甲醇投配间在产业园区污水处理设计中的应用

穆颖

（沈阳市市政工程设计研究院，辽宁沈阳110015）

甲醇投配间在产业园区污水处理设计中的应用

穆颖

（沈阳市市政工程设计研究院，辽宁沈阳110015）

产业园区污水一般是由居民生活污水和工业企业生产废水组成的混合废水，污水可生化性低，碳源不足，且各项污染物去除率要求较高，普通生化处理不能确保出水达标。结合实际工程案例，对目前国内普遍采用的各种碳源投加方式进行比较，对甲醇投配间的设计进行详细论述。

高新区污水处理厂；碳源；甲醇投配间

1　工程概况

葫芦岛市位于辽宁省西南端，自古有“关外第一市”的美称。东距省会城市沈阳248 km，西距首都北京市410 km。葫芦岛高新技术产业开发区是国家级专利技术园区。葫芦岛高新区污水处理厂是开发区必不可少的基础设施之一，同时也是环境及水资源保护的要求。污水处理采用水解酸化+改良A2/0生化池+二沉池+混凝沉淀+过滤工艺，污水厂于2012年建设施工，2014年6月投产运行，目前出水水质达国家一级A排放标准。该工程采用投加甲醇进行碳源的补充，使生化处理进行更加彻底，目前运行效果良好。

2　污水工艺主要流程

葫芦岛市高新区污水处理厂位于高新技术产业开发区的东部，污水处理厂一期规划用地面为积5.76 hm2，一期水厂用地面积3.7 hm2。污水厂远期规模为6.4×104m3/d，一期建设规模为2.0×104m3/d。进水水质由葫芦岛高新区环保局监测资料以及该工程可研报告确定；出水根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）和辽宁省环境保护局颁发的辽宁省地方标准确定，执行国家一级A标准，污水设计进出水质及去除率见表1。

表1　污水进出水水质及去除率

污水处理工艺流程：提升泵房→粗格栅间→旋流沉砂池→脉冲式水解酸化池→改良A2/0生化池→二沉池→混凝沉淀池→转盘滤池→出水。在生化池缺氧段投加甲醇进行碳源补给。

污泥处理工艺流程：污泥贮池→污泥浓缩脱水→外运。

3　投加碳源的必要性及投加方法比较

根据经验，污水采用生化处理工艺，特别是生物脱氮工艺，应对进水中污染物质的配比和平衡参数指标进行初步分析判定：B0D5/C0Dcr比值为0.36≥0.25，这个指标首先肯定了生化处理工艺在高新技术产业区污水处理厂是适用的；B0D5/TP和B0D5/TN比值分别是衡量生物除磷和生物脱氮碳源水平的主要指标，高新区污水B0D5/TP=40≥20，这个指标进一步肯定了高新区污水满足生物除磷的要求，除磷效果基本有所保证。因此在生物池设置前缺氧区、厌氧区、缺氧区、好氧区，在此实现硝化、反硝化，同时完成磷的充分释放和磷的过量吸收，从而确保污水中的氮、磷达到排放标准。但为保证最后的除磷效果，还需要采用投加药剂保证化学除磷。理论上B0D5/TN≥2.86时反硝化可开始进行，但是实际运行资料证明，如果确保生物脱氮的效果使反硝化过程顺利进行，那么必须保证B0D5/TN≥3.5，如能在B0D5/TN≥4时反硝化就能够更加彻底。因为反硝化过程中主要利用原污水中的含碳有机物作为电子供体，碳源是否充足，反硝化能否进行得彻底，主要看B0D5/TN比值是否足够大。高新区进水水质的B0D5/TN=2.67，表明生物脱氮碳源不足，必须采用外部投加碳源才能保证脱氮效果。

解决碳源不足通常有两个途径，一个途径是充分利用自身工艺流程，将污泥浓缩上清液回流处理来补充有效的碳源，通过调整生物段的污水进水流量及位置来提高反硝化碳源等。因此，该工程在B0D5/TN比值较低时，除考虑采用外加碳源的途径外，在工艺上可改变生化系统的进水方式来满足反硝化碳源，以提高碳源，保证脱氮效果，同时考虑为降低回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷的影响，进而采用回流污泥反硝化，改变进水和回流污泥方式。另外一种解决碳源不足途径就是外部投加碳源，外部投加碳源的方式主要有外加高浓度有机废水及投加甲醇、乙酸钠、葡萄糖及淀粉溶液等。外加高浓度有机废水包括：垃圾渗滤液、酒厂废水等，而葫芦岛高新技术产业区污水处理厂不具备投加高浓度废水条件。目前城市污水处理中外加碳源的工艺尚未普及应用，实际运行的案例不多，参考资料表明投加甲醇、乙酸钠、葡萄糖及淀粉溶液几种方式优缺点各异。通过综合比较，结合该工程的实际情况，最终确定投加甲醇作为外加碳源。甲醇是易于生物降解的低级醇类，它易被反硝化菌利用，反硝化速率较高，应用在该工程中是比较适宜的。

