m×31 m。此次改造設(shè)計中,拆除CASS池內(nèi)部現(xiàn)狀隔墻,按規(guī)范核算后重新劃分出厭氧池、缺氧池和好氧池。改造后AAO生物池的總停留時間為12.5 h,污泥齡為14 d,設(shè)計污泥濃度平均為7.0 g/L,污泥負荷為0.2 kg BOD5/(kg MLSS·d),氣水比為5∶1。厭氧池平均停留時間為1.7 h,單格尺寸為14.55 m×6 m,有效水深為6 m,有效容積為522 m3。
缺氧池平均停留時間為4.6 h,單格尺寸為14.55 m×13 m,有效水深為5.95 m,有效容積為1 125 m3。好氧池平均停留時間為6.2 h,單格尺寸為14.55 m×16.9 m,有效水深為5.9 m,有效容積為1 450 m3。好氧池至缺氧池的混合液回流比為400%,采用8臺穿墻循環(huán)泵,每組2臺(1用1備),單臺流量為1 250 m3/h;缺氧池至厭氧池的混合液回流比為200%,水泵布置同好氧池,單臺流量為625 m3/h。
3.3 MBR膜池設(shè)計
MBR膜池設(shè)計采用由PVDF(聚偏氟乙烯)中空纖維膜組成的成品膜組器,不僅可以避免膜絲相互纏繞、延長其使用壽命,還能夠簡化安裝及運維過程,更便于操作。單臺膜組器外觀尺寸L×B×H=2.9 m×1.5 m×2.8 m,有效產(chǎn)水面積為2 100 m2,投影面積為3.54 m2。MBR膜池平面尺寸L×B=22.4 m×43.2 m,共設(shè)計6個安裝廊道、48個安裝機位。近期使用5個廊道、30個膜組器,膜通量為14.9 L/(m2·h);遠期使用6個廊道、42個膜組器,膜通量為14.2 L/(m2·h)。MBR膜池各子系統(tǒng)設(shè)計如下。
(1)混合液進出水系統(tǒng)
進水通過管道從生物池出水堰自流至配水渠,然后通過廊道端部的配水孔進入廊道內(nèi)部。MBR膜池設(shè)計污泥濃度為10 g/L,為維持生物池內(nèi)生物質(zhì)濃度,膜池內(nèi)的高濃度活性污泥混合液以500%的回流比回流至生物池的好氧池;旌弦合冉(jīng)水泵提升進入混合液出水池,然后通過管道自流至好氧池。提升泵選用大流量、低揚程的軸流泵,單臺流量為1 563 m/h,近期采用4臺(3用1備),遠期5臺(4用1備)。
(2)產(chǎn)水系統(tǒng)
混合液進入廊道之后將膜組器浸沒,在真空泵和產(chǎn)水專用設(shè)備的作用下,膜絲內(nèi)部形成一定的真空度,混合液中的水分在外界水壓和大氣壓的作用下進入膜絲,活性污泥則被攔截在膜絲外部,出水經(jīng)產(chǎn)水泵提升進入清水池。為了控制膜污染,產(chǎn)水泵間歇運行:每運行7 min停1 min,實際運行中另需考慮0.5 min的無效運行時間,即產(chǎn)水時間按6.5 min計。設(shè)計選用7臺抽吸泵(6用1庫備),每臺水泵對應(yīng)一個廊道,單臺流量為90 L/s,變頻控制。為節(jié)約用水,清水池內(nèi)的水一部分溢流進入紫外消毒渠,一部分用于膜組器清洗。
(3)吹掃系統(tǒng)
產(chǎn)水時污泥會在膜表面聚集,膜孔堵塞、通量下降,因此,需吹掃膜絲、擦除膜表面堵塞物。本工程吹掃系統(tǒng)采用脈沖曝氣,周期為1~2 h,高曝時間為5~10 min,其余均為低曝。高曝時開啟高曝氣氣動閥門,吹掃強度為210 m/(㎡·h)(膜組器投影面積);低曝時開啟低曝氣氣動閥門,吹掃強度為60 m/(㎡·h)。實際運行中,為避免系統(tǒng)瞬時負荷過大,各廊道錯峰吹掃,平均吹掃強度為90 m3/(㎡·h)。MBR膜池近期總風(fēng)量為160 m/min,遠期總風(fēng)量為223m/min。本設(shè)計新建鼓風(fēng)機房一座,近期安裝3臺羅茨鼓風(fēng)機(2用1備),遠期另增加1臺,單臺風(fēng)機風(fēng)量為80 m/min,變頻控制。
