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        某工業(yè)園區(qū)污水處理廠工藝設(shè)計(jì)

        2021-11-15 09:20:00王小聰王夢紀(jì)東成李群偉蔡青青
        工業(yè)用水與廢水 2021年5期
        關(guān)鍵詞:沉淀池混凝濾池

        王小聰, 王夢, 紀(jì)東成, 李群偉, 蔡青青

        (1.武漢佳園環(huán)境工程有限公司, 武漢 430070; 2.武漢高德紅外股份有限公司, 武漢 430205)

        廣東某工業(yè)園區(qū)是一座包括機(jī)械裝備制造、 五金不銹鋼制品、 電子信息產(chǎn)業(yè)、 新材料制造集群的工業(yè)園。 污水處理廠主要服務(wù)于工業(yè)園區(qū)的工業(yè)企業(yè)及居民集中區(qū), 服務(wù)面積約為5.26 km2。 園區(qū)企業(yè)對廢水進(jìn)行預(yù)處理后, 排放至園區(qū)污水處理廠進(jìn)行集中處理。 根據(jù)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)[1-3], 本項(xiàng)目采用預(yù)處理-水解酸化-多段多級AO-磁混凝高效沉淀池-反硝化深床濾池-紫外消毒工藝, 在二級生物處理為主的基礎(chǔ)上, 輔以化學(xué)除磷, 并利用反硝化深床濾池達(dá)到脫氮要求。 本項(xiàng)目已完成施工圖設(shè)計(jì), 目前處于施工階段。 通過對本項(xiàng)目污水處理工藝的設(shè)計(jì)研究, 以期為類似項(xiàng)目的污水處理提供一定的借鑒。

        1 設(shè)計(jì)規(guī)模及進(jìn)出水水質(zhì)

        1.1 設(shè)計(jì)規(guī)模

        本項(xiàng)目為工業(yè)園區(qū)污水處理廠, 污水處理規(guī)模為24 000 m3/d, 分2 期建設(shè), 近期建設(shè)規(guī)模為12 000 m3/d, 其中生活污水5 000 m3/d, 工業(yè)廢水7 000 m3/d。

        1.2 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

        本項(xiàng)目污水包括生活污水和工業(yè)廢水2 部分,工業(yè)廢水占比58.3%。 工業(yè)園的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)為機(jī)械裝備制造、 五金不銹鋼制品和電子信息產(chǎn)業(yè)、 新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。 園區(qū)企業(yè)對廢水進(jìn)行預(yù)處理,第一類污染物需按環(huán)評批復(fù)要求和各企業(yè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)排放, 第二類污染物達(dá)到廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)DB 44/26—2001《水污染物排放限值》中的第二時(shí)段三級標(biāo)準(zhǔn)后送往園區(qū)污水處理廠進(jìn)行處理。 主要污染因子為COD、 SS、 TP 和石油類, 可能還含有部分重金屬及有毒物質(zhì)。

        出水執(zhí)行GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn), GB 3838—2002 Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)未注明的其他指標(biāo), 執(zhí)行GB 18919—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A 標(biāo)準(zhǔn)和DB 44/26—2001 第二時(shí)段一級排放標(biāo)準(zhǔn)的較嚴(yán)者。 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)Tab. 1 Design influent and effluent water quality

        2 污水處理工藝

        2.1 污水處理工藝選擇

        進(jìn)水COD 濃度較高, m(BOD5)/m(COD)約為0.325, 可生化性一般, 需要嚴(yán)格控制污水中有毒有害物質(zhì)濃度, 同時(shí)需要對污水進(jìn)行混凝沉淀、 水解酸化等預(yù)處理, 提高污水的可生化性, 才能保障生化處理的正常運(yùn)行。

        為了達(dá)到良好的生化處理效果, 優(yōu)先選擇工藝成熟穩(wěn)定、 具有強(qiáng)化脫氮除磷功能的污水處理工藝。 多段多級AO 工藝成熟、 運(yùn)行穩(wěn)定、 處理效果好、 運(yùn)行案例豐富[4-5]。 由于本工程的出水要求達(dá)到GB 3838—2002 Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn), 必須通過深度處理進(jìn)一步去除COD、 TN、 TP 等污染物, 需采用化學(xué)除磷和具備強(qiáng)化脫氮功能的污水處理工藝。 磁混凝高效沉淀池工藝成熟, 應(yīng)用廣泛, 藥劑投加量少,除磷效果好; 反硝化深床濾池在污水深度處理中有很多成功應(yīng)用案例, 對TN、 TP、 SS 的去除均有明顯的效果[5]。 因此, 深度處理采用磁混凝高效沉淀池-反硝化深床濾池組合工藝。

