生活污水处理厂提标改造工程研究
——以柘荣县生活污水处理厂为例

2022-10-13 09:12
中国资源综合利用 2022年9期
关键词:沉淀池高密度填料

郑 华

(福建省华厦能源设计研究院有限公司,福州 350001)

2015年4月,国务院发布《水污染防治行动计划》,要求加快城镇污水处理设施建设与改造,要求大多已建生活污水处理厂出水水质由一级B 标准提升到一级A 标准[1]。而大多数生活污水处理厂现有处理工艺不能达到一级A 标准,城市生活污水处理厂提标改造迫在眉睫。

1 工程概况

1.1 原有设计资料

柘荣县生活污水处理厂位于城郊乡前山村管福寺南侧,原有处理规模为10 000 m3/d,污泥处理采用带式脱水机干化。原设计进水水质指标有化学需氧量(CODCr)、五日生化需氧量(BOD5)、悬浮物(SS)和氨氮(NH3-N)。原设计进水水质为:CODCr≤180 mg/L,BOD5≤80 mg/L,SS ≤100 mg/L,NH3-N ≤22 mg/L。原出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级B 标准。生活污水处理厂原有的处理工艺流程如图1所示。

图1 原有处理工艺流程

污水先经粗格栅去除较大漂浮物,再由进水泵房内的提升泵提升到细格栅池,由细格栅去除细小漂浮物与部分悬浮物。细格栅处理后的污水进入旋流沉砂池,去除砂粒等无机物。旋流沉砂池出水经电磁流量计计量后自流入接触氧化池,在鼓风机的供氧与搅拌作用下,微生物有效降解污水中的有机物质及氨氮等污染物。生化出水进入二沉池进行泥水分离,上清液自流入人工湿地进一步降解有机物、氮、磷等污染物,出水最终经紫外线消毒后达标排放。二沉池内的污泥部分回流至生化系统,剩余污泥由污泥泵排入储泥池。

1.2 存在的问题

进水的有机物浓度较低,使得生化池内的活性污泥量增长有限,生化池内污泥沉降比(SV)仅能维持在5%左右。活性污泥量增长有限,特别在冬季运行时,N、P 治理指标存在矛盾,如果要控制P 指标达标排放,就需要排放一定量的污泥,生化池内的污泥浓度就会下降,使得N 指标超标;如果要控制N 指标达标排放,就需要保证生化池内有足够的污泥量,减少排泥量,这样又会使得P 指标超标。这是目前污水处理存在的最突出问题,也是本次升级改造需要重点解决的问题。

2 解决方案

本次设计根据原有水质情况、污水处理厂运行情况及存在的问题,以尽量保留和利用原有设施,再新增部分处理设施为原则,使出水达到排放标准。主体的改造内容如下:新增缺氧池1 座,新增高密度沉淀池1 座,优化生化池填料,升级改造紫外线消毒设备,解决原有系统其他存在的问题。改造后的工艺路线为粗格栅+进水泵房+细格栅+旋流沉砂池+缺氧池+固定化微生物-曝气生物滤池(I-BAF)+二沉池+高密度沉淀池+人工湿地+紫外线消毒。提标改造后,出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A 标准。

3 改造方案

污水处理主体工艺流程如图2所示。

图2 改造后工艺流程

3.1 生化池改造

本次提标改造考虑在生化池内增设高效载体,新增生物载体高度为2 m,填料总容积约为500 m3,载体支架面积为530 m2,提高系统内微生物含量。这样无须扩建生化池,该工艺对有机物、氨氮的治理效果好,可保证这两个指标达标排放。若扩建一座好氧池,不仅要考虑用地要求,还要增设一套生化处理设备、管网与自控系统,造成工期长,费用高。而增设高效载体可以减少生化系统的硝化液回流量,硝化液回流泵可以利用原有的4 台排泥泵(2 用2 备),只需更改管路,即可满足硝化液回流的工艺要求。改造后生化池全部采用移动床膜生物反应器(MBBR),其在国外发展较早,目前在多个国家得到应用[2]。2008年,MBBR 首次在无锡市污水处理厂成功运用并良好运行[3],之后开始在国内逐步推广。MBBR 是向反应器中投加悬浮载体作为微生物生长的场所,被称为“流动的生物膜”[4]。生化系统可增配1 套碳源补充设备和1 套碱液补充设备,用于处理冬季低温运行时碳源与碱不足的问题。

