地下式再生水厂处理工艺选择分析.pdf

306：2023年9 月建设经济与环保江西建材地下式再生水厂处理工艺选择分析陈巍厦门水务中环污水处理有限公司，福建厦门361100摘要：文中以厦门市某地下式再生水厂工艺选择为例，根据进出水水质和当地实际状况，对再生水厂的二级处理和深度处理等工艺进行比选，最终确定采用预处理+A/O+二沉池+深度处理+超滤膜工艺为最佳建设方案。关键词：地下；再生水厂；工艺比选中图分类号：TU92文献标识码：B文章编号：10 0 6-2 8 9 0（2 0 2 3）0 9-0 3 0 6-0 3Analysis of Treatment Process Selection for anUnderground Reclaimed WaterPlantChen WeiXiamen Water Zhonghuan Sewage Treatment Co.Ltd.,Xiamen,Fujian 361100Abstract:This article takes the process selection of an underground reclaimed water plant in Xiamen as an example.Based on the inletand outlet water quality and local actual conditions,the secondary treatment and deep treatment processes of the reclaimed water plant arecompared and selected.Finally,the optimal construction plan for the reclaimed water treatment process is determined to be pre-treatment+A/O+secondary sedimentation tank+deep treatment+ultrafiltration membrane process.Key words:Underground;Reclaimed water plant;Process comparison and selection0引言随着城市化程度的加深、土地资源的紧张与环境标准的愈趋严格，当前，城市对污水处理厂提出了更高要求。城市的污水厂应在保证出水水质达标且留有提标空间的前提下，尽量占地面积少、对周围居民影响小。建设地下污水处理厂和进行污水厂提标改造是满足前述要求的必由之路。但目前，国内地下污水厂的建设经验较匮乏。提标改造多采用传统工艺加MBR的处理工艺，运行费用高且运行不稳定。因此，本文以厦门市某地下再生水厂工艺比选为例，介绍了地下水厂建设型式和传统工艺+深度处理+超滤膜工艺的优缺点。2015年，厦门市成功人选首批海绵城市建设试点城市名单。本文污水厂位于厦门市试点海绵城市片区（以下简称“片区”）。为响应海绵城市的号召，当地对该片区污水进行收集、处理、净化，达标后才能排放。再生水厂建成后可为片区污水、初期雨水的处理作出贡献。此外，该片区水环境系统流动性较差，需一定的补水，而本工程建设完成后，出水可排放进入片区河道，有利于增加片区的水系的水量，提高流动性2 。本文将对片区再生水厂建设背景、建设型式比选、运行工艺比选进行介绍，旨在为同类城市污水厂的建设提供参考。1项目概况根据厦门市对于该片区市政工程设施的专项规划，片区再生水处理厂的规划服务范围主要为片区规划范围及相邻的一个生活区。本项目一期规划处理水量为5万md，远期规模为13.7万m/d。由于再生水厂出水需作为片区河道水系的生态补水，地区环境要求较高，同时根据厦门市环保局关于该片区水质的相关规定，本次一期工程出水水质拟以IV类水为准（见表1）。表1进水水质及排放标准限值项目COD/（m g L）B O D/（m g L）S S/（m g L）氨氮/（mgL）总氮/（mgL-）TTP/(mg L-)粪大肠菌群数/（个L）进水水质30015020030404一排放标准306101.5100.31.0002方案比选2.1型式比选污水处理厂的建设型式有常规地上式和地下两种建设方式，综合比较结果如表2 所示。