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工業(yè)園污水處理廠提標(biāo)改造工程設(shè)計分析論文
摘要：DB51/2311—2016《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》對新（改、擴）建污水處理廠出水提出了更嚴(yán)格的排放要求。宜賓市南溪區(qū)羅龍工業(yè)園污水處理廠提標(biāo)改造工程出水執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)，改造后采用水解酸化+AAO-MBR為主的處理工藝。詳細(xì)介紹了該提標(biāo)改造工程設(shè)計進出水水質(zhì)、提標(biāo)改造工程方案、生化池改造設(shè)計、主要構(gòu)筑物設(shè)計。該提標(biāo)改造工程的建設(shè)對于改善岷江水質(zhì)、保護水生態(tài)環(huán)境具有重大意義。
關(guān)鍵詞：污水處理廠；提標(biāo)改造；AAO-MBR工藝
1工程概況
宜賓市南溪區(qū)羅龍工業(yè)園以新材料、生物制藥、精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)為主，兼有倉儲物流。園區(qū)集中污水處理廠位于工業(yè)集中區(qū)A-9地塊，于2011年4月建成。該污水處理廠規(guī)劃規(guī)模20000m3/d，一期建設(shè)規(guī)模10000m3/d，占地60畝。原設(shè)計出水水質(zhì)執(zhí)行GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)。為應(yīng)對岷江、沱江流域越來越嚴(yán)重的水質(zhì)污染情況，四川省制定了DB51/2311—2016《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。南溪區(qū)屬于該標(biāo)準(zhǔn)重點控制區(qū)域，因此羅龍工業(yè)園污水處理廠提標(biāo)改造執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)。
1.1現(xiàn)狀水量、水質(zhì)及工藝流程
目前該污水處理廠實際處理污水量為7850m3/d，其中工業(yè)廢水5500m3/d，生活污水2350m3/d。2016年實際進出水水質(zhì)如表1所示。從表1可以看出，除COD、BOD5和TN以外，其余指標(biāo)可以穩(wěn)定達到GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)。一期工程現(xiàn)狀污水處理工藝流程如圖1所示，主體工藝為水解酸化＋Cass生化反應(yīng)＋過濾。
1.2提標(biāo)改造工程設(shè)計進出水水質(zhì)
園區(qū)企業(yè)主要為化工企業(yè)，根據(jù)在線監(jiān)測及部分實測數(shù)據(jù)反饋，園區(qū)工業(yè)廢水主要有以下特點：1）有機物和懸浮固體含量高且隨時間變化較大；2）廢水可生化性差；3）廢水中重金屬含量較低，在企業(yè)內(nèi)部預(yù)處理中已基本達標(biāo)；4）廢水呈中性。目前園區(qū)總污水量中，生活污水占30%。根據(jù)實際進水水質(zhì)和DB51/2311—2016《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》對出水水質(zhì)的要求，確定本次設(shè)計進出水水質(zhì)如表2所示。
2提標(biāo)改造工程方案
2.1總體方案
目前該污水處理廠出水水質(zhì)除SS和TP能夠達到DB51/2311—2016《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求外，其余指標(biāo)均無法達標(biāo)。本次提標(biāo)改造，需強化生化處理，加強系統(tǒng)對COD和BOD5的去除效果；增大鼓風(fēng)系統(tǒng)的曝氣量，提高NH3-N的去除率。Cass反應(yīng)池中缺氧段的容積和停留時間不夠，反硝化不充分，本次提標(biāo)改造將增加缺氧段的容積和反硝化回流比，以提高生化處理構(gòu)筑物的脫氮效果。