        2.2 污水處理工藝流程

        為了保證處理后出水的高水質(zhì)要求, 本工程采用預(yù)處理-二級生物處理-深度處理的污水處理工藝。 預(yù)處理采用事故調(diào)節(jié)池、 粗/細(xì)格柵、 曝氣沉砂池、 調(diào)節(jié)池和混凝沉淀池, 生化處理采用水解酸化-多段多級AO 工藝, 深度處理采用磁混凝高效沉淀池-反硝化深床濾池工藝, 污水處理產(chǎn)生的污泥, 采用機(jī)械濃縮-污泥調(diào)理-隔膜板框壓濾機(jī)脫水后外運(yùn)處置。 具體工藝流程如圖1 所示。

        圖1 污水處理工藝流程Fig. 1 Process flow of wastewater treatment

        3 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

        (1) 進(jìn)水分配井。 1 座, 尺寸為4.00 m×4.00 m×6.75 m, 設(shè)有進(jìn)水管、 出水管及2 根應(yīng)急排放管, 應(yīng)急排放管與事故池連通, 通過閘門控制,事故狀態(tài)下, 關(guān)閉出水管和其中1 根應(yīng)急排放管,將事故水引入事故池暫存。

        (2) 事 故 池。 1 座, 平 面 尺 寸 為35.20 m ×37.30 m, 有效水深為5 m, 事故池通過廊道分成5格。 攪拌器5 臺, 直徑為1 800 mm, N =4.0 kW。 事故池高進(jìn)低出, 通過進(jìn)水分配井內(nèi)閘門控制。 排空泵1 臺, Q =10 L/s, H =12 m, N =2.2 kW, 庫備。

        (3) 粗格柵及進(jìn)水泵房。 1 座, 尺寸為15.70 m×8.30 m×8.10 m。 土建按照遠(yuǎn)期設(shè)計(jì), 設(shè)備按照近期安裝。 格柵除污機(jī)2 臺, 渠道寬1 100 mm,柵間距為20 mm, 安裝角度為75°, N =1.1 kW。進(jìn)水泵房尺寸為7.55 m×8.30 m×6.75 m, 最大有效水深2.85 m, 最小有效水深1.85 m, 水力停留時(shí)間分別為18 min 和12 min。 潛污泵3 臺, 2 用1備, Q =400 m3/h, H =13 m, N =30 kW。

        (4) 細(xì)格柵及曝氣沉砂池。 1 座, 土建按照遠(yuǎn)期設(shè)計(jì), 設(shè)備按照近期安裝。 細(xì)格柵池的尺寸為12.30 m×12.10 m×7.00 m, 回轉(zhuǎn)細(xì)格柵2 臺, 渠道寬1 100 mm, 柵間距為1.0 mm, 安裝角度為75°, N =1.1 kW。 曝氣沉砂池尺寸為12.50 m×12.10 m×7.00 m, 有效水深6 m, 水平流速為0.1 m/s, 水力停留時(shí)間為29 min。 鏈板刮砂機(jī)1 臺, 寬1 000 mm, N =0.75 kW; 電動(dòng)管式撇渣器1 臺, DN 350 mm, N =0.55 kW; 砂泵2 臺, Q =30 m3/h, H =6 m, N =1.6 kW; 砂水分離器1 臺, Q =72 m3/h, N =0.55 kW; 羅茨鼓風(fēng)機(jī)2 臺, Q =160 m3/h, P =6 m,N =4 kW。

        (5) 調(diào)節(jié)池。 1 座, 尺寸為43.85 m×15.20 m×7.75 m, 有效容積為3 882 m3, 水力停留時(shí)間為7.8 h, 設(shè)1# 攪拌器2 臺, 直徑為500 mm, n =480 r/min, N =2.5 kW; 2# 攪拌器4 臺, 直徑為1 800 mm, n =50 ~70 r/min, N =7.5 kW。