由表2 可知，方案一虽然投资运行费用相对较低，且由于构筑物建设在地上，抗浮要求、基坑支护和地基处理难度较地作者简介：陈巍（19 8 6-），男，福建泉州人，本科，工程师，主要研究方向为污水处理。下污水厂低。由于空间开阔，通风照明及设备吊装时较便利，运营期水流、人流、泥流、车流易优化，巡检等运营管理环节较方便，但其占地面积是方案二的2.3 倍，在政府部门规划的用地范围内无法布置远期设施，且对周边的环境和景观影响较大，这对于土地资源紧张的厦门市而言缺陷较明显。方案二虽然投资较高，但占地小、能够最大化降低臭气和噪声对周边环境的影响，可满足厦门市城市化建设需求，且剩余用地可用作远期用地。3072023年9 月建设经济与环保江西建材表2建设型式比选表比选方案方案一（常规地上式）方案二（地下式）一期占地面积/hm10.34.53地上建构筑物布局构筑物多构筑物集中在一个单体内对景观的影响大较小对环境的影响大较小工程造价较小较大运行成本一般较高工程实施难易程度简单较难通风照明及设备吊装好较好的便利性运行管理的方便程度方便较方便工程费用低较地上式高随着城市化的发展，原有建设的城市污水处理厂已经被建成区所包围，地上式污水厂的臭气、噪声等引发周围民众极大不满，若将污水厂建设至远郊，又存在以下问题：（1）生活污水市政收纳管网长度随之增加，污水管网工程建设费用大幅提升3 。（2）远郊后续可能发展成为市区，现存污水厂存在的问题后续仍然会出现4。（3）片区需保证一定的景观效应，且土地资源紧张，无法提供更大面积的土地用于污水厂建设。综上分析，本工程片区再生水厂建设推荐采用方案二，即采用地下式的建设型式。2.2工艺比选根据本工程的特点，结合国内外工程实例，对以下两种工艺路线进行比选。方案一：预处理+A/O+二沉池+深度处理+超滤膜工艺。方案二：预处理+MBR工艺（A/O+膜池）+深度处理。两种方案均采用了较为先进的膜工艺，但对膜工艺的运用形式不同，下面对两种方案进行综合比较。若采用方案一，则主要工艺流程如图1所示。粗格栅进细格栅及曝AAO生物反二沉进水水泵房气沉砂池应池池消毒超滤膜深度处理出水设施车间设施图1方案一工艺流程图若采用方案二，则主要工艺流程如图2 所示。粗格栅进细格栅及曝膜格AAO生物进水水泵房气沉砂池栅反应池消毒深度MBR出水设施处理膜池图2方案二工艺流程图对前述两种工艺工程规模、占地面积等进行比选，可得表3。2.2.1MBR工艺弱势分析（1）月膜组件膜组件浸没在膜池污水（污泥浓度一般可达到10 g/L）中运行，随着处理时间的增加，膜组件会受到污染，膜通量受到限制，一般为2 0 L/mh。（2）出水水质MBR工艺出水水质能稳定达一级A，但由于MBR曝气量大、对膜丝的冲刷强、环境温度高等原因，MBR膜相较于其他清水膜更易损坏。若膜反应器的膜丝损坏，将导致出水超标排放。此外，MBR工艺由于前述膜通量限制，其抗水量冲击能力较差，若来水水量突变，也极易造成出水超标5。（3）工程投资MBR工艺由于膜通量受到限制，同时需预留膜通量衰减余量，设计时，MBR膜组件数量预留多，导致一次性设备投资高，因此，MBR工艺的工程费用要略高于“A/O+深度处理+超滤膜”工艺。（4）运行费用全地下MBR工艺的污水厂比传统的地面污水厂能耗增加约1.5 2.0 倍6 。由于随着处理时间的增加膜通量减少，故相比清水膜，清洗频率较高，药剂消耗量较大，更换周期较短，MBR工艺每5年左右需进行一次膜更换，约增加运行费用0.1 0.2 元代。2.2.2推荐工艺与MBR艺的比较分析本工程推荐采用全地下“A/O+二沉池+深度处理+超滤膜”工艺（以下简称推荐工艺），项目呈现全地下布置，地面区域均可作为厂区管理用地和公共用地。本工程采用全地下布置，不论地下箱体大小，地面区域除厂区管理用地外，均可作为对外公共用地，如水科普教育基地、公用绿化等。工程投资与运行费用较低，推荐工艺的工程总投资比MBR工艺略低，而且推荐工艺运行费用比MBR工艺约低0.4元/m。MBR工艺由于其工艺特点，在以下三方面的运行费用更高。（1）膜更换费用。由于MBR反应器是膜丝浸没在生化池中运行，膜丝直接接触的是悬浮物浓度高的污水，所以膜通量较低，一般为2 0 L/（m h），而推荐工艺采用的超滤膜工艺仅用于处理深度处理的滤池出水，接触的是悬浮物浓度低的尾水，膜通量能够维持在较高水平，一般能达到40 6 0 L/（m h）。