2.2生化處理改造方案
通過對目前實際進出水水質(zhì)的分析，并結(jié)合現(xiàn)狀工藝運行情況、空余場地狀況等，若要保證污水處理廠的出水水質(zhì)達標(biāo)，則需對Cass生化池進行改造。通過工藝比較，考慮將Cass生化池改造為AAO-MBR池。在保持Cass生化池整體尺寸不變的前提下，對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行改造，新建厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)及膜池。MBR工藝具有以下特點：1）將生化池中的水力停留時間和污泥齡完全分離；2）污泥中的微生物種群更加完善、豐富，提高了系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷的能力和對難降解有機物的去除效率；3）省去了二沉池、混凝沉淀池和濾池，節(jié)省占地且出水水質(zhì)良好，濁度更低，并減少了剩余污泥排放量[1]。
2.3預(yù)處理改造方案
原污水處理廠未考慮設(shè)置調(diào)節(jié)池，但根據(jù)運營單位提供的實際進水水質(zhì)數(shù)據(jù)可知，該污水處理廠進水水質(zhì)波動較大，通常每天10：00—17：00水質(zhì)較其他時段差。因此本次提標(biāo)改造考慮在水解酸化池前設(shè)置調(diào)節(jié)及事故池。根據(jù)其他污水處理廠的運行經(jīng)驗，調(diào)節(jié)池的設(shè)置有助于改善后續(xù)水解酸化池的處理效果，其主要具有均衡水量和水質(zhì)的作用[2]。由于本次生化系統(tǒng)改造采用膜工藝，因此在旋流沉砂池和調(diào)節(jié)及事故池之間增設(shè)膜格柵，用以去除細(xì)小毛發(fā)和纖維物質(zhì)，以防膜堵塞。
2.4提標(biāo)改造后工藝流程
提標(biāo)改造后污水處理工藝流程如圖2所示.
2.5總平面布置及高程布置
膜格柵、調(diào)節(jié)及事故池、AAO-MBR池、膜設(shè)備車間、巴氏計量槽與原有構(gòu)（建）筑物實現(xiàn)有效銜接。高程布置上，來水自流進入粗格柵后經(jīng)提升進入細(xì)格柵和旋流沉砂池，再經(jīng)膜格柵后進入調(diào)節(jié)及事故池，再一次提升后自流進入水解酸化池和AAO-MBR池，最后經(jīng)接觸消毒后計量排放。
3Cass生化池改AAO-MBR池設(shè)計分析
Cass生化池分為4格，本次提標(biāo)改造分格數(shù)不變，將每格內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行功能調(diào)整，拆除每格內(nèi)部原選擇區(qū)、缺氧區(qū)與反應(yīng)區(qū)，改造為厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)及膜池。主要設(shè)計參數(shù)如下：1）污泥質(zhì)量濃度，厭氧區(qū)2.5g/L，缺氧區(qū)5.0g/L，好氧區(qū)7.5g/L，膜池10g/L；2）回流比，膜池回流至好氧區(qū)300%，好氧區(qū)回流至缺氧區(qū)200%，缺氧區(qū)回流至厭氧區(qū)100%；3）設(shè)計泥齡20d，污泥負(fù)荷0.11kgBOD5/（MLSSd）；4）總停留時間25.9h，其中厭氧區(qū)停留時間4.6h，缺氧區(qū)停留時間5.8h，好氧區(qū)停留時間12.1h，膜池停留時間3.4h；5）設(shè)計氣水比（生化）6.9∶1（體積比）。另外，可根據(jù)出水TN值將好氧區(qū)最后一廊道轉(zhuǎn)變?yōu)槿毖鯀^(qū)以加強反硝化。
4主要構(gòu)筑物設(shè)計
本次提標(biāo)改造，新建膜格柵、調(diào)節(jié)及事故池、巴氏計量槽和膜設(shè)備車間各1座，另對Cass生化池內(nèi)部進行改造，更換鼓風(fēng)機房風(fēng)機，其余構(gòu)（建）筑物不涉及土建改造和設(shè)備更換。
4.1膜格柵
