某污水处理厂提标改造工艺选择与分析.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 21 日 作者简介:李明(1984),男,汉族,黑龙江七台河人,本科+非全日制研究生,高级工程师,研究方向为市政工程、给排水工程、管网工程等建筑施工、投资项目管理。-196-某污水处理厂提标改造工艺选择与分析 李 明 葛洲坝水务(天津)有限公司,天津 300000 摘要:摘要:某地表污水处理厂原主体工艺为 A2O 活性污泥法处理工艺,设计规模 3 万 m3/d。采用“Bardenpho-MBBR生物池+磁混凝沉淀池+纤维转盘滤池”工艺进行改造,改造后出水水质由 城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 189182002)一级 A 标准
2、,稳定达到城镇污水处理厂污染物排放标准(DB12/599-2015)地标 A 标准要求。本文分析了主体工艺的确定思路,介绍了主要处理单元的设计参数,设备配置,以及设计要点等。对近似标准的污水处理厂提标扩建工作有指导意义。关键词:关键词:污水厂提标改造;MBBR;磁混凝沉淀池;纤维转盘滤池 中图分类号:中图分类号:X703 近年来我国对污水处理厂出水水质要求进一步提高,部分地区已颁布执行了比一级 A 更严格的地方标准,提标改造工作也开展得如火如荼。充分挖潜水厂现有工艺及用地进行改造是保证较高技术经济性的关键,具体表现为宏观层面合理确定工艺路线,微观层面充分深化工艺。某地表污水处理厂采用“MBBR
3、 生物池+混凝反应沉淀池+纤维转盘滤池”工艺进行改造,出水符合某市地标 A 标准。项目工艺确定思路和一些设计要点经验,对类似污水处理厂提标扩建工作有指导意义。1 工程概况 1.1 设计规模及进出水水质 工程设计规模 3 万吨/日,于 2014 年投入使用,为地上式污水处理厂。出水水质要求提升至天津市 城镇污水处理厂污染物排放标准(DB12/599-2015)中 A标准。具体见下表。1.2 改造前主要处理工艺 水厂改造前采用 A2O 活性污泥法生物池为主要处理工艺。如下图。图 1 改造前处理工艺流程图 1.3 改造工艺方案确定 1.3.1“二级处理原位改造+混凝沉淀+纤维转盘过滤”的改造路线 为
4、保证出水符合标准,在改造二级处理工段基础上,须扩建深度处理工段。水厂预留用地紧张,无法同时扩建混凝沉淀池和砂滤池。因此主要工艺路线在“二级处理原位改造+絮凝砂滤过滤”和“二级处理原位改造+混凝沉淀+纤维转盘过滤”间选择。“絮凝过滤”优点是工艺较简单,建设费用较省,缺点一是抗冲击负荷低,对进水 SS、TP 要求较高,二是反冲洗周期短,尤其当系统投药量较高时,不利于滤池的稳定运行。“混凝沉淀过滤”优点是缓冲能力强,出水水质稳定,缺点是流程较长,投资较大。为保证在不同工况和高标准下出水稳定达标,改造方案采用“二级处理原位改造+混凝沉淀+纤维转盘过滤”的改造路线。1.3.2 二级处理工艺选择 经核算原
5、池容以及进出水 BOD、TN 等指标要求,采用Bardenpho-MBBR工艺作为二级处理原位改造工艺。Bardenpho 工艺又称五段法工艺,较 A2O 工艺增加后置缺氧段和好氧段,设置混合液回流。同等池容可实现更好的脱氮效果,一般进水总氮在 5060mg/L 以上宜考虑采用此工艺以保证出水总氮稳定达标。MBBR 工艺通过投加生物悬浮填料挂膜,有效提高池内活性污泥浓度,可以在不扩容的前提下实现多指标更高的去除率。另一方面,由 A2O 改造 Bardenpho-MBBR 工艺,土建改动小,新增设备安装简便,可以在不停产的前提中国科技期刊数据库 工业 A-197-表 1 设计进出水水质 项 目
6、单位 污水处理厂进水指标 一级 A 出水指标 地标 A 出水指标 去除率()BOD5 mg/L 300 10 6 98.0 CODCr mg/L 600 50 30 95.0 SS mg/L 500 10 5 99.0 NH3-N mg/L 40 5(8)1.5(3.0)96.3(92.5)TP(以 P 计)mg/L 5 0.5 0.3 94 TN mg/L 45 15 10 77.8 大肠杆菌 个/L 103 103 pH 69 69 69 下实现。若采用 MBR 工艺改造,虽技术可行且出水水质更高,但在土建、造价、新增设备、不停产改造方面优势较小。1.3.3 深度处理工艺比选 因用地原因,