3.2 新增缺氧池

新建缺氧池1 座,主要用于强化生化系统的脱氮能力。原污水处理厂可用土地有限,目前可利用土地为生化池前端的空地,平面尺寸为18 m×10 m,有效水深为4.5 m(超高为0.5 m),池高为5.0 m,有效容积为810 m3,水力停留时间为2 h。因水力停留时间较短,考虑在缺氧池内增设填料区,增强缺氧池的脱氮能力,填料高度为2.5 m,填料容积为450 m3,填料支架面积为360 m2。为提高泥水混合效果,本次改造新建的缺氧池采用空气搅拌,气源利用现有鼓风机。厂内现有鼓风机3 台,原设计为2 用1 备,而根据污水处理厂日常运行情况,现有风机仅用了1 台,故风量完全满足改造后整个污水处理厂的运行要求。

3.3 新增高密度沉淀池

新建高密度沉淀池1 座,主要采用物化方式去除系统中的磷,保证磷的达标排放。高密度沉淀池由3 个模块组成,分别是集成式絮凝区、沉淀区及污泥浓缩区[5]。高密度沉淀池反应区长为5 m,宽为4.8 m,沉淀区长为10 m,宽为8 m,表面负荷为10 m3/(m2·h)。主要设备有提升泵、排泥泵、回流泵、加药机、刮泥机和搅拌机。提升泵流量为300 m3/h,扬程为8 m,共有3 台,电机功率为15 kW;排泥泵流量为100 m3/h,扬程为7 m,共有1 台,电机功率为3.7 kW;回流泵流量为100 m3/h,扬程为7 m,共有2 台,电机功率为3.7 kW;加药机规格为1 000 L,共有2 台,电机功率为2.2 kW;刮泥机型号为D7000,共有1 台,电机功率为1.1 kW;搅拌机型号为D1500,共有1 台,电机功率为0.75 kW。

考虑工艺流程布置、高程限制及管道布置要求,现有污水处理厂生化池前端可利用土地有限,仅能新建一座缺氧池,故本次改造新增高密度沉淀池,将脱氮、除磷分开。生物脱氮除磷是最经济的方式,但在保证脱氮效率的前提下,磷的去除效率有限,最终无法保证磷达标排放。将脱氮、除磷分开,可保证生化池内污泥浓度足够,提高氨氮治理效果。污水处理厂进水有机物浓度过低,这才是决定本工程不宜采用生物脱氮除磷的关键。若不将脱氮、除磷分开,则生物脱氮除磷的矛盾会始终存在。

3.4 消毒设备改造

更换紫外线消毒设备1 套,保证出水微生物指标达标。原有紫外线消毒设备仅满足出水水质一级B 标准的要求,相比提标改造前,提标改造后紫外线消毒设备的要求与配置均不同,无法对原有设备进行改造,故需要更换一套消毒设备,紫外线消毒设备型号为UVC-320W-8/2-2,流量为420 m3/h,功率为12 kW。

4 结语

经工程投资分析,本次提标改造总投资为553.74 万元,提标改造后,该生活污水处理厂的出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A 标准。该生活污水处理厂实施提标改造,进一步改善了周边河流的水环境质量,进一步削减了污染物排放量,进一步促进了社会经济和环境保护的协调发展,其间接效益远远大于直接效益,有助于社会经济的可持续发展。

猜你喜欢
沉淀池高密度填料
“下岗”填料“再就业”
改良过湿冰水堆积土路基填料压缩特性试验分析
高密度养殖南美白对虾或者更容易成功
高密度大学校园规划指标与形态研究
高密度存储服务器可靠性设计与实现①
高密度存储服务器可靠性设计与实现
水处理专利技术在水厂中的应用现状分析
离心泵软填料密封问题的分析与对策
基坑排水及循环水利用系统
某核电厂海水淡化混凝沉淀池斜板老化事件分析