穆穎

（沈陽(yáng)市市政工程設(shè)計(jì)研究院，遼寧沈陽(yáng)110015）

甲醇投配間在產(chǎn)業(yè)園區(qū)污水處理設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

穆穎

（沈陽(yáng)市市政工程設(shè)計(jì)研究院，遼寧沈陽(yáng)110015）

產(chǎn)業(yè)園區(qū)污水一般是由居民生活污水和工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)廢水組成的混合廢水，污水可生化性低，碳源不足，且各項(xiàng)污染物去除率要求較高，普通生化處理不能確保出水達(dá)標(biāo)。結(jié)合實(shí)際工程案例，對(duì)目前國(guó)內(nèi)普遍采用的各種碳源投加方式進(jìn)行比較，對(duì)甲醇投配間的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)論述。

高新區(qū)污水處理廠；碳源；甲醇投配間

1　工程概況

葫蘆島市位于遼寧省西南端，自古有“關(guān)外第一市”的美稱(chēng)。東距省會(huì)城市沈陽(yáng)248 km，西距首都北京市410 km。葫蘆島高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)是國(guó)家級(jí)專(zhuān)利技術(shù)園區(qū)。葫蘆島高新區(qū)污水處理廠是開(kāi)發(fā)區(qū)必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施之一，同時(shí)也是環(huán)境及水資源保護(hù)的要求。污水處理采用水解酸化+改良A2/0生化池+二沉池+混凝沉淀+過(guò)濾工藝，污水廠于2012年建設(shè)施工，2014年6月投產(chǎn)運(yùn)行，目前出水水質(zhì)達(dá)國(guó)家一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。該工程采用投加甲醇進(jìn)行碳源的補(bǔ)充，使生化處理進(jìn)行更加徹底，目前運(yùn)行效果良好。

2　污水工藝主要流程

葫蘆島市高新區(qū)污水處理廠位于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)的東部，污水處理廠一期規(guī)劃用地面為積5.76 hm2，一期水廠用地面積3.7 hm2。污水廠遠(yuǎn)期規(guī)模為6.4×104m3/d，一期建設(shè)規(guī)模為2.0×104m3/d。進(jìn)水水質(zhì)由葫蘆島高新區(qū)環(huán)保局監(jiān)測(cè)資料以及該工程可研報(bào)告確定；出水根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）和遼寧省環(huán)境保護(hù)局頒發(fā)的遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn)確定，執(zhí)行國(guó)家一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，污水設(shè)計(jì)進(jìn)出水質(zhì)及去除率見(jiàn)表1。

表1　污水進(jìn)出水水質(zhì)及去除率

污水處理工藝流程：提升泵房→粗格柵間→旋流沉砂池→脈沖式水解酸化池→改良A2/0生化池→二沉池→混凝沉淀池→轉(zhuǎn)盤(pán)濾池→出水。在生化池缺氧段投加甲醇進(jìn)行碳源補(bǔ)給。

污泥處理工藝流程：污泥貯池→污泥濃縮脫水→外運(yùn)。

3　投加碳源的必要性及投加方法比較

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，污水采用生化處理工藝，特別是生物脫氮工藝，應(yīng)對(duì)進(jìn)水中污染物質(zhì)的配比和平衡參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行初步分析判定：B0D5/C0Dcr比值為0.36≥0.25，這個(gè)指標(biāo)首先肯定了生化處理工藝在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)污水處理廠是適用的；B0D5/TP和B0D5/TN比值分別是衡量生物除磷和生物脫氮碳源水平的主要指標(biāo)，高新區(qū)污水B0D5/TP=40≥20，這個(gè)指標(biāo)進(jìn)一步肯定了高新區(qū)污水滿(mǎn)足生物除磷的要求，除磷效果基本有所保證。因此在生物池設(shè)置前缺氧區(qū)、厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)，在此實(shí)現(xiàn)硝化、反硝化，同時(shí)完成磷的充分釋放和磷的過(guò)量吸收，從而確保污水中的氮、磷達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。但為保證最后的除磷效果，還需要采用投加藥劑保證化學(xué)除磷。理論上B0D5/TN≥2.86時(shí)反硝化可開(kāi)始進(jìn)行，但是實(shí)際運(yùn)行資料證明，如果確保生物脫氮的效果使反硝化過(guò)程順利進(jìn)行，那么必須保證B0D5/TN≥3.5，如能在B0D5/TN≥4時(shí)反硝化就能夠更加徹底。因?yàn)榉聪趸^(guò)程中主要利用原污水中的含碳有機(jī)物作為電子供體，碳源是否充足，反硝化能否進(jìn)行得徹底，主要看B0D5/TN比值是否足夠大。高新區(qū)進(jìn)水水質(zhì)的B0D5/TN=2.67，表明生物脫氮碳源不足，必須采用外部投加碳源才能保證脫氮效果。