在同样水力负荷的情况下，MBR工艺设置的膜组件数量是推荐工艺的两倍，并且MBR膜的更换频率更高，故更换费用更高。一般而言，MBR膜更换费用比超滤约多0.1元/t。（2）电耗。由于MBR工艺活性污泥的浓度极高，故耗氧量极大，所以，MBR工艺需在膜池中维持较高的气水比，因此，风机能耗要远大于推荐工艺，电耗费用约多0.15元/t6。（3）药耗。由于MBR直接接触悬浮物高的污水，膜通量相较于超滤膜下降更快，故MBR工艺在膜清洗上相较于超滤膜更为频繁，因此，在药耗费用上比推荐工艺约多0.15元/t。综合考虑工程一次性投资和运行费用（以下简称综合投人），本工程推荐工艺按运行2 0 年计，比MBR工艺在综合投人上要节省4.2 亿元2.2.3运行稳定性推荐工艺属于长流程，而MBR工艺属于短流程，就运行稳定性而言，MBR工艺更容易被击穿（如膜丝断裂、水量水质突变），导致出水超标。相对而言，本次推荐工艺能够发挥长流程308行业资讯+2023年9 月建设经济与环保江西建材表3处理工艺比选表项目方案一方案二预处理+A/O+二沉池+深度处理+超滤膜方案内容预处理+MBR工艺（A/O+膜池）+深度处理工艺工程规模13.7万m/d13.7万m/d总占地面积4.53hm（分期建设）3.9hm（分期建设）工程费用二者基本相同，方案二稍高工程总投资二者基本相同，方案二稍高运行费用0.8元m31.2元m320年总运行费用8亿12亿抗水质冲击负荷好好好，超滤膜处理清水，膜通量、膜寿命一般，MBR膜直接处理污水，膜通量、膜寿命均大抗水量冲击负荷均更优大低于超滤膜一般：膜丝若发生极少数量断裂，出水将超标；若运行风险低产水泵发生故障，有污水外溢风险。综合评价较好一般推荐与否推荐不推荐的优点，抗水量水质冲击的能力较强，在运行上更为稳定，风险更低。2.2.4留有提标空间根据厦门市规划，将在再生水厂所在片区建立平原水库，因此，后续对水体水质的要求将逐渐提高，而“AO+MBR”工艺实现当前排放标准已较为困难，难以继续提标。推荐工艺仅需调整生反池以及反硝化深床滤池的脱氮能力即可达标，较为便捷，与后续可能提升的排放标准需求衔接性更好。基于上述分析，本工程污水处理工艺推荐采用方案一：预处理+A/O+二沉池+深度处理+超滤膜工艺。3结语综上所述，污水处理厂环境影响问题突出，地下式污水处理厂将成为建设发展的趋势。厦门市某再生水厂采用地下式和预处理+A/O+二沉池+深度处理+超滤膜工艺相结合，解决了污水处理和回用问题，投资、运营维护费用低，运行稳定，既能保证出水水质，又便于统一管理，可更好地推动城市的健康、生态环境部：高质量推进水泥等行业超低排放改造工程9月2 2 日，生态环境部发布京津冀及周边地区、汾渭平原2 0 2 3-2 0 2 4年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案（征求意见稿），向社会公开征求意见。行动方案明确提出，高质量可持续发展。参考文献1 谢鹏贵，缪沁园.厦门市全域推进海绵城市建设的策略研究J】。福建建筑，2 0 2 2（8）：2 1-2 5.【2 王宇.城市污水处理厂工艺类型与优化选择研究J.河南化工，2010(8):34.3 黄宁，王红映，吝涛，等.基于“源汇”理论的流域非点源污染控制景观格局调控框架：以厦门市马銮湾流域为例【J.应用生态学报，2 0 16，2 7（10）：3 3 2 5-3 3 3 4.【4王晓珑，影响城市污水管网项目造价的相关因素及措施J】.人力资源，2 0 18（8）：6 6-6 7.5毛宏亮.浅谈市政污水管网改造工程施工管理J.居舍，2 0 19(34):141-142.【6 王森.污水处理中影响MBR膜工艺运行的因素及膜工艺的优缺点J】.化工管理，2 0 2 2（15）：13 1-13 3.推进钢铁、水泥、焦化行业超低排放改造工程。企业要因厂制宜选择成熟适用的技术路线，严把工程质量，加强运行管理，确保全工序、全环节达到超低排放要求。行动方案强调，对于偷排偷放、超标排放、自行监测数据弄虚作假、不正常运行治理设施等突出环境问题及后果严重、屡查屡犯的，要依法严厉查处，公开曝光，形成有力威慢。来源：生态环境部官网