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        河北省某污水處理廠提標(biāo)改造工程設(shè)計概要

        2021-05-22 03:09:10馬姍姍
        綠色環(huán)保建材 2021年5期
        關(guān)鍵詞:沉池工段沉淀池

        馬姍姍

        中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司

        1 工程概況

        本工程為改擴(kuò)建項目,廠址位于河北省某技術(shù)園區(qū),為地上式污水處理廠,現(xiàn)狀污水處理規(guī)模為10萬m3/d,出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)中一級A標(biāo)準(zhǔn)。本次提標(biāo)改造完成后,主要出水水質(zhì)指標(biāo)執(zhí)行河北省地方標(biāo)準(zhǔn)《子牙河流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 13/2796—2018)重點(diǎn)控制區(qū)排放限制標(biāo)準(zhǔn),即符合地表水V類標(biāo)準(zhǔn)。

        1.1 污水處理廠現(xiàn)狀概況

        本工程主要服務(wù)于技術(shù)園區(qū),其廢水主要來自園區(qū)內(nèi)制藥企業(yè)和化工企業(yè)經(jīng)過處理后的尾水,可生化性差,C/N比低。

        污水處理廠現(xiàn)狀出水水質(zhì)指標(biāo)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)中一級A標(biāo)準(zhǔn)?,F(xiàn)狀污水處理工藝流程:污廢水→粗格柵進(jìn)水泵房→細(xì)格柵旋流沉砂池→分配井→調(diào)節(jié)池→水解酸化池→缺氧池→好氧池→二沉池→提升池→三相催化氧化系統(tǒng)→反應(yīng)穩(wěn)定池→高效沉淀池→清水池→巴氏計量槽→達(dá)標(biāo)排放。

        1.2 污水處理廠現(xiàn)狀存在問題

        根據(jù)污水廠的日常水質(zhì)數(shù)據(jù),整理出污水廠實際進(jìn)水、二沉池出水、總出水口主要水質(zhì)指標(biāo)如表1。

        表1污水處理廠實際進(jìn)、出水水質(zhì)表

        由表1可知:①二沉池出水水質(zhì)均未達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn),通過后續(xù)的三相催化氧化系統(tǒng)處理后各項指標(biāo)基本達(dá)標(biāo)。②總出水的一部分指標(biāo)已達(dá)到準(zhǔn)地表V類水標(biāo)準(zhǔn),但COD、總氮、氨氮指標(biāo)尚有一定差距,本次提標(biāo)改造需就以上指標(biāo)進(jìn)行針對性方案選擇。

        二沉池出水水質(zhì)偏高是現(xiàn)狀運(yùn)行較突出的問題之一,且出水水質(zhì)不穩(wěn)定,大大增加了后續(xù)三相催化氧化系統(tǒng)的處理負(fù)荷,造成三相催化氧化系統(tǒng)的藥劑消耗較大,運(yùn)行成本較高。

        根據(jù)新的出水水質(zhì)要求,現(xiàn)有處理工段難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo),本次改造應(yīng)在解決現(xiàn)狀突出問題的基礎(chǔ)上實現(xiàn)出水水質(zhì)的提標(biāo)。

        2 本次提標(biāo)改造主要內(nèi)容

        2.1 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)

        提標(biāo)后主要出水水質(zhì)指標(biāo)執(zhí)行河北省地方標(biāo)準(zhǔn)《子牙河流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 13/2796—2018)重點(diǎn)控制區(qū)排放限制標(biāo)準(zhǔn),即符合地表水V類標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)并未要求懸浮固體SS的出水限值,但懸浮固體SS直接關(guān)系處理工藝的選擇,是污水處理廠設(shè)計的重要參數(shù)。

