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        某全地下式污水處理廠工程設(shè)計(jì)

        2021-01-05 03:59:52杜翠紅王先鋒汪炎
        工業(yè)用水與廢水 2020年6期
        關(guān)鍵詞:氧池化驗(yàn)室配電室

        杜翠紅, 王先鋒, 汪炎

        (東華工程科技股份有限公司, 合肥 230024)

        1 項(xiàng)目概況

        某污水處理廠采用全地下式, 地面以上做為停車場(chǎng)向社會(huì)開放。 該工程位于地下, 施工難度大,通過集約化、 模塊化設(shè)計(jì), 既節(jié)省了占地, 又降低了工程投資。 該工程設(shè)計(jì)預(yù)處理段采用“調(diào)節(jié)池-內(nèi)徑流膜格柵”工藝, 生化處理段采用“A2O-MBR”組合工藝[1-4], 尾水處理采用紫外消毒工藝, 保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。 本文結(jié)合工程詳細(xì)設(shè)計(jì), 探討了全地下式污水處理廠在市政污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用,并對(duì)設(shè)計(jì)工藝參數(shù)進(jìn)行總結(jié), 以期為今后全地下式污水處理廠的工程應(yīng)用提供借鑒。

        2 設(shè)計(jì)水量、 水質(zhì)

        本工程進(jìn)水主要是生活污水, 含有少量滲入的地下水, 總設(shè)計(jì)規(guī)模為9 200 m3/d(其中污水量8 000 m3/d, 初期雨水量1 200 m3/d)。 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)優(yōu)于GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn), 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如表1 所示。

        表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)Fig. 1 Design influent and effluent water quality

        3 總體布置與工藝流程

        3.1 總體布置

        地下式污水處理廠是一種新的建設(shè)形式, 包括全地下式、 半地下式2 種形式, 操作層位于地坪線以上為半地下式, 操作層位于地坪線以下為全地下式[5]。 本工程采用全地下式, 并分2 層布置, 負(fù)一層為設(shè)備操作層和綜合車間, 負(fù)二層為水處理構(gòu)筑物層。 該全地下式污水處理廠對(duì)外設(shè)2 個(gè)出入口,以滿足設(shè)備、 污泥、 藥劑的運(yùn)輸及消防要求。 此外, 還在綜合車間區(qū)域設(shè)2 個(gè)人員疏散出口, 通過專用消防樓梯直通頂部地面, 以保證廠內(nèi)工作人員緊急疏散需要。 廠站平面布置見圖1, 水力高程見圖2。 全廠采用集約化、 模塊化設(shè)計(jì), 分為預(yù)處理區(qū)、 生化處理區(qū)和綜合車間3 個(gè)功能區(qū), 各功能區(qū)均集中布置, 通過管溝連通, 大大節(jié)省了占地面積, 同時(shí)工藝設(shè)備相對(duì)集中, 便于運(yùn)行管理[6-7]。

        3.2 工藝流程

        圖1 平面布置Fig. 1 Plan layout

        圖2 水力高程Fig. 2 Hydraulic elevation

        污水經(jīng)粗格柵和細(xì)格柵兩道預(yù)處理工藝后進(jìn)入調(diào)節(jié)池, 而后再泵提進(jìn)入內(nèi)徑流膜格柵池, 膜格柵出水經(jīng)生化系統(tǒng)處理后進(jìn)入MBR 膜池, 膜池內(nèi)的水經(jīng)泵抽吸至管式紫外線消毒設(shè)備消毒后外排。 生化處理產(chǎn)生的剩余污泥排入貯泥池, 經(jīng)疊螺濃縮脫水一體機(jī)脫水后外運(yùn)處置。 本工程前端的雨水調(diào)蓄池收集暴雨前15 ~30 min 內(nèi)的初期雨水, 旱季時(shí)用泵小流量(按正常污水進(jìn)水量的10%~15%)抽入污水調(diào)節(jié)池, 同污水一并處理。 工藝流程見圖3。

        4 A2O-MBR 工藝及設(shè)計(jì)參數(shù)

        A2O 生化池分2 個(gè)系列, 單系列尺寸L×B×H=26.2 m×15.7 m×5.8 m, 有效水深5.0 m。 MBR 膜池分8 格, 單格尺寸L×B×H=4.9 m×3.0 m×5.8 m, 有效水深3.5 m。

        4.1 A2O 系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

        (1) 污泥濃度及回流方式。 本工程參考UCT工藝回流形式, 設(shè)置三段回流[7], 第一段膜池回流到好氧池保證了好氧池污泥濃度; 第二段好氧池回流到缺氧池實(shí)現(xiàn)了反硝化脫氮; 第三段缺氧池回流到厭氧池進(jìn)行釋磷。 膜池到好氧池設(shè)計(jì)回流比為400%, 好氧池到缺氧池設(shè)計(jì)回流比為300%, 缺氧池到厭氧池設(shè)計(jì)回流比為100%。