        (6) 混凝沉淀池。 混凝池1 座分2 組, 尺寸為12.90 m×7.90 m×5.60 m, 快速反應(yīng)池1 個(gè), 反應(yīng)時(shí)間為3.2 min; 慢速反應(yīng)池3 個(gè), 反應(yīng)時(shí)間為29.8 min; 沉淀池1 座分3 組, 尺寸為26.00 m×15.60 m×4.75 m, 單組沉淀池平面尺寸為26.00 m×5.00 m, 有效水深為3.5 m, 表面負(fù)荷為1.28 m3/(m2·h)。 池內(nèi)設(shè)鏈板刮泥機(jī)1 臺, L =22 m, B =5 m,N =1.2 kW。 混凝沉淀池出水進(jìn)入中間水池。 中間水 池 尺 寸 為8.85 m × 6.65 m × 7.75 m, 有 效 水 深6.35 m, 設(shè)3 臺潛污泵, 2 用1 備, Q =400 m3/h,H =7 m, N =15 kW。

        (7) 水解酸化池。 1 座分2 組, 尺寸為53.30 m×14.00 m×8.00 m, 有效水深為7 m, 水力停留時(shí)間為9.8 h。 采用12 套流量為36 ~50 m3/h 的多點(diǎn)布水器進(jìn)行布水, 保證布水均勻; 設(shè)置42 套PP/ES混紡平板填料, 單套平面填料框架尺寸為4.00 m×2.00 m×1.50 m, 膜間距為0.3 m, 傾角為60°。

        (8) 多段多級AO 池。 1 座分2 組, 尺寸為53.30 m×27.40 m×7.00 m, 有效水深為6 m, 包括厭氧區(qū)、 一級缺氧區(qū)、 一級好氧區(qū)、 二級缺氧區(qū)、二級好氧區(qū)、 三級缺氧區(qū)及三級好氧區(qū), 各區(qū)水力停留時(shí)間分別為1.5、 1.8、 2.8、 1.8、 2.8、 2.0、 2.8 h, 總停留時(shí)間為15.5 h。 混合液懸浮固體質(zhì)量濃度為4 000 mg/L, 污泥齡為15 d, 污泥負(fù)荷為0.2 kg[BOD5]/(kg[MLVSS]·d)。 每組厭氧區(qū)、 缺氧區(qū)各安裝2 臺攪拌器, 單臺N =0.75 kW。 穿墻回流泵2 臺, Q =70 L/s, H =2 m, N =1.5 kW, 控制混合液內(nèi)回流比為100%~200%。

        (9) 二沉池。 2 座, 周進(jìn)周出輻流式沉淀池,直徑為25 m, 有效水深為4 m, 表面負(fù)荷為0.51 m3/(m2·h), 配套1 臺中心傳動(dòng)單管吸泥機(jī)。

        (10) 磁混凝高效沉淀池。 1 座, 尺寸為17.45 m×9.00 m×9.25 m。 混合絮凝區(qū)共分成4 格, 有效水深3.75 m, 總反應(yīng)時(shí)間為20 min。 混凝攪拌器2 臺, 直徑為1.2 m, 轉(zhuǎn)速為75 r/min, N =7.5 kW;絮凝攪拌器2 臺, 直徑為1.6 m, 轉(zhuǎn)速為20 r/min,N =2 kW。 沉淀區(qū)直徑為9 m, 有效水深為6.20 m,斜管區(qū)表面負(fù)荷為8.9 m3/(m2·h)。 設(shè)中心傳動(dòng)刮泥機(jī)1 臺, 直徑為9 m, N =0.75 kW。 配套高剪切機(jī)1 臺, 處理能力為50 m3/h, N =1.5 kW; 磁粉回收系統(tǒng)1 套, 處理能力為50 m3/h, N =4.0 kW; 回流污泥泵3 臺, 2 用1 備, Q =70 m3/h, H =15 m, N =4.0 kW, 污泥回流比為28%; 剩余污泥泵2 臺, 1用1 備, Q =30 m3/h, H =10 m, N =1.5 kW。

