中设设计集团股份有限公司江苏南京210014
摘要:青海某污水处理厂,升级改造工程实施规模为3.0×104m3/d,主体工艺采用分点进水倒置A/A/O的处理工艺。通过新建二级生物处理系统、深度处理系统和除磷系统等措施,使得出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准。具体介绍了工程项目背景、改扩建的技术路线、主要构筑物的设计参数。
关键词:污水处理厂;改扩建;脱氮除磷;分点进水倒置A/A/O
DesignofUpgradingandReconstructionProjectofaWastewaterTreatmentPlantinJinghaiProvince
ZHAOSu
(ChinaDesignGroupCO.,LTD,Nanjing210096,China)
Abstract:TheupgradingandreconstructionprojectofawastewatertreatmentplantinJinghaiProvincewithcapacityof3.0×104m3/dadoptedA/A/Oprocess.ThereconstructionmeasureincludingnewconstructionofsecondarybiologicaltreatmentsystemandadvancedprocessingsystemandPhostripprocessweretakentomakethetreatedeffluentmeetthefirstlevelAcriteriaspecifiedintheDischargeStandardofPollutantsforMunicipalWastewaterTreatmentPlant(GB18918-2002).Theprojectbackground,technicalroutewithreconstructionandexpansion,designparametersoftheimportantunits.
Keywords:Wastewatertreatmentplant;upgradingandreconstruction;nitrogenandphosphorusremoval;A/A/O
青海某污水处理厂于2010年建成,工程设计总规模为1.0×104m3/d,分两期实施,一期已建规模为0.5×104m3/d,设计出水水质要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准。至2012年,该污水厂处理水量已达到设计最大负荷,为应对主城区及周边近邻地区日益增大的污水排放量,及保护湟水河的水环境,迫切需要对改污水厂实施扩容及提标改造。根据最新的排水专项规划可知,扩容改造后的污水厂总处理规模为3.0×104m3/d,并为远期扩建预留用地,出水水质应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。
1.污水处理厂现状及改扩建要求
1.1污水处理厂现状
原污水厂采用“分点进水倒置A/A/O”的处理工艺,工艺流程如下:进水→粗格栅及污水提升泵房→细格栅及曝气沉砂池→A/A/O生化池→二沉池→紫外消毒渠→提升泵房→排至湟水河。
2011年1月~12月,该水厂出水水质如下所示:COD为47~58mg/L、BOD5为9~18mg/L、SS为9~18mg/L、NH3-N为14~33mg/L、TP为0.4~0.8mg/L。
1.2存在问题
根据现场调查与反馈,现状存在问题:
(1)进水含砂量较大,致使进水泵房淤积严重;
(2)转鼓式格栅机故障率较高,失去了截污的功能;
(3)冬季时,A/A/O生化池容易结冰。
1.3改造原则
(1)污水处理工艺在满足出水水质的前提下因地制宜、力求技术可靠、经济合理、运行稳定、管理简单、高效节能、操作方便、成本低、占地少。
(2)达到规定的进出水水质标准和污泥处理处置排放标准。
(3)保持全厂处理工艺的和谐统一。
(4)改造工程尽量减少断水时间和对环境的影响。
(5)充分利用现有设施和设备。
(6)总图布置紧凑,维持原厂功能区
1.4改造工程设计进出水水质
根据该污水厂近年的实际处理水量及上位专项规划分析,本次工程的设计规模为3.0×104m3/d。设计进水水质根据近年来的实测数据确定,出水水质参照《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。
设计进水水质如下所示:COD为300mg/L、BOD5为80mg/L、SS为130mg/L、NH3-N为58mg/L、TP为2.0mg/L。