        設(shè)計(jì)好氧池污泥濃度取8 g/L, 根據(jù)回流比計(jì)算其余各段污泥濃度分別為: 膜池污泥濃度為10 g/L,缺氧池污泥濃度為6 g/L, 厭氧池污泥濃度為3 g/L。

        (2) 水力停留時(shí)間(HRT)。 本工程有較高的脫氮要求, 故適當(dāng)提高了缺氧區(qū)HRT。 設(shè)計(jì)總HRT為12.5 h, 其中厭氧區(qū)2.0 h、 缺氧區(qū)3.4 h、 好氧區(qū)5.7 h、 MBR 膜池1.4 h。

        (3) 污泥齡。 本工程有脫氮除磷的需要, 脫氮過程中發(fā)揮主要作用的硝化細(xì)菌生長(zhǎng)速率低, 需要較長(zhǎng)的污泥齡, 而除磷則需要通過定期排除高磷污泥來實(shí)現(xiàn)。 本工程優(yōu)先考慮生物脫氮, 在MBR 膜池投加PAC 藥劑加強(qiáng)除磷。 通過計(jì)算污泥齡取19.3 d。

        (4) 氣水比。 根據(jù)理論供氣量計(jì)算, 確定本工程需氣量為83 660 m3/d, 本工程設(shè)曝氣風(fēng)機(jī)3 臺(tái)(2 用1 備), 單臺(tái)設(shè)計(jì)風(fēng)量為28 m3/min, 好氧區(qū)氣水比為8.8 ∶1。

        4.2 MBR 系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

        本工程選用PVDF 中空纖維膜, 膜孔徑小于0.1 μm。 共設(shè)8 格膜池, 每格膜池設(shè)置2 套膜組件, 每套膜組件共52 支膜片, 每片膜面積為30 m2, 系統(tǒng)膜面積共24 960 m2。

        (1) 膜通量。 膜通量是影響MBR 穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素[8-10]。 根據(jù)相關(guān)工程運(yùn)營案例經(jīng)驗(yàn), 本工程設(shè)計(jì)平均膜通量為15.36 L/(m2·h), 瞬時(shí)膜通量為17.55 L/(m2·h)。

        (2) 膜擦洗。 采用間歇出水能極大改善膜污染問題。 本工程MBR 膜系統(tǒng)產(chǎn)水9 min、 停歇1 min, 同時(shí)對(duì)MBR 膜進(jìn)行曝氣擦洗, 單片膜擦洗風(fēng)量可達(dá)4.9 m3/h, 產(chǎn)水停止時(shí), 曝氣擦洗繼續(xù),自控系統(tǒng)控制循環(huán)進(jìn)行。

        (3) 膜化學(xué)清洗。 本工程維護(hù)性清洗每月1 ~5 次, 可保持膜的透水性和延長(zhǎng)恢復(fù)性清洗周期,每次清洗20 ~30 min, 通過計(jì)量泵將200 mg/L 的次氯酸鈉溶液或0.05% 的檸檬酸溶液反向注入膜組件, 按照2 L/m2[膜面積]及加藥管道容積考慮所需藥劑量。

        當(dāng)維護(hù)性清洗后抽吸壓力依然無法下降到初始?jí)翰睿?0 kPa)時(shí), 需對(duì)膜組件進(jìn)行恢復(fù)性清洗。 本工程恢復(fù)性清洗每年1 ~2 次, 膜組件沖洗后置于1%~2% 的檸檬酸溶液中浸泡2 h 左右, 之后再用500 ~1 000 mg/L 的次氯酸鈉溶液+0.1% 氫氧化鈉溶液浸洗, 浸泡時(shí)間4 ~12 h。 清洗結(jié)束后用清水對(duì)膜片進(jìn)行漂洗, 裝入膜池后對(duì)膜單元進(jìn)行3 ~5 min 的反沖洗, 清洗廢水中和后排入廠站污水管網(wǎng)。

        5 運(yùn)行成本

        本工程總投資約為8 000 萬元, 污水處理運(yùn)行成本為1.2 元/m3。

        6 設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

        (1) 前端預(yù)處理。 進(jìn)入MBR 膜處理系統(tǒng)前,要求去除污水中的細(xì)小物質(zhì)(如頭發(fā)和細(xì)小纖維狀物質(zhì)), 細(xì)小物質(zhì)易纏繞在膜絲上堵塞膜孔, 造成膜污染, 降低膜通量。 因此MBR 的預(yù)處理一般推薦用0.5 ~2.0 mm 的轉(zhuǎn)鼓細(xì)格柵或內(nèi)徑流膜格柵來去除毛發(fā)和纖維狀物質(zhì), 這是確保MBR 正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基本條件。

