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红坎污水处理厂升级改造工艺设计研究

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摘要:为满足国家的环保要求,北海市红坎污水处理厂在充分利用原有处理设施的基础上进行提标升级改造。本文介绍了升级改造部分的工艺流程、各主体构筑物的设计参数及相关配套设备配置情况。改造后,出水水质可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准。

关键词:后置反硝化生物滤池;高效斜管沉淀池;深度处理;升级改造

1工程背景

北海市红坎污水处理厂位于北海市西北,北距市区地角路500m,距北海港约1500m。北海市红坎污水处理厂处理规模为20×104m3/d,分两期建设,均采用微曝氧化沟工艺,出水水质可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级B标准。随着社会的发展和环保标准的不断提高,当地环保部门要求城市污水处理厂排放废水应达到一级A标准。因此,为满足环保要求,需对该污水厂进行提标改造,将污水厂出水进行深度处理,确保出水达标排放。

2深度处理单元设计进、出水水质

根据北海市红坎污水处理厂运行现状,处理出水可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级B标准。因此,以一级B标准作为深度处理单元的设计进水水质,以一级A标准作为深度处理单元设计出水水质。具体水质指标见表1。

3升级改造工程污水处理工艺设计

3.1升级改造思路

北海市红坎污水处理厂改造前整体运行状态稳定,主体工艺处理效果良好,处理出水水质和改造后需达到的排放标准差距较小,厂区内有剩余空间可供新建池体。因此,综合考虑改造的处理效果和改造费用,采取保持现有二级处理工艺不变,增加深度处理单元的方式进行升级改造。通过对比分析表1中的设计进出水水质,升级改造的重点和难点为废水的脱氮。在进深度处理单元之前,废水已经过二级生化处理,废水中的废水的B/C较低,仅为1/3左右,废水中多为难降解有机物。废水中的BOD5/TN过低,仅为1左右,脱氮难度较大。考虑到排放标准要求TP≤0.5mg/L,为保证出水稳定达标,需进行化学除磷。

3.2深度处理工艺的选择和确定

目前,深度处理常用的工艺主要有:①二级出水+混凝+过滤+消毒;②二级出水+混凝沉淀+过滤+消毒;③二级出水+混凝沉淀+过滤+活性炭吸附+消毒;④反硝化深床滤池工艺;⑤后置反硝化生物滤池+高效絮凝斜管沉淀工艺;⑥以膜分离为主的高级深度处理工艺等。工艺①、②投资相对较低,但脱氮效果相对较差,出水稳定性差;工艺③以去除微量有机污染物、金属离子、色度和病毒等污染物为主;工艺④脱氮效果好,但除磷效果相对较差;工艺⑤兼具脱氮除磷功能,投资费用较低;工艺⑥投资及运行成本较高,适用于对回用水质要求较高的深度处理厂,不适用于本工程。结合北海市红坎污水处理厂运行现状及厂内用地情况,本工程采用后置反硝化生物滤池+高效斜管沉淀工艺作为深度处理单元的主体工艺。该工艺整体布置较紧凑、占地较小、一次性投资较低、可根据水质水量变化连续工作,出水水质较好,可根据进水水质调整不同的运行模式,运转灵活,高效斜管沉淀池底部设置回流泵,使投加药剂充分得到利用,节约成本。

3.3深度处理单元工艺流程

一期、二期二沉池出水通过超细格栅后进入提升泵房,经潜污泵提升后进入后置反硝化生物滤池、高效斜管沉淀池,最后通过紫外线消毒后排入内港。工艺流程见图1。

4升级改造工程设计

4.1超细格栅

设置2套内进式网板超细格栅,栅隙2mm,超细格栅冲洗配套中压冲洗泵2台,高压冲洗泵2台。运行方式按时间定时和设定的水位差运行,由PLC自动控制,也可以现场控制。4.2提升泵房设1座提升泵房,提升泵房面积436.5m2,池深6.0m,有效水深4.0m;配套潜水排污泵5台,4用1备,单台泵流量:2800m3/h;扬程:10.0m,功率:110KW,运行方式根据提升泵房内液位,由PLC自动控制,水泵按顺序轮值运行,也可现场手动控制。

