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        地埋式小型生活污水處理站改造實(shí)例

        2022-03-03 08:43:04余承烈吳旭紅李豪李新紅韓溫堂劉晨斌
        工業(yè)用水與廢水 2022年1期
        關(guān)鍵詞:沉淀池射流填料

        余承烈, 吳旭紅, 李豪, 李新紅, 韓溫堂, 劉晨斌

        (1.運(yùn)城市浩漢環(huán)??萍加邢薰?, 山西 運(yùn)城 044000;2.山西陽光焦化集團(tuán)股份有限公司, 山西 河津 043300)

        1 工程概況

        某集團(tuán)公司生活區(qū)有19 棟職工住宅樓(其中11 棟住宅單元樓, 8 棟集體宿舍樓), 3 棟辦公樓,1 座小型游泳館, 2 座職工餐廳, 1 座公共浴室。常駐人口約2 200 人。

        在緊鄰游泳館旁邊, 有1 座占地156 m2的地埋式污水處理站, 2015 年建成。 污水處理站原設(shè)計處理水量為360 m3/d, 采用O/A/O-沉淀-石英砂過濾-二氧化氯消毒工藝, 整體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土地埋式, 上面覆土厚0.8 m, 可以種花草, 設(shè)計最大有效水深為4.5 m。 但該污水處理站自建成以來, 一直沒有正常投運(yùn), 調(diào)試都沒有完成; 并且當(dāng)時設(shè)計的排放標(biāo)準(zhǔn)是GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級B 標(biāo)準(zhǔn), 已不能滿足目前的環(huán)保要求, 亟需提標(biāo)改造至一級A 標(biāo)準(zhǔn)。 通過現(xiàn)場實(shí)地踏勘, 提出了針對性的