        根據(jù)以往經(jīng)驗,若出水總磷(TP)≤0.4mg/L,則應(yīng)控制SS≤10mg/L,否則,總磷(TP)難以達(dá)標(biāo)。

        表2污水提標(biāo)設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)表

        2.2 總體工藝路線的確定

        結(jié)合污水廠實際運(yùn)行情況,在制定工藝路線時主要考慮以下幾點(diǎn)。

        (1)三相催化氧化工藝對COD、SS、TP、色度等去除效果顯著,COD去除率50-85%,總磷高達(dá)95%以上[1]。也正因此,三相催化氧化去除污染物量越多,消耗藥劑越多,運(yùn)行成本越高。

        本工程二沉池出水直接進(jìn)入三相催化氧化系統(tǒng),且二沉池出水指標(biāo)偏高,大大增加了三相催化氧化系統(tǒng)的處理負(fù)荷,增加了運(yùn)行成本。解決這一問題的關(guān)鍵,考慮在二沉池與三相催化氧化系統(tǒng)之間增加深度處理工段,對二級處理系統(tǒng)出水污染物進(jìn)行進(jìn)一步的去除。

        (2)若增加深度處理工段,在水力高程設(shè)計中需增設(shè)置提升泵房,以滿足深度處理工段所消耗的水頭損失;同時需合理確定水泵的提升位置和揚(yáng)程,滿足水力需求的前提下,盡可能節(jié)能。

        (3)總出水COD指標(biāo)可以通過加大三相催化系統(tǒng)的投藥量進(jìn)一步降低,只是運(yùn)行成本上的增加,而無須再增設(shè)額外的高級氧化處理工段。

        因此,本次提標(biāo)改造的關(guān)鍵就是在三相催化氧化系統(tǒng)之前增加深度處理工段,對二級處理出水進(jìn)行進(jìn)一步的去除,確保總出水水質(zhì)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。其中,SS、TP、TN、和氨氮是本次提標(biāo)改造的關(guān)鍵控制指標(biāo),需要強(qiáng)化對其去除率。并據(jù)此確定所需增加的處理工段。

        (1)SS、TP指標(biāo):深度處理工段去除SS、TP的方法主要分為以下幾種:①二級出水→直接過濾→消毒;②二級出水→微絮凝過濾→消毒;③二級出水→絮凝→沉淀或澄清→過濾→消毒。

        結(jié)合本工程實際情況,為保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo),采用目前應(yīng)用較為廣泛的混合沉淀過濾全流程工藝。

        高效沉淀池是集混凝、絮凝、沉淀、濃縮功能于一體的混合反應(yīng)沉淀池,其排泥濃度高,利于污泥的處理。同時,污泥的回流增強(qiáng)了接觸絮凝反應(yīng)的效果,能產(chǎn)生均勻的、較大又密實的絮凝體,為后續(xù)的沉淀分離創(chuàng)造有利條件[2],廣泛應(yīng)用于污水深度除磷處理工段。因此,本工程選擇高效沉淀池作為去除SS及TP的混凝沉淀工藝。

        (2)TN指標(biāo):去除硝酸鹽氮的方法包含化學(xué)脫氮法、電滲析法、離子交換法、催化氧化法、反滲透法、生物脫氨法等,在工程應(yīng)用中最廣泛的是生物脫氮法,即硝化、反硝化,最終將硝態(tài)氮還原為氮?dú)馊コ?/p>

        結(jié)合SS及TP的去除需求,新增處理工段需設(shè)置過濾工藝;又TN去除需增設(shè)反硝化功能的處理工段,因此,考慮采用兼具過濾及反硝化功能的濾池來同時實現(xiàn)兩種需求。

        反硝化深床濾池是一種降流式重力過濾池,采用特殊規(guī)格及形狀的2mm~3mm粒徑的石英砂,濾料孔隙較大,可以作為反硝化生物的掛膜介質(zhì),投加碳源后,兼有生物脫氮及過濾功能[3]。其在國內(nèi)外應(yīng)用廣泛,可同步去除硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮和SS,出水水質(zhì)穩(wěn)定,且自控系統(tǒng)完善,通過精準(zhǔn)控制加藥量可大大降低運(yùn)行成本。因此,本工程采用反硝化深床濾池作為過濾工藝及脫氮工藝。