7、已确定使用纤维转盘滤池进行过滤。滤池的纤维毛滤布浸湿后形成 35mm 厚,当量孔径1020um 左右的过滤介质层,对二级出水中有机物和SS粘附性好6。当进水SS浓度较低时(10mg/L及以下),出水 SS 可至 5mg/L,同时系统运行较稳定。近年常用的混凝沉淀工艺形式有高效沉淀池和磁混凝沉淀池等。磁混凝沉淀工艺与普通高效沉淀相比添加了磁粉(10m)作为沉淀析出晶核,使得水中胶体颗粒更容易脱稳形成包裹有磁粉的絮体。具有絮凝效率高,沉速高,占地面积小的优点。在进水 SS 为 1520mg/L、进水 TP 为 11.5mg/L 的条件下,运维得当,磁混凝沉淀池出水 SS 可稳定小于 5mg/L,T
8、P 可稳定小于 0.3mg/L。同等进水条件普通高效沉淀池出水 SS 一般在 1015mg/L,TP 在 0.30.5mg/L,须串联砂滤池才可稳定达到SS小于5mg/L,TP小于0.3mg/L的标准。但磁混凝工艺也存在池体管路相对复杂,需要额外投加磁粉药剂等缺点。综上,主工艺采用磁混凝沉淀工艺,下游纤维转盘滤池作为保安工艺。同时磁混凝反应池后设置直接接入滤池的超越渠,以在进水水质较好的情况下可切换至絮凝过滤工艺。1.3.4 改造方案的确定 改造方案工艺流程如下图。图 2 改造后处理工艺流程图 2 改造工艺设计 2.1 二级处理工艺设计参数与设计经验 Bardenpho-MBBR 生物池的功能
9、是利用池中悬浮的活性污泥以及填料上的生物膜在厌氧、缺氧、好氧有序交替下降解水中 BOD、脱氮及除磷。对于常规市政污水,此工艺出水 TN 可稳定小于 10mg/L,总磷在 11.5mg/L 左右。(1)主要设计参数 原生物池为 1 组 2 格。混合液回流比 100200%,每组配混合液回流泵 2 台,1 用 1 备,1 变频,单台设计流量 420m3/h,设计扬程 3m,轴功率 5kW。污泥回流比 100%,回流泵利旧。悬浮生物填料采用扁圆柱形,规格 25x10mm,材质 HDPE,填充率 30%。填料拦网孔径 16。配套曝气管路改造与风机更换。(2)总体布置 经核算,将原池好氧廊道一二改造为好
10、氧MBBR段,好氧廊道四改造为后置缺氧段,好氧廊道三末端设置混合液回流泵组泵回第一缺氧段首端。整体改造为原池原位改造,不新增用地。图 3 Bardenpho-MBBR 改造布置示意图(3)Bardenpho-MBBR 改造设计要点 Bardenpho-MBBR 改造设计要点主要集中在 MBBR设计上。后者的核心问题之一是填料流态化。在填料中国科技期刊数据库 工业 A-198-形状确定的前提下,流态化关键在于曝气系统设计。改造前原池采用微孔曝气系统,该系统优点是曝气均匀充氧率高,缺点一是仅能盘面上部充氧,盘间易积泥,二是大通气流量下,阻力较大,且盘面压环易吹脱。管式曝气系统可全方位充氧,对池体起
11、到搅拌作用,二是管路阻力较小,大通气流量下较经济。改造工程新增穿孔管曝气系统,辅助原曝气盘应对 MBBR 改造后新增曝气量,以及搅拌保持填料流态化。曝气管数量采用原微孔曝气盘最大通气量校核,管路布局经CFD 模拟优化填料流态后确定。在好氧池拐角处等水力条件较差的区域设置额外的曝气管组,其他不宜采取措施的死区做土建倒角或安装导流板,避免填料局部堆积。远离倒角等水流紊乱处布置曝气管,以避免横向水流冲击。曝气管采用马鞍座连接,不得采用膨胀螺栓应采用化学螺栓固定,防止曝气管在填料和紊乱水流冲击下上浮断裂8。设置潜水推流器,使填料在两个廊道间循环运动。推流器按照大颗粒介质环境专用选型,并配置大扭矩电机,
12、所处区域曝气盘停用,防止因填料导致过载烧机。MBBR 设计需要关注的另外两个问题分别是拦网堵塞和由于拦网破损、填料破碎导致的填料跑料。改造工程拦网设置双层,因为两层拦网同时破损的概率很低。采用活动拦网,预留轨道和提升装置,并配中压冲洗系统,便于定期观察修补、清堵。拦网采用循环装填式,避免回装拦网时挤压填料。底部安装导槽与橡胶止水封条,避免由于土建不平整导致底部跑料。图 4 循环装填式拦网示意图 拦网前区域曝气管采用单管专供的形式,以便于减少网前曝气量,降低填料与拦网的摩擦损坏可能性。拦网后区域安装辅助穿孔曝气管反冲,防止拦网出水处填料堆积。混合液回流泵前设置小孔径拦网。2.2 深度处理工艺设计
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