2.改扩建工程工艺设计
2.1污水处理工艺选择
该污水处理厂一期工程已于2010年07投入运行,运行稳定且出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中的一级B标准。为保持全厂处理工艺的和谐统一,本次扩建工程沿用一期工程的工艺,即分点进水倒置A/A/O工艺。同时,为保证出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A的排放标准,本次工程增设了深度处理工艺,详见“图1升级改造工程工艺流程图”。
2.2一期工程存在问题的解决措施
(1)根据业主反馈,污水处理厂扩建工程正式运营前,城区的雨污分流工作全部完成,进水含砂量高的问题可以得到解决,因此,本次设计,不再考虑进水前增设除砂设施,但是,一期粗格栅及提升泵房淤积严重,维修频繁,业主建议废除,因此,本次另建1座粗格栅及提升泵房,设计规模为3.0×104m3/d。
(2)同样,根据业主反馈,转鼓式格栅机平时运行效果较差,强烈要求更换细格栅机的型式,因此,本次工程拟定拆除一期工程的细格栅机,改为循环式齿耙清污机,新建的细格栅井也采用循环式齿耙清污机。
(3)根据业主反馈及现场调研,A/A/O生化池间断运行时,存在结冰的现象,对此,本次工程增加了保温措施,并对A/A/O生化池增加了加盖措施。
图1升级改造工程工艺流程图
Fig1Flowchartofupgradingandreconstructionproject
3.污水处理构筑物
3.1粗格栅及进水泵房
进水泵房与粗格栅井合建,土建及设备均按照3.0×104m3/d的规模设计。
进水泵房与格栅井为钢筋混凝土结构,前端安装格栅,后半部安装水泵,构筑物净尺寸为16.6m×7.5m,深7.9m。安装2台机械粗格栅(宽1110mm,栅间距20mm,安装角度75°),在粗格栅井前设有进水闸门,内设2套800mm×800mm的手电两用闸门,用于格栅的检修与切换是用。栅渣通过设在格栅后的螺旋输送机和压榨机输送至垃圾桶内外运处置。
提升泵采用潜污泵,4台,参数为Q=450m3/hr,H=14.0m,N=30kw,3用1备,变频。
3.2细格栅及曝气沉砂池
一期工程已建1座细格栅及曝气沉砂池,设计规模为1.0×104m3/d,本次另建1座细格栅井与沉砂池,土建及设备规模均为2.0×104m3/d。
格栅井内设置2套循环式齿耙清污机(设备宽1000mm,安装角度75°,格栅间距5mm),栅后设置螺旋输送机,用于细格栅栅渣的输送,便于外运处置。为便于细格栅和沉砂池的检修及分组运行,在细格栅前设置手动渠道闸门。
曝气沉砂池,水力停留时间为2min,空气量0.2m3/(m3污水),选用2台罗茨鼓风机(Q=4.48m3/min,H=39.2kpa,1用1备,变频),除砂设备采用桥式吸砂机,驱动功率N=0.37kw,自带2台吸砂泵(Q=224.48m3/h,H=5.8m,N=1.4kW)。
3.3A/A/O生化池
一期工程已建1座A/A/O生化池,设计规模为0.5×104m3/d,本次工程拟建规模为0.5×104m3/d的生化池1座,规模为1.0×104m3/d的生化池2座。
每座生化池均由厌氧、缺氧及好氧段组成,规模0.5×104m3/d的生化池,平面尺寸为40.0m×29.6m,深5.0m,有效水深4.0m;规模0.5×104m3/d的生化池,平面尺寸为51.2m×49.4m,深5.0m,有效水深4.0m;同时,由于该污水厂地处严寒地区,为避免冬季结冰,生化池上部全部密封。
A/A/O生化池,进水点有2处,分别为缺氧段和厌氧段,进水流量可通过阀门进行调节,为保持池内污泥保持悬浮状态,并且与进水充分混合,每格内安装6套潜水搅拌器;好氧段,共4格,采用膜式曝气管。
在每座A/A/O生化池的末端安装3台混合液回流泵(Q=500m/hr,H=7.0m)。内回流混合液,通过内回流泵提升后,与来自二沉池的回流污泥及进水,一起流入缺氧段的进水端。
A/A/O生化池主要设计参数如下:设计水温为12℃;设计污泥龄12d;污泥负荷为0.1kgBOD5/kgMLSS.d;污泥浓度3.5g/L;污泥产率0.7kgMLSS/kgBOD5;总停留时间15h;有效水深4.0m;厌氧区停留时间1.5h,缺氧区停留时间4.0h,好氧区停留时间9.5h;设计汽水比6.5;污泥回流比100%;内回流比200%。
3.4二沉池
二沉池,为圆形的钢筋混凝土结构,本次拟建设规模为0.5×104m3/d的生化池1座,规模为1.0×104m3/d的生化池2座,均采用周边进水、周边出水的辐流式形式。