(4)膜清洗系統(tǒng)
膜清洗有助于MBR膜通透性的恢復(fù),清洗方式和主要參數(shù)如表2所示。
在線維護性清洗和在線恢復(fù)性清洗合稱為CIP清洗(在線清洗),膜組器不需要從安裝廊道吊離。在CIP清洗過程中,首先關(guān)閉廊道兩端的進出水閘門,然后將次氯酸鈉和檸檬酸注入清洗泵出水管,經(jīng)管道混合器混合后進入產(chǎn)水泵進水管,最后按照與產(chǎn)水相反的方向進入膜組器內(nèi)部。CIP清洗強度為3 L/㎡(膜組器有效產(chǎn)水面積),選用2臺離心泵(1用1備),單臺流量為213 m/h;次氯酸鈉加藥泵采用2臺化工泵(1用1備),單臺流量為1 000 L/h;檸檬酸加藥泵采用2臺化工泵(1用1備),單臺流量為6 000 L/h;加藥過程均在15 min內(nèi)完成。離線清洗過程中,先通過起吊設(shè)備將膜組器吊至膜清洗區(qū),然后按照酸-堿-清水的順序浸泡清洗。離線清洗可提前向清洗池內(nèi)注水,因此,加藥泵流量無需擴大,仍按照CIP清洗所需流量選型。
(5)PAC輔助除磷系統(tǒng)
本次設(shè)計中,當(dāng)水質(zhì)惡化導(dǎo)致出水TP不達標時,需投加PAC溶液輔助除磷,投加量為10~30 mg/L,平均投加量為20 mg/L。PAC原液濃度為10%,儲藥罐有效容積為6 m,儲藥時間為10 d。運行過程中,為使藥液與污水混合均勻、充分發(fā)揮絮凝作用,在溶解罐內(nèi)將10%濃度的PAC原液稀釋10倍,然后利用加藥泵輸送至膜池配水渠。PAC溶解罐的有效容積為2.0 m,儲藥時間為8 h,采用2臺加藥計量泵,1用1備,單臺流量為150 L/h。為便于集中管理,PAC輔助除磷系統(tǒng)設(shè)置于MBR膜池設(shè)備間內(nèi)。
4 結(jié)論
該工程總投資為6 463.11萬元(不含市政管網(wǎng)部分),改造后單位水量處理成本為1.69元/t,單位水量處理運行成本為1.14元/t。污水處理廠是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,本身并不產(chǎn)生直接的經(jīng)濟效益,其效益主要體現(xiàn)在環(huán)境效益和社會效益。污水處理廠的建設(shè)有助于控制污水排放對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國民經(jīng)濟發(fā)展造成的負面影響,通過改善環(huán)境質(zhì)量可產(chǎn)生巨大的間接經(jīng)濟效益。隨著國家南水北調(diào)中線工程的實施,漢江中下游各段的自凈能力減弱、生態(tài)環(huán)境惡化。本工程的實施能夠有效削減排入漢江的污染物負荷,有助于實現(xiàn)城市供排水的良性循環(huán)和保障漢江沿線居民飲用水安全。
本次提標改造新增構(gòu)筑物較少,主要為膜格柵、AAO生物池(現(xiàn)狀CASS生物池改造)、MBR膜池及設(shè)備間、MBR膜池鼓風(fēng)機房及其他配套設(shè)施改造,充分利用了現(xiàn)狀設(shè)施的潛力。采用MBR工藝后,生物池污泥濃度、容積負荷大大增加,使生物池在有效容積不變的情況下滿足設(shè)計水質(zhì)、水量的處理需求,且MBR池吹掃系統(tǒng)采用脈沖曝氣技術(shù)優(yōu)化后可節(jié)約30%~50%的風(fēng)量。AAO/MBR改造方案對廠區(qū)現(xiàn)狀擾動較小、與現(xiàn)狀處理設(shè)施銜接順暢、施工方便,為該類水廠的提標改造提供了可靠思路。
來源:凈水技術(shù)
作者:鄭立安 楊濤