解決碳源不足通常有兩個(gè)途徑，一個(gè)途徑是充分利用自身工藝流程，將污泥濃縮上清液回流處理來(lái)補(bǔ)充有效的碳源，通過(guò)調(diào)整生物段的污水進(jìn)水流量及位置來(lái)提高反硝化碳源等。因此，該工程在B0D5/TN比值較低時(shí)，除考慮采用外加碳源的途徑外，在工藝上可改變生化系統(tǒng)的進(jìn)水方式來(lái)滿(mǎn)足反硝化碳源，以提高碳源，保證脫氮效果，同時(shí)考慮為降低回流污泥中硝酸鹽對(duì)厭氧放磷的影響，進(jìn)而采用回流污泥反硝化，改變進(jìn)水和回流污泥方式。另外一種解決碳源不足途徑就是外部投加碳源，外部投加碳源的方式主要有外加高濃度有機(jī)廢水及投加甲醇、乙酸鈉、葡萄糖及淀粉溶液等。外加高濃度有機(jī)廢水包括：垃圾滲濾液、酒廠廢水等，而葫蘆島高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)污水處理廠不具備投加高濃度廢水條件。目前城市污水處理中外加碳源的工藝尚未普及應(yīng)用，實(shí)際運(yùn)行的案例不多，參考資料表明投加甲醇、乙酸鈉、葡萄糖及淀粉溶液幾種方式優(yōu)缺點(diǎn)各異。通過(guò)綜合比較，結(jié)合該工程的實(shí)際情況，最終確定投加甲醇作為外加碳源。甲醇是易于生物降解的低級(jí)醇類(lèi)，它易被反硝化菌利用，反硝化速率較高，應(yīng)用在該工程中是比較適宜的。

4　甲醇投配間工藝設(shè)計(jì)

甲醇投配間宜設(shè)在遠(yuǎn)離建筑物的位置，因此將甲醇投配間設(shè)在遠(yuǎn)離其它構(gòu)筑物污水處理廠東側(cè)，防爆距離大于25m。甲醇投配間尺寸L×B× H=5.1m×5.1m×6.6m，磚混結(jié)構(gòu)；甲醇儲(chǔ)罐池尺寸L×B×H=8.8m×7.1m×3.6m，地下深度為3.6m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。甲醇投配間各專(zhuān)業(yè)均考慮防爆設(shè)計(jì)。為了保證安全，在甲醇投配間內(nèi)設(shè)有高壓滅火裝置，同時(shí)設(shè)置可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警裝置，報(bào)警裝置與消防系統(tǒng)連鎖自動(dòng)運(yùn)行。

4.1投加量

該工程為滿(mǎn)足系統(tǒng)脫氮要求，補(bǔ)充碳源采用投加甲醇，投加點(diǎn)設(shè)在生化池缺氧段，為保證運(yùn)行靈活，投加點(diǎn)設(shè)置4點(diǎn)。甲醇的投加量按去除1 gN03一N消耗甲醇2.47 g計(jì)，投加量為60mg/L，投加濃度：10%。

4.2投配流程

甲醇投配系統(tǒng)包括甲醇儲(chǔ)罐、隔膜泵、集液槽、收集桶、供氣系統(tǒng)設(shè)備、儀表及電氣控制設(shè)備、濾網(wǎng)、連接管道、閥門(mén)、止回閥、（壓力釋放閥）安全閥、背壓閥、防脈沖阻尼器、Y型過(guò)濾器、在線稀釋系統(tǒng)、配套流量計(jì)設(shè)施等。甲醇投加系統(tǒng)流程見(jiàn)圖1。