        (11) 反硝化深床濾池。 1 座分3 組, 尺寸為29.94 m × 15.40 m × 6.00 m, 包括濾池、 清水池、廢水池、 加藥間、 風(fēng)機(jī)房等功能區(qū)。 濾池尺寸為16.69 m×9.50 m×6.00 m, 分成3 格, 設(shè)計(jì)濾速為3.44 m/h, 強(qiáng)制濾速為5.17 m/h, 水反沖洗強(qiáng)度為8.26 m3/(m2·h), 氣 反 沖 洗 強(qiáng) 度 為50.21 m3/(m2·h)。 卵石承托層厚度為0.38 m, 濾料層厚度為1.83 m。 設(shè)羅茨風(fēng)機(jī)2 臺, 1 用1 備, Q =40.5 m3/min,P =65.5 kPa, N =90 kW; 反洗泵2 臺, 1 用1 備,Q =400 m3/h, H =13 m, N =22 kW; 乙酸鈉儲罐1 臺, V =20 m3; 乙酸鈉投加泵2 臺, 1 用1 備,Q =500 L/h, H =0.4 mPa, N =0.55 kW, 設(shè)計(jì)投加量為30 mg/L。

        (12) 紫外消毒渠。 1 座分2 條, 尺寸為12.90 m×3.10 m×3.30 m。 設(shè)備按照近期安裝1 套, Q =12 000 m3/d, K =1.6, N =10.24 kW。

        4 污水處理工藝特點(diǎn)分析

        (1) 針對工業(yè)園區(qū)污水水質(zhì)、 水量波動(dòng)大的特點(diǎn), 本項(xiàng)目設(shè)置事故調(diào)節(jié)池和綜合調(diào)節(jié)池, 均衡進(jìn)水水質(zhì)和水量的波動(dòng)。

        (2) 工業(yè)園區(qū)污水中COD 濃度高, 難降解有機(jī)物含量高, 設(shè)置混凝沉淀預(yù)處理和水解酸化單元, 改善污水的可生化性。 水解酸化單元采用多點(diǎn)布水器, 配水和布水均勻, 具有較好的水力攪拌作用, 節(jié)能、 清堵方便; 填料采用框架式平板填料,比表面積大, 微生物量多, 安裝方便, 易于施工。

        (3) 生化處理采用多段多級AO 脫氮除磷工藝, 具有平均污泥濃度高、 碳源利用充分、 處理效率高、 抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)[6]。

        (4) 出水TP 標(biāo)準(zhǔn)高, 首先采用多段多級AO工藝強(qiáng)化生物除磷, 再采用磁混凝高效沉淀池化學(xué)除磷, 組合除磷措施保證TP 達(dá)標(biāo)排放。

        (5) 為了確保出水TN 穩(wěn)定達(dá)標(biāo), 采用反硝化深床濾池深度處理工藝, 并投加碳源, 增強(qiáng)TN 的去除效果[7]。

        5 工程投資及成本費(fèi)用

        本項(xiàng)目總投資額為12 631 萬元, 其中工程建設(shè)費(fèi)8 528 萬元。 本項(xiàng)目運(yùn)行費(fèi)用包括人工費(fèi)、 水費(fèi)、 電費(fèi)、 藥劑費(fèi)、 污泥處置費(fèi)、 設(shè)備維護(hù)費(fèi)、 管理及其他費(fèi)用, 核算污水處理成本為2.01 元/t。

        6 結(jié)語

        (1) 采用混凝沉淀-水解酸化-多段多級AO-磁混凝高效沉淀池-反硝化深床濾池-紫外消毒組合工藝處理經(jīng)企業(yè)預(yù)處理后的工業(yè)園區(qū)綜合污水,出水水質(zhì)達(dá)到GB 3838—2002 Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)(ρ(TN) ≤15 mg/L 除外)。

        (2) 本項(xiàng)目水解酸化單元采用多點(diǎn)布水器進(jìn)行布水, 保證布水均勻; 采用PP/ES 混紡平板填料替代傳統(tǒng)的組合填料, 將顯著提高水解酸化池的處理效率。

        (3) 本項(xiàng)目采用多級多段AO 工藝和反硝化深床濾池, 可根據(jù)進(jìn)水情況靈活調(diào)整運(yùn)行模式, 保證出水COD、 TN 達(dá)標(biāo)。 如何充分利用生化系統(tǒng)的脫氮性能, 減少反硝化深床濾池脫氮的碳源投加量,有待在以后的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中進(jìn)一步研究。

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