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        MBR膜工藝在黑臭水體旁路應急處理中的應用

        2021-01-04 03:12:48丁素云孟冠華劉寶河
        冶金動力 2020年12期
        關鍵詞:雨污調蓄管網(wǎng)

        丁素云,孟冠華, ,劉寶河

        (1.安徽工業(yè)大學能源與環(huán)境學院;2.教育部生物膜法水質凈化及利用技術工程研究中心,安徽馬鞍山 243000)

        前言

        安徽省某風景湖位于市區(qū)公園境內,占地77 000 m2,雨水匯水面積約650 hm2,周邊住宅小區(qū)眾多,存在大批雨污混接管道。長期以來,雨季大量混合污水溢流進入湖內,造成湖水嚴重污染。在市黑臭水體排查行動中,該風景湖被認定為輕度黑臭水體,相關部門采取了截污納管、雨污分流、環(huán)保清淤、活水循環(huán)、曝氣復氧和生態(tài)修復等措施對其進行綜合治理。由于湖體周圍部分小區(qū)內雨污管道混接、錯接現(xiàn)象較為嚴重,管網(wǎng)改造工程十分復雜,短期內無法徹底實現(xiàn)雨污分流,因此設計新建一座調蓄池,在風景湖周邊管網(wǎng)改造完成后專門收集儲存雨季降水,旱季時給風景湖提供補給,而在管網(wǎng)改造期間則主要儲存雨污混合污水,并泵提至市政污水管網(wǎng)進行處理,以免湖水再受污染返黑返臭,同時提升水體透明度,促進湖內水生態(tài)構建。

        調蓄池運行結果顯示,旱季其可收納約3 000 m3/d 的污水并排至市政污水管網(wǎng)。而雨季,特別是大雨、暴雨后,周邊市政污水管網(wǎng)負荷過高無法及時排水,導致調蓄池內污水直接溢流入湖,嚴重影響了湖內水質及水生態(tài)系統(tǒng)的構建。因此,有必要設置一套旁路應急處理系統(tǒng),在公園外圍管網(wǎng)改造完成前,雨季時處理調蓄池內雨污混合污水,控制溢流污染,改善水體水質,保障湖內水體穩(wěn)定消除黑臭;旱季時繼續(xù)運行,處理池內收集的生活污水,減輕下游污水處理廠的負荷。在管網(wǎng)改造完成后,該系統(tǒng)可移至湖體水質較差處繼續(xù)進行應急處理,提升水質。

        1 處理規(guī)模及設計水質

        1.1 處理規(guī)模

        調蓄池有效容積為10 000 m3,由于現(xiàn)場用地十分緊張,結合雨季和旱季調蓄池實際運行情況,確定本項目處理規(guī)模為2 500 m3/d。

        1.2 設計水質

        在雨季,由于降水對地面及管道沉積物的沖刷作用,初期雨水中常含有大量懸浮物及顆粒物,污染較為嚴重,而后期雨水污染程度較輕,因此,溢流混合污水水質變化范圍通常比較大[1,2]。對調蓄池內混合污水進行連續(xù)多次取樣檢測,在確保污染負荷達到最大時設備仍能正常運行的條件下,確定本項目設計進水水質,如表1 所列。

        風景湖屬于輕度黑臭水體,治理目標為《地表水環(huán)境質量標準》(GB 3838-2002)Ⅳ類標準。本項目出水作為風景湖的補充水源,需保障水體消除黑臭及提升水體透明度,結合進水水質,綜合考慮用地面積及經濟效益等因素,在湖塘周圍管網(wǎng)改造完成前,本項目設計出水水質指標參考《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)一級A標準(除TN)。

        表1 設計進、出水水質

        2 工藝設計

        2.1 工藝流程

        根據(jù)本工程的實際情況,經過多次比選,最終確定采用抗沖擊負荷能力強、出水水質穩(wěn)定、SS 去除率高、同時占地面積小的AO+MBR 膜法為主體處理工藝,具體流程見圖1。調蓄池污水經泵提升至過濾系統(tǒng),首先截留較大懸浮物及顆粒物,保護后續(xù)處理單元正常運行。過濾后污水自流進入生物處理單元,包括缺氧池、好氧池和MBR 膜池,在MBR 膜池前投加PAC 藥劑,可在生物處理單元同時實現(xiàn)有機污染物的降解、氨氮的硝化及總磷的去除,處理出水達標排放至湖內。膜池混合液部分回流至缺氧池,剩余污泥通過糞車定期抽吸運送至附近污水處理廠進行脫水處理。

        圖1 工藝流程圖

        2.2 設計參數(shù)及特點

        配置5 套一體化設備,單套處理量為500 m3/d,設計尺寸16.0 m × 3.0 m × 3.0 m,HRT:5.6 h,污泥濃度6 000 mg/L,回流比100%。

        采用新型生物過濾填料代替?zhèn)鹘y(tǒng)格柵,攔截較大漂浮物和固體顆粒物,避免砂礫及一些較硬的懸浮物損壞膜元件。生物過濾填料安裝方便節(jié)省空間,同時兼具吸附除臭的作用,不會影響公園周圍的環(huán)境。主體處理工藝為AO+MBR 膜法,采用膜分離技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)二沉池,可實現(xiàn)高效固液分離,出水SS 及濁度較低[3,4],可有效提升水體透明度,促進湖內水生植物生長。MBR 池中的膜組件可高效截留微生物,維持好氧池中較高的污泥濃度,延長污泥齡,提高有機污染物及氨氮的降解效率,同時減少污泥產量[5]。

        3 工程投資及應用效果

        一體化設備正常運行費用142.42 萬元/年,主要包括電費、藥劑費、人工費、污泥處置費及維護費等,噸水處理費用為1.56 元。

        投入使用半年多以來,一體化設備運行穩(wěn)定,耐沖擊負荷能力強,對雨季及旱季較大的水質變化具有較好的適應性,系統(tǒng)出水水質穩(wěn)定達到設計要求,其中COD 及NH3-N 濃度在旱季達到《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)Ⅴ類標準,而雨季則可達到Ⅳ類標準,具體數(shù)據(jù)見表2。本應急處理設施建成后,實際污泥產量較少,主要通過糞車每月抽吸一次運至附近污水處理廠進行脫水處置,待含水率降至80% 以下后運至城市污泥處置中心處理。MBR 膜運行狀態(tài)良好,可半年采用檸檬酸和次氯酸鈉對其清洗一次,檸檬酸和次氯酸鈉的用量分別為2 mg/L 水及4 mg/L 水。除磷藥劑PAC用量為20 mg/L水。

        表2 旁路應急處理設備實際進、出水水質

        4 結論及建議

        采用AO+MBR 一體化設備對風景湖旁調蓄池內混合污水進行旁路應急處理,系統(tǒng)運行效果良好,出水水質穩(wěn)定達標,極大地改善了入湖水質,并減輕了下游污水處理廠的負荷。

        根據(jù)運行經驗提出如下幾點建議:

        (1)冬季MBR 膜的運行水量會下降20% 左右,運維人員需加強日常維護。

        (2)設備移動過程中應著重注意對膜的保護。

        (3)生物過濾系統(tǒng)需定期通過放空管排放截留的懸浮物。

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