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        A2/O-MBR校園污水處理站工藝分析與設(shè)計

        2020-05-09 03:05:52
        天津化工 2020年2期
        關(guān)鍵詞:工段活性污泥格柵

        (天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津300402)

        本課題以天津某高校A2/O-MBR污水處理工程作為實(shí)例研究。該污水處理站以食堂廢水和學(xué)生宿舍產(chǎn)生的生活污水為主要處理對象,設(shè)計處理能力為100 m3/d,生化處理單元采用A2/O系統(tǒng)與MBR工藝聯(lián)用,出水主要用于綠地灌溉和校園景觀湖補(bǔ)充水源。

        1 水質(zhì)分析

        1.1 水質(zhì)特點(diǎn)

        1.1.1 排放水量不均勻,瞬時水量過大

        該校A2/O-MBR污水處理站污水來源主要是食堂和學(xué)生宿舍,有著比較明顯的排水特點(diǎn)。經(jīng)有關(guān)調(diào)研發(fā)現(xiàn),由于學(xué)生和教職工的活動相對集中,在中午12點(diǎn)、18點(diǎn)和20點(diǎn)為食堂和學(xué)生宿舍的用水高峰。因此,日排放水量不均勻且瞬時水量過大是該校污水排放的最顯著特點(diǎn),容易給污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行帶來諸多隱患。

        1.1.2 寒暑假污水量急劇下降,系統(tǒng)需要一定的恢復(fù)期

        通常情況下每年1~2月和7~8月是寒暑假時間,此期間校園產(chǎn)生的污水量急劇下降,造成污水處理系統(tǒng)中培養(yǎng)的微生物得不到生長繁殖所需的有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)而大量消失,系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。每當(dāng)新學(xué)期開學(xué)時,活性污泥需要培養(yǎng)和馴化,在恢復(fù)期間,系統(tǒng)出水不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),基本上不進(jìn)行回用。

        1.1.3 原水污染物濃度高、波動大

        按照正常用水及排水量推算,1萬左右人員日理論排水量應(yīng)為1500 t/d左右,但現(xiàn)學(xué)校的實(shí)際用水量較少,峰值約為1000 m3/d,導(dǎo)致整個污水濃度相對較高[1]。

        1.2 水質(zhì)指標(biāo)

        對該高校A2/O-MBR污水處理站進(jìn)水水樣采集后檢測,原水水質(zhì)見表1。

        表1 A2/O-MBR污水處理站進(jìn)水水質(zhì) mg/L(pH除外)

        根據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,生活污水經(jīng)過處理后用于校區(qū)綠化、道路清潔的出水水質(zhì)必須符合《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》(GB/T 18920-2002)標(biāo)準(zhǔn)。該高校再生水用于景觀湖補(bǔ)水和綠地灌溉,部分出水指標(biāo)如表1、2所示。

        表2 A2/O-MBR校園污水處理站出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

        2 A2/O-MBR污水處理站工藝流程的確定與分析

        2.1 預(yù)處理工段

        該校園A2/O-MBR污水處理站進(jìn)水主要以食堂廢水和學(xué)生宿舍生活污水為主,污水先經(jīng)過隔油池去除掉大量油污之后,通過管道自流至集水井,與學(xué)生宿舍排出的生活污水在集水井內(nèi)進(jìn)行收集混合,集水井內(nèi)放置了兩組人工格柵,截留污水中的大塊懸浮物質(zhì)后進(jìn)入格柵池,格柵池內(nèi)設(shè)置了一組回轉(zhuǎn)式細(xì)格柵,用于進(jìn)一步去除污水中的懸浮物質(zhì),以免堵塞后續(xù)構(gòu)筑物和機(jī)泵。由于食堂廢水排放水量不均勻且瞬時水量過大,因此在預(yù)處理工段設(shè)置了調(diào)節(jié)池,使廢水的水量與水質(zhì)得到充分的均衡,減小對后續(xù)生化單元的沖擊。