        (3)氨氮指標(biāo):由于三相催化氧化在一定程度上強(qiáng)化了氨化反應(yīng),可能會造成出水的氨氮不降反升。就本工程而言,分析造成這一現(xiàn)象的主要原因,是前續(xù)水解酸化段未有效分解難生物降解的含氮有機(jī)物,致使難生物降解的含氮有機(jī)物在生物池未進(jìn)行氨化、硝化及反硝化反應(yīng)而直接進(jìn)入了三相催化氧化系統(tǒng)[1][4]。解決這一問題的方法是對現(xiàn)有淤積嚴(yán)重的水解酸化池進(jìn)行清淤和改造,使其真正起到水解酸化的作用,將難生物降解的含氮有機(jī)物盡可能地分解[4][5],減少進(jìn)入三相催化氧化系統(tǒng)的難生物降解含氮有機(jī)物量。即強(qiáng)化難生物降解含氮有機(jī)物的氨化、硝化和反硝化過程,嚴(yán)格控制生化處理系統(tǒng)的出水氨氮和總氮,以確保經(jīng)過三相催化氧化系統(tǒng)之后的氨氮指標(biāo)仍能達(dá)標(biāo)。

        綜上,本次提標(biāo)改造在二沉池及三相催化氧化系統(tǒng)之間增加以下深度處理工段。

        圖1

        2.3 主要構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)

        本工程平均流量Q=100000m3/d,總變化系數(shù)Kz=1.3。高效沉淀池及深床濾池的主要設(shè)計參數(shù)如下。

        (1)高效沉淀池:設(shè)置一組(2座),前混合池總有效容積196m3,混合時間t=2.17min;絮凝反應(yīng)池單池有效容積448m3,反應(yīng)時間t=9.9min;斜管沉淀池直徑D=16m,沉淀池最大表面負(fù)荷q=10.6m3/m2?h。

        (2)反硝化深床濾池:為了滿足未來總氮出水標(biāo)準(zhǔn)提高的預(yù)期,減少后期再次提標(biāo)改造的投資,考慮深床濾池在滿足目前出水標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上有一定的余量,深床濾池的最低除氮量按照16mg/L設(shè)計。設(shè)置10格濾池,單格過濾面積26×3.56=92.56m2;濾床深度2.4m;平均濾速4.50m/h,高峰濾速5.85m/h。反沖洗采用氣水聯(lián)合反沖洗,氣洗強(qiáng)度110m3/m2·h;水洗強(qiáng)度14.7m3/m2·h;反沖洗周期按24h~48h考慮。

        (3)加藥間:①化學(xué)除磷絮凝劑:液態(tài)聚合氯化鋁(PAC,10%),采用儲藥罐儲存PAC;化學(xué)除磷加藥點(diǎn):高效沉淀池前混合池和后混凝池;化學(xué)除磷去除總磷:最大1.5mg/L;絮凝劑加藥量:最大65mg/L,平均50mg/L。②助凝劑:PAM;助凝劑加藥點(diǎn):高效沉淀池絮凝反應(yīng)池;助凝劑投加量:最大1.0mg/L,平均0.5mg/L。③反硝化所需碳源:液態(tài)乙酸鈉(25%);碳源投加點(diǎn):反硝化濾池進(jìn)水井;碳源設(shè)計投加量:96mg/L(純乙酸鈉)。

        3 結(jié)論

        三相催化氧化處理工藝對多種污染物去除效果顯著,但也正因如此,當(dāng)二級處理系統(tǒng)處理效果較差、出水水質(zhì)較高時,會增加其處理負(fù)荷,增大其運(yùn)行成本。對于類似本工程的提標(biāo)改造項目,應(yīng)考慮在二沉池與三相催化氧化系統(tǒng)之間增設(shè)深度處理工段,進(jìn)一步去除二級處理系統(tǒng)出水污水物,同時還應(yīng)強(qiáng)化生物處理工段總氮和氨氮的去除效果,確保在降低三相催化氧化運(yùn)行成本的同時,實現(xiàn)出水水質(zhì)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

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