膜格柵平面尺寸為11.0m×4.6m，總高度為5.6m，超高為0.5m；共設(shè)2條流槽，槽寬度為1.5m，其中1條流槽設(shè)置膜格柵（b=1mm，N=1.47kW，過柵流速=0.8m/s），另外1條流槽設(shè)置人工格柵（b=1mm）。格柵前后分別設(shè)置疊梁閘。配套螺旋輸送壓榨機1臺，N=1.5kW；沖洗水泵2臺，單臺Q=16m3/h、H=70m、N=5.5kW。
4.2調(diào)節(jié)及事故池
調(diào)節(jié)及事故池尺寸為50.5m×21.1m×5.7m。池內(nèi)設(shè)有潛水推流器和潛污泵，以防止污泥沉降板結(jié)，均化水質(zhì)水量，提升污水。總停留時間為12.3h。共設(shè)潛水推流器8臺，其葉輪直徑D=615mm，N=4.0kW；共設(shè)潛污泵4臺，其中2臺（1用1備）單臺Q=210m3/h、H=12m、N=15kW，另外2臺（1用1備）單臺Q=100m3/h、H=12m、N=7.5kW。
4.3AAO-MBR池
AAO-MBR池分為4格，單格尺寸為33.6m×18.0m×5.90m（有效水深為5m）。單格內(nèi)設(shè)備如下：厭氧區(qū)設(shè)水下攪拌器4臺，直徑D=370mm，N=3.7kW；缺氧區(qū)設(shè)水下推流器2×2臺，直徑=1500mm，N=1.5kW；污泥回流泵1臺，Q=312.6m3/h、H=12m、N=15kW；硝化液回流泵1臺，Q=208.2m3/h、H=12m、N=11kW；脫窒液回流泵1臺，Q=104.4m3/h、H=12m、N=5.5kW；剩余污泥泵1臺，Q=25m3/h、H=8m、N=1.5kW；膜組件6套，單套處理水量Q=11.6L/（hm2），中空纖維PVDF膜孔徑≤0.4μm。
4.4鼓風(fēng)機房
利用原鼓風(fēng)機房，僅將鼓風(fēng)設(shè)備進行更換。AAO-MBR池曝氣由鼓風(fēng)機房供氣，膜吹掃鼓風(fēng)由膜設(shè)備車間供氣。更換曝氣鼓風(fēng)機3臺，2用1備，單臺Q=42m3/min、H=8.4m、N=100kW。
4.5膜設(shè)備車間
膜設(shè)備車間建設(shè)規(guī)模為10000m3/d，尺寸為13.5m×9.0m×6.9m，設(shè)有鼓風(fēng)間及產(chǎn)水加藥間。該車間主要設(shè)備有膜池吹掃鼓風(fēng)機、產(chǎn)水泵和膜清洗設(shè)備等。膜清洗采用次氯酸鈉（NaClO）和檸檬酸作為化學(xué)清洗劑。1）鼓風(fēng)間主要對膜吹掃進行鼓風(fēng)，設(shè)鼓風(fēng)機3臺，2用1備，單臺Q=36m3/min、H=4.5m、N=45kW。2）產(chǎn)水加藥間產(chǎn)水及反沖洗設(shè)備：凸輪泵3臺，2用1備，單臺Q=272m3/h、H=12m、N=22kW；真空泵2臺，1用1備，單臺Q=27m3/h、H=－3.3kPa、N=4kW；真空罐1臺，V=0.3m3；空壓機2臺，1用1備，單臺Q=0.5m3/min、P=0.8MPa、N=4.0kW；儲氣罐1臺，V=0.3m3。加藥清洗設(shè)備：NaClO維護性清洗泵2臺，1用1備，單臺Q=735L/h、H=0.3MPa、N=2.2kW；NaClO恢復(fù)性清洗泵2臺，1用1備，單臺Q=500～4000L/h、H=25m、N=4kW；檸檬酸清洗泵泵2臺，1用1備，單臺Q=500～5000L/h、H=0.3MPa、N=4kW。
5經(jīng)濟分析及結(jié)論
該提標(biāo)改造工程總投資為2517.28萬元，改造后噸水運行費用約為1.57元/m3。該提標(biāo)改造工程的建設(shè)對于改善岷江水質(zhì)、保護水生態(tài)環(huán)境也具有重大意義。
參考文獻：
[1]杜蓉，李海龍，劉牡，等.A2O-MBR-O3工藝應(yīng)用于城鎮(zhèn)污水高標(biāo)準(zhǔn)處理工程[J].工業(yè)用水與廢水，2017，48（4）：64-67.
[2]張龍，涂勇，郭方崢，等.化工產(chǎn)業(yè)為主的工業(yè)園區(qū)污水處理廠提標(biāo)改造工程設(shè)計[J].中國給水排水，2014，30（18）：76-80.
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