        2.2 生化處理工段

        生化處理單元以去除有機(jī)物、氮、磷的為首要目標(biāo),考慮到高校污水處理站占地面積和污泥的處理處置等問題,在兼顧系統(tǒng)脫氮除磷功能的前提下,選擇了占地面積相對較小、剩余污泥的產(chǎn)量較少的A2/O-MBR工藝[2,3]。

        經(jīng)預(yù)處理之后的污水依次進(jìn)入?yún)捬醭?、缺氧池、好氧池,即A2/O系統(tǒng)。厭氧池通過厭氧菌的作用能夠去除污水中的有機(jī)物,提高污水的可生化性;缺氧池在反硝化細(xì)菌的作用下,將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮?dú)鈴乃幸莩觯_(dá)到脫氮的目的[4];好氧池中存在大量的活性污泥,在有氧的環(huán)境下,進(jìn)一步將無機(jī)物分解為有機(jī)物,同時活性污泥中的微生物發(fā)生硝化反應(yīng),將氨氮氧化為硝態(tài)氮,達(dá)到去除氨氮的目的。除磷過程是利用聚磷菌的作用將污水中的磷轉(zhuǎn)移至活性污泥上,通過排出剩余污泥的方式加以去除[5]。

        污水經(jīng)過A2/O系統(tǒng)的反應(yīng),大量有機(jī)污染物以及氮磷類物質(zhì)被生化降解后進(jìn)入MBR膜生物反應(yīng)池。MBR膜生物反應(yīng)池是通過MBR膜生物反應(yīng)器的作用進(jìn)行泥水分離,活性污泥被截留在MBR膜池內(nèi),出水進(jìn)入中水池經(jīng)消毒后外排。

        2.3 污泥工段

        MBR膜生物反應(yīng)池在MBR膜生物反應(yīng)器的分離作用下截留了大量的活性污泥,一部分剩余污泥利用污泥泵輸送至污泥池,并通過螺桿泵泵入污泥壓濾機(jī)進(jìn)行污泥脫水后統(tǒng)一外運(yùn)。為確保系統(tǒng)的脫氮除磷效果,MBR膜生物反應(yīng)池中的活性污泥需進(jìn)行污泥回流,在實(shí)際運(yùn)行中通常采用三段式回流方式(MBR膜池回流至好氧池、好氧池回流至缺氧池、缺氧池回流至厭氧池),在能夠保證系統(tǒng)脫氮除磷效果和生物量分配的同時,可以降低MBR膜池高DO濃度混合液回流對系統(tǒng)的影響,保持系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

        經(jīng)分析,該校園A2/O-MBR污水處理站工藝優(yōu)良,優(yōu)勢明顯,具有以下突出特點(diǎn):①投資少,占地面積小,適合高校水處理項(xiàng)目;②出水水質(zhì)優(yōu),安全穩(wěn)定,再生水回用效果好;③耐沖擊負(fù)荷,有機(jī)負(fù)荷較高;④剩余污泥量少,污泥處置費(fèi)用低。

        3 A2/O-MBR污水處理站主要構(gòu)筑物和設(shè)備的確定

        3.1 主要構(gòu)筑物確定

        3.1.1 隔油池

        隔油池采用全地下鋼砼,規(guī)格為2.3×1.3×1.8m3,水力停留時間T為1.5~2 h,含油廢水在池內(nèi)流速v為5mm/s,超高h(yuǎn)1為 0.3m,有效水深h2為 1.5m。隔油池采用人工除油的方式,除油周期為5~7d。

        3.1.2 格柵-集水井

        格柵-集水井采取合建的形式,分為格柵井和集水井兩個部分,采用全地下鋼砼,規(guī)格為2.2×1.5×4.5 m3。

        格柵井容積為3 m3,設(shè)置了兩道人工格柵。格柵寬度為600 mm,中格柵柵距為10 mm,細(xì)格柵柵距為5 mm。集水井內(nèi)設(shè)置2臺提升泵和2個投入式液位計。