        (2) 進(jìn)水安全保障。 全地下式污水處理廠地勢(shì)較低, 多數(shù)情況下廠內(nèi)污水無法溢流, 需重點(diǎn)考慮污水處理廠被淹的問題。 全地下式污水處理廠的重力流進(jìn)水端應(yīng)考慮設(shè)置速閉閘門和電動(dòng)閘門雙重安全保障措施, 一旦事故停電, 速閉閘將依靠自身重力立即關(guān)閉, 迅速切斷進(jìn)水。

        (3) 除臭與通風(fēng)。 除臭與通風(fēng)宜整體統(tǒng)籌、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 對(duì)調(diào)節(jié)池、 格柵、 生物反應(yīng)池、 脫水機(jī)房區(qū)域的臭氣進(jìn)行有效收集后送至全地下式污水處理廠頂部進(jìn)行土壤除臭。 調(diào)節(jié)池、 格柵、 生物反應(yīng)池、 脫水機(jī)房等區(qū)域封閉并保持微負(fù)壓狀態(tài), 控制室、 配電室、 化驗(yàn)室、 加藥間、 鼓風(fēng)機(jī)房等區(qū)域設(shè)置為微正壓, 可提高臭氣收集率。 為避免污水處理廠內(nèi)臭氣外泄, 在廠站進(jìn)、 出口位置設(shè)置風(fēng)幕。

        通風(fēng)應(yīng)設(shè)置機(jī)械送、 排風(fēng), 滿足自然進(jìn)風(fēng)條件的局部區(qū)域可采用自然進(jìn)風(fēng)。 本工程機(jī)械通風(fēng)量按6 次/h 設(shè)計(jì), 此外, 控制室、 配電室和化驗(yàn)室設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng), 每個(gè)防煙分區(qū)的排煙量按60 m3/(m2·h)計(jì)算, 系統(tǒng)排煙量按最大防煙分區(qū)面積120 m3/(m2·h)計(jì)算。

        (4) 消防。 全地下式污水處理廠應(yīng)設(shè)置集中式火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。 本工程設(shè)置一套總線型火災(zāi)報(bào)警控制器以管理所管轄區(qū)域的火災(zāi)監(jiān)視及報(bào)警工作。 該火災(zāi)報(bào)警控制器與當(dāng)?shù)貐^(qū)域消防控制中心的火災(zāi)報(bào)警控制器聯(lián)網(wǎng)。

        本工程建筑物區(qū)域劃為2 個(gè)防火分區(qū): 鼓風(fēng)機(jī)房、 污泥脫水間及加藥間總面積為366 m2(不大于500 m2), 控制室、 化驗(yàn)室及配電室總面積為275 m2(不大于500 m2), 兩區(qū)以防火卷簾分隔。

        廠站內(nèi)設(shè)有消火栓系統(tǒng)和與室外相通的消防車道。 此外, 污泥脫水間、 加藥間、 控制室、 配電室、 鼓風(fēng)機(jī)房、 化驗(yàn)室設(shè)置手提式磷酸銨鹽干粉滅火器, 其中配電室及化驗(yàn)室增加手提式CO2滅火器。

        (5) 集約化、 模塊化設(shè)計(jì)。 本工程預(yù)處理構(gòu)筑物與生化處理構(gòu)筑物模塊組團(tuán), 通過優(yōu)化構(gòu)筑物形狀和平面尺寸, 避免構(gòu)筑物之間留下不必要的空地。同時(shí), 在滿足消防要求的前提下, 將污泥脫水間、鼓風(fēng)機(jī)房、 加藥間、 控制室、 化驗(yàn)室等合并布置。

        7 結(jié)語

        全地下式污水處理廠具有占地面積小、 征地要求低、 地上環(huán)境好的優(yōu)點(diǎn), 克服了傳統(tǒng)地上式污水處理廠的一些局限, 在我國有很大的發(fā)展空間。 同時(shí), 因其自身的特殊性, 如施工難度大、 地下空間受限等問題, 也限制了很多常見污水處理工藝在地下式污水處理廠的應(yīng)用, 本文結(jié)合A2O-MBR 工藝探討了全地下式污水處理廠在市政污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用, 希望為類似工程提供參考。

        MBR 可與很多工藝組合使用, 在污水處理領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景, 然而其膜污染問題在一定程度上限制了它的進(jìn)一步推廣, 因此, 亟待開發(fā)更先進(jìn)、 更耐污的膜材料以投入工程應(yīng)用。

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