4　甲醇投配间工艺设计

甲醇投配间宜设在远离建筑物的位置，因此将甲醇投配间设在远离其它构筑物污水处理厂东侧，防爆距离大于25m。甲醇投配间尺寸L×B× H=5.1m×5.1m×6.6m，砖混结构；甲醇储罐池尺寸L×B×H=8.8m×7.1m×3.6m，地下深度为3.6m，钢筋混凝土结构。甲醇投配间各专业均考虑防爆设计。为了保证安全，在甲醇投配间内设有高压灭火装置，同时设置可燃气体检测报警装置，报警装置与消防系统连锁自动运行。

4.1投加量

该工程为满足系统脱氮要求，补充碳源采用投加甲醇，投加点设在生化池缺氧段，为保证运行灵活，投加点设置4点。甲醇的投加量按去除1 gN03一N消耗甲醇2.47 g计，投加量为60mg/L，投加浓度：10%。

4.2投配流程

甲醇投配系统包括甲醇储罐、隔膜泵、集液槽、收集桶、供气系统设备、仪表及电气控制设备、滤网、连接管道、阀门、止回阀、（压力释放阀）安全阀、背压阀、防脉冲阻尼器、Y型过滤器、在线稀释系统、配套流量计设施等。甲醇投加系统流程见图1。

4.3主要设备

（1）甲醇储罐。甲醇的储存采用罐体存放。由于甲醇是易燃易爆品，在投配间的储存量不易过多，设计两个储罐，容积为3 d的投药量，单个储罐的容积为10m3。甲醇储罐内设高、低液位报警，处于低液位时系统报警，并且自动切换到另一个储罐，添加甲醇至高液位时报警，停止添加工作，以待下一个周期使用。

图1　甲醇投加系统图

（2）甲醇投加泵。投加甲醇的气动隔膜泵3台，2用1备，醇投加泵单泵流量Q=200 L/h，扬程H=30m，功率N=0.55 kW。每台气动隔膜泵主要附件有：DN15背压阀（即弹簧负载止回阀），装于计量泵压力管道上产生恒定背压，有助于精度计量，防止低压；脉冲阻尼器，最高工作压力1.0 MPa，安装于泵出口下游，用以平衡脉冲出料状态；DN20Y型过滤器，安装于泵的吸水管，防止溶液中不溶物引起阻塞，要求过滤网能清洗方便；DN15泄压阀，安装在泵出口管路上，管道压力升高异常时，释药液回药液投配罐，保护泵隔膜和管道不受损坏。

（3）连接管道和阀门。管道系统的管道和管件，包括管道、管配件、气动阀门、手动阀门、电磁阀、固定件等。

（4）电磁流量计。数量3套，流量Q= 300 L/h，口径DN15，防爆型。

（5）在线稀释系统。数量3套，投加浓度10%，主要组成部分包括供水装置、进水管道内螺纹管道接口、控制阀、减压阀、压力显示仪、防爆型电磁阀、浮子流量计。注入喷射器，静态混合器，整个系统为一体化的集成装置。

（6）供气系统设备。包括1台空气压缩机、空气干燥装置、储气罐、必要的阀门、管道等。

（7）燃气式干粉灭火装置。数量2套，每套带4个喷头。参数：150 kg ， 1.8～2.45 MPa。

5　结论

从高新区污水处理厂运行情况看，污水出水各项指标均达到国家一级A排放标准的要求，外加碳源系统的设置是十分必要的，但在设计中要充分考虑甲醇投配间与其它构筑物的安全距离，运行中务必要保证投配系统的安全。近年来，通过试验人们发现了多种新型外加碳源，比如垃圾渗滤液等，在工程条件具备的情况下不断尝试应用，逐步总结出成本更低，效率更高，而且更加安全可靠的投加碳源方式。

［1］周雹.活性污泥工艺简明原理及设计计算［M］.北京：中国建筑工业出版社，2005.

［2］周丹，周雹.污水脱氮工艺中外部碳源投加量简易计算方法［J］.给水排水，2011（11）：38-41.

［3］张自杰.排水工程（第4版）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2000.

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1009-7716（2015）01-0089-03

2014-10-17

穆颖（1969-），女，辽宁沈阳人，高级工程师，从事市政给水排水设计工作。