        3.1.3 格柵池

        設(shè)置了回轉(zhuǎn)式立式除污器,格柵柵條寬度寬度為600 mm,柵距為1 mm,格柵傾角α為60°,過柵流速v為0.8 m/s,過柵水損h3為0.1 m,超高h(yuǎn)1為0.3 m,過流部分材質(zhì)為不銹鋼。

        3.1.4 調(diào)節(jié)池

        調(diào)節(jié)池采用全地下鋼砼,規(guī)格為4.0×3.6×4.0m3,有效容積為50m3,采用曝氣空氣攪拌。池內(nèi)設(shè)置曝氣設(shè)施,并配備2臺提升泵和2個投入式液位計。

        3.1.5 厭氧池

        厭氧池采用全地下鋼砼,規(guī)格為3.6×1.55×4.0 m3,有效水深為3.5m,超高為0.5 m。

        3.1.6 缺氧池

        缺氧池采用全地下鋼砼,規(guī)格為3.6×1.55×4.0 m3,有效水深為3.5 m,超高為0.5m。

        3.1.7 好氧和MBR膜生物反應(yīng)池

        好氧和MBR膜生物反應(yīng)池采用全地下鋼砼,規(guī)格為 3.6×3.4×4.0m3,有效水深 3.2m,超高0.8m。MBR膜池內(nèi)置FP系列中空纖維簾式膜組件,由中空纖維微濾膜、集水管、樹脂槽、封端樹脂澆鑄而成[6]。

        3.1.8 中水池

        中水池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),規(guī)格為3.6×1.8×2.8 m3,池體容積為 18 m3。

        3.1.9 離線清洗池

        離線清洗池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),規(guī)格為2.85×1.0×2.95 m3,池體容積 8 m3。

        3.1.10 污泥池

        污泥池規(guī)格為 3.0×2×2.5 m3,池體容積 15 m3。

        3.2 主要設(shè)備確定

        3.2.1 格柵

        在格柵集水井內(nèi)設(shè)置了一道中格柵和一道細(xì)格柵,格柵柵條寬度為600mm,中格柵柵距10mm,細(xì)格柵柵距5 mm。

        3.2.2 毛發(fā)過濾器

        毛發(fā)過濾器一臺,安裝在厭氧池入水口之前,殼體采用不銹鋼材質(zhì),殼體工作壓力不小于0.35 MPa,頂蓋設(shè)置排氣閥。

        3.2.3 MBR膜生物反應(yīng)器

        MBR膜生物反應(yīng)器由膜絲、膜支架、曝氣裝置、排水管、箱體等構(gòu)成。MBR膜是由PVDF材質(zhì)制成的中控纖維膜,具有韌性高、不易斷絲等優(yōu)點(diǎn)。

        采用3組MBR膜生物反應(yīng)器,一共33片中空纖維簾式膜。相關(guān)參數(shù)見表3。

        表3 膜組件相關(guān)參數(shù)

        3.2.4 二氧化氯發(fā)生器

        二氧化氯發(fā)生器1套,配備數(shù)字溫度控制器、水射器、滴定閥、安全閥等部件,型號為HTF908。消毒系統(tǒng)管路采用UPVC管,并設(shè)置管道混合器。

        3.2.5 污泥壓濾機(jī)

        采用千斤頂廂式壓濾機(jī)1臺,型號為XMQ450,過濾面積 4 m2,液壓系統(tǒng)壓力 18 MPa,濾室總?cè)莘e60 L,過濾壓力0.6 MPa。

        3.2.6 羅茨鼓風(fēng)機(jī)

        采用三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī),數(shù)量2臺,一用一備。型號為 BR65,風(fēng)量 3.27 m3/min,升壓 49 kPa,電機(jī)功率5.5 kW,額定轉(zhuǎn)速1350 r/min。

        3.2.7 提升泵

        采用潛水排污泵,數(shù)量4臺,兩用兩備。型號為50WQ/C240-0.75,揚(yáng)程15~8 m,電機(jī)額定功率0.75 kW,轉(zhuǎn)速 2825 r/min。