二沉池按高峰流量设计,设计表面负荷为0.8m3/m2•h,沉淀停留时间4h,池内配1套周边转动全桥式刮吸泥机,规格分别为∅18m及∅22m,出水采用环形集水槽,双侧溢流出水。
3.5回流及剩余污泥泵房
由于已经有1座1.0×104m3/d规模的污泥泵房,本次拟建1座2.0×104m3/d规模的泵房。
为维持A/A/O生化池内的污泥浓度,需进行污泥外回流。污泥回流泵房与剩余污泥泵房合建,平面尺寸7.6m×6.0m,深5.1m。泵房内设置3台污泥回流泵(Q=500m3/h,H=7m,N=18.5kW,2用1备,变频),2台剩余污泥泵(Q=300m3/h,H=10m,N=22kW,1用1备,变频)。
3.6出水泵房
出水泵房,土建与设备安装规模仅为3.0×104m3/d,泵房内净尺寸7.6m×6.0m,深5.1m。
污水厂尾水,小部分用作厂内回用中水,其余经水泵提升之后全部外排至湟水河。泵房内设置3台出水潜污泵(Q=700m3/h,H=11m,N=37kW,2用1备,变频),2台中水潜污泵(Q=15m3/h,H=22m,N=3kW,1用1备,变频)。
3.7加药间
本次拟建1座规模为3.0×104m3/d的加药间。为保证出水TP达到一级A的排放标准,在A/A/O生化池出水前段投加PAC溶液,设计投加量为50mg/L。
加药间内设置1座溶解池,平面尺寸为5.3m×2.5m,深2.5m,分为2格,互为备用。同时,设有6台加药螺杆泵,3台为1组(2用1备,Q=4.5~14.4l/min,H=20m,N=0.4kw)。
3.8鼓风机房
一期已建有1.0×104m3/d规模的鼓风机房,本次新建1座2.0×104m3/d规模的鼓风机房,钢筋混凝土结构,平面尺寸22.5m×10.3m,高6.2m。
经计算可知,标准状态下所需空气量为40m3/min,由于该污水厂地处高原地区,经换算之后,设计所需空气量为54.8m3/min,本次选用3台罗茨风机(Q=43.0m3/min,H=58.8kpa,N=75kW,2用1备,变频)。
4.深度处理构筑物
4.1纤维转盘滤池车间
纤维转盘滤池车间的作用,在于去除污水中以悬浮状态存在的各种杂质,提高污水处理厂出水水质,使处理水SS达到一级A标准。
本次拟建1座规模为3.0×104m3/d的纤维转盘滤池车间,车间平面尺寸为18.0m×15.0m,高8.0m;车间内设置1座纤维转盘滤池,1组2格并联运行,单格平面净尺寸6.5m×4.0m,深4.7m,工作状况水深为3.54m,反冲洗工况水深3.84m。转盘滤池选用2套过滤设备,滤盘直径为3.0m,总滤盘数量为12个,总有效过滤面积为151.2m2。反冲洗水量为进水的1%~3%,视水质水量情况进行调整,每格设置2台反冲洗水泵(Q=50m3/h,H=7m,N=2.2kW)。
4.2紫外消毒渠
本次新建紫外消毒渠1座,设计规模为3.0×104m3/d。平面尺寸为13.45m×2.25m,深2.5m,有效水位为0.8m,有效接触时间为30s,消毒池分为2道水渠,水渠宽1.0m。
5.污泥处理构筑物
5.1储泥池
一期工程已建1座规模为1.0×104m3/d的储泥池,本次工程拟再建1座规模为2.0×104m3/d的储泥池,平面尺寸9.0m×9.0m,深6.0m,有效水深5.0m。储泥池内设置1台潜水搅拌器,N=5.5kw。
5.2污泥脱水机房
一期工程已建1座规模为1.0×104m3/d的污泥脱水机房,本次工程拟再建1座污泥脱水机房。脱水机房土建按照4.0×104m3/d的规模一次性建成,设备按照2.0×104m3/d的规模设置,并未远期预留2.0×104m3/d的规模。
本次工程采用污泥浓缩脱水一体机,近期安装2套(1用1备,远期增加1台,2用1备)。每套带宽2.0m,加压冲洗,两班制工作,脱水后污泥含固率20%。PAC投加量为污泥干重的0.3%~0.5%。
6.结语
该污水厂采用分点进水倒置A/A/O的处理工艺,该工艺主要采取厌氧、缺氧区倒置,消除了外回流污泥中的硝酸盐对系统除磷产生的不利影响,同时,在厌氧区增加了进水点,也补充了碳源,脱氮除磷效果优于传统A/A/O工艺。后续增加的纤维转盘滤池深度处理工艺,保证了出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A的排放标准。
参考文献:
[1]于小强,宋永健.山东某污水处理厂二期升级改造工程设计[J].山东工业技术,2018(10):108.
作者简介:
赵苏,男,1985.11.22,汉族,湖北荆州,硕士研究生,工程师,研究方向:市政给排水