4.3后置反硝化生物滤池

后置反硝化生物滤池处于非好氧状态,通过废水中的硝酸根离子给微生物提供氧,在反硝化细菌的作用下硝酸根离子跟污水中的碳源(BOD5)发生反硝化反应,在去除污水中污染物(BOD5)的同时硝酸根离子被还原成氮气(N2)。由于废水中的碳源(BOD5)较少,在进入后置反硝化生物滤池之前,需投加一定量的甲醇。为保持生物滤池的活性及去掉部分固体悬浮物和污泥,需定期对生物滤池进行反冲洗。反冲洗采用气水联合反冲洗的方式,反冲洗水泵和鼓风机可供生物滤池共同使用。后置反硝化生物滤池设1座10格,单格净尺寸B×L×H=10.5×6.0×10.0m。设计参数:单格滤池面积:63m2;滤料厚度:3m;滤料尺寸:4-8mm;设计滤速:13m/h;强制滤速:14m/h;反冲洗周期:48h;反冲洗用水量:1890m3/h;反冲洗用气量:5670Nm3/h。单池配套防滤料流失装置1套,L=6.0m,材质为不锈钢和PPH;空气布气装置1套,L=10.5m,材质为不锈钢;电动闸板B×H=600×600mm,1套,功率N=1.0KW;配套滤板54块。

4.4LHPS高效斜管沉淀池

LHPS高效斜管沉淀池是混凝区、絮凝区、沉淀浓缩区和斜管分离区的组合体,集混凝、絮凝、沉淀、浓缩功能于一体,可代替功能单一的沉淀池。与传统工艺相比,LHPS高效斜管沉淀池池体体积和占地面积大大缩小,可有效提高有机物和悬浮物的去除率。沉淀池设有污泥回流泵可将部分污泥回流,使投加药剂得到充分利用,显著提高絮凝效果,有效降低运行成本。本工程设置4座高效斜管沉淀池,设计参数及配套设备如下:单座净尺寸B×L×H=15×23×7.4m混凝停留时间:3min;絮凝停留时间:10min;沉淀池的面积:225m2;上升流速:9.2m/h;安装斜管的面积:140m2;斜管上升流速:14.9m/h单座效斜管沉淀池配套设备:混凝搅拌器1台,单台功率N=15kW;絮凝搅拌器1台,单台功率15kW(配有变频器);导流桶1个;斜管面积:140m2;集油管根(DN300,L=15m);刮泥机台(直径15m,0.75kW);回流污泥泵:2台,1用1备,Q=110m3/h,H=2bar;剩余污泥泵2台,1用1备,Q=25m3/h,H=3bar。

4.5紫外线消毒渠

设一座紫外线消毒渠,尺寸B×L×H=15.6×7.7×1.60m,有效紫外剂量为Dose=22(mWs/cm2)。配套紫外线消毒设备2套,单套功率P=70KW。4.6鼓风机房设1座反冲洗鼓风机房,平面尺寸B×L=15.2×13.2m,配套反冲洗鼓风机:3台(2用1备),单台风机流量2850m3/h,扬程0.85bar,功率N=132KW。

4.7加药间

设1座加药间,平面尺寸B×L=17.1×8.6m,混凝剂为聚合FeCl3,投加量为10.5mgFe/L溶液;配套储罐2个,单个容积50m3,配套投加计量泵4台(3用1备),单台泵流量Q=200L/h,H=20m,功率N=5.5KW。助凝剂采用聚丙烯酰胺(PAM),投加量0.5mg/L溶液,配套聚丙烯酰胺(PAM)制备单元:2台,制备容积4000L/台,配套功率N=4.0KW;配套螺杆泵:5台(4用1备),单台投加泵流量Q=1500L/h,H=20m,功率N=7.5KW。

4.8碳源投加间

设1座碳源投加间,平面尺寸B×L=6.0×8.6m,投加量18.0g/m3;配套甲醇储罐:2个,容积50m3,配套甲醇投加泵:3台(2用1备,变频调速、防火防爆),单台泵流量Q=300L/h,H=20m,功率N=2.2KW。

5技术经济指标

项目总投资约15324.00万元,折合766.2元/m3;深度处理单元运行直接成本0.368元/m3,折合2686.4万元/a。

6结语

北海市红坎污水处理厂提标改造工艺运转灵活、节能降耗、节约成本,处理出水可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准,可有效降低排入近海的污染负荷,显著改善北海市地表水环境质量,有力维护居民的用水安全。

作者:张林峰 单位:兰州市城市建设设计院

红坎污水处理厂升级改造工艺设计研究责任编辑:张雨    阅读:人次