        3.2.8 MBR 吸引泵

        采用自吸泵,數(shù)量2臺,一用一備。型號為ZWII25-8-15,流量 8 m3/h,揚(yáng)程 15 m,自吸高度4.5 m,電機(jī)功率1.5 kW,轉(zhuǎn)速2900 r/min。

        3.2.9 變頻供水泵

        采用臥式多級離心泵,數(shù)量2臺,一用一備。型號為WB200/150-B,流量3.6~15.6 m3/h,揚(yáng)程26~15 m,電機(jī)功率 1.5 kW,轉(zhuǎn)速 2900 r/min。

        3.2.10 污泥回流泵

        采用臥式管道泵,數(shù)量6臺,三用三備。型號為SG系列管道泵,流量50 L/min,揚(yáng)程13 m,電機(jī)功率0.5 HP,轉(zhuǎn)速2850 r/min。

        3.2.11 反沖洗泵

        采用不銹鋼離心泵,數(shù)量2臺,一用一備。型號為 DW2-20/037,流量 0.5~3.5m3/h,揚(yáng)程 18~11m,電機(jī)功率0.37 kW,轉(zhuǎn)速2900 r/min。

        3.2.12 螺桿泵

        采用G型單螺桿泵,數(shù)量2臺,一用一備。型號為E2H164VW201,電機(jī)功率0.55 kW,進(jìn)軸轉(zhuǎn)速1410 r/min,出軸轉(zhuǎn)速 570 r/min。

        4 結(jié)論

        1)高校污水具有如下的特點(diǎn):①污水排放有明顯的間歇性、不穩(wěn)定性。每日排放水量不均勻,峰值過大,每年有寒暑假兩個間歇期,系統(tǒng)不能運(yùn)行。②有機(jī)負(fù)荷較高,且污水中含有油污、氮、磷等污染物。因此,污水處理站的啟動運(yùn)行管理、活性污泥的培養(yǎng)和馴化、系統(tǒng)的除油和同步脫氮除磷尤為關(guān)鍵。

        2)對該高校A2/O-MBR污水處理站進(jìn)水水樣采集后檢測,原水主要水質(zhì)指標(biāo)如下:pH為7~8;CODcr為 200~765 mg/L;BOD5為 128~376 mg/L;SS 為 89.5~198.5 mg/L;NH3-N 為 27.5~54.7 mg/L;TN 為 36.2~63.9 mg/L;TP 為 3.46~7.12 mg/L。

        該高校再生水用于景觀湖補(bǔ)水和綠地灌溉,最終排放出水指標(biāo)滿足《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》(GB/T 18920-2002)標(biāo)準(zhǔn),部分出水指標(biāo)如下:pH為6~9;色度≤30;濁度≤10 NTU;溶解性總固體≤ 1000 mg/L;COD≤ 100 mg/L;BOD5≤ 20 mg/L;NH3-N≤ 5 mg/L;TN≤ 15 mg/L;TP≤0.5 mg/L。

        3)該污水處理工藝包含了完善的預(yù)處理工段、生化處理工段、污泥處理工段等,優(yōu)勢明顯,能夠基本滿足校園生活污水的處理要求。其中生化處理工藝選擇了A2/O系統(tǒng)與MBR工藝聯(lián)用,耐有機(jī)負(fù)荷、剩余污泥少、能夠同步脫氮除磷,在具有良好的處理效果的同時減少了土建和污泥處置的費(fèi)用,能夠產(chǎn)生良好的環(huán)境效益的同時兼顧了經(jīng)濟(jì)效益。

        4)確定和分析了主要構(gòu)筑物與設(shè)備。該污水處理站構(gòu)筑物選擇合理,規(guī)格參數(shù)齊全,主要設(shè)備的選型合理,鼓風(fēng)機(jī)、泵的相關(guān)參數(shù)完整,能夠滿足運(yùn)行要求。其中MBR工藝段設(shè)置了3組MBR膜生物反應(yīng)器,MBR膜選取了由PVDF材料制成的中空纖維簾式膜,具有韌性高、不易斷絲等優(yōu)點(diǎn),固液分離效果較好,出水效果優(yōu)良。

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