4.3主要設(shè)備

（1）甲醇儲(chǔ)罐。甲醇的儲(chǔ)存采用罐體存放。由于甲醇是易燃易爆品，在投配間的儲(chǔ)存量不易過(guò)多，設(shè)計(jì)兩個(gè)儲(chǔ)罐，容積為3 d的投藥量，單個(gè)儲(chǔ)罐的容積為10m3。甲醇儲(chǔ)罐內(nèi)設(shè)高、低液位報(bào)警，處于低液位時(shí)系統(tǒng)報(bào)警，并且自動(dòng)切換到另一個(gè)儲(chǔ)罐，添加甲醇至高液位時(shí)報(bào)警，停止添加工作，以待下一個(gè)周期使用。

圖1　甲醇投加系統(tǒng)圖

（2）甲醇投加泵。投加甲醇的氣動(dòng)隔膜泵3臺(tái)，2用1備，醇投加泵單泵流量Q=200 L/h，揚(yáng)程H=30m，功率N=0.55 kW。每臺(tái)氣動(dòng)隔膜泵主要附件有：DN15背壓閥（即彈簧負(fù)載止回閥），裝于計(jì)量泵壓力管道上產(chǎn)生恒定背壓，有助于精度計(jì)量，防止低壓；脈沖阻尼器，最高工作壓力1.0 MPa，安裝于泵出口下游，用以平衡脈沖出料狀態(tài)；DN20Y型過(guò)濾器，安裝于泵的吸水管，防止溶液中不溶物引起阻塞，要求過(guò)濾網(wǎng)能清洗方便；DN15泄壓閥，安裝在泵出口管路上，管道壓力升高異常時(shí)，釋藥液回藥液投配罐，保護(hù)泵隔膜和管道不受損壞。

（3）連接管道和閥門(mén)。管道系統(tǒng)的管道和管件，包括管道、管配件、氣動(dòng)閥門(mén)、手動(dòng)閥門(mén)、電磁閥、固定件等。

（4）電磁流量計(jì)。數(shù)量3套，流量Q= 300 L/h，口徑DN15，防爆型。

（5）在線稀釋系統(tǒng)。數(shù)量3套，投加濃度10%，主要組成部分包括供水裝置、進(jìn)水管道內(nèi)螺紋管道接口、控制閥、減壓閥、壓力顯示儀、防爆型電磁閥、浮子流量計(jì)。注入噴射器，靜態(tài)混合器，整個(gè)系統(tǒng)為一體化的集成裝置。

（6）供氣系統(tǒng)設(shè)備。包括1臺(tái)空氣壓縮機(jī)、空氣干燥裝置、儲(chǔ)氣罐、必要的閥門(mén)、管道等。

（7）燃?xì)馐礁煞蹨缁鹧b置。數(shù)量2套，每套帶4個(gè)噴頭。參數(shù)：150 kg ， 1.8～2.45 MPa。

5　結(jié)論

從高新區(qū)污水處理廠運(yùn)行情況看，污水出水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，外加碳源系統(tǒng)的設(shè)置是十分必要的，但在設(shè)計(jì)中要充分考慮甲醇投配間與其它構(gòu)筑物的安全距離，運(yùn)行中務(wù)必要保證投配系統(tǒng)的安全。近年來(lái)，通過(guò)試驗(yàn)人們發(fā)現(xiàn)了多種新型外加碳源，比如垃圾滲濾液等，在工程條件具備的情況下不斷嘗試應(yīng)用，逐步總結(jié)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.活性污泥工藝簡(jiǎn)明原理及設(shè)計(jì)計(jì)算［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.

［2］周丹，周雹.污水脫氮工藝中外部碳源投加量簡(jiǎn)易計(jì)算方法［J］.給水排水，2011（11）：38-41.

［3］張自杰.排水工程（第4版）［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000.

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1009-7716（2015）01-0089-03

2014-10-17

穆穎（1969-），女，遼寧沈陽(yáng)人，高級(jí)工程師，從事市政給水排水設(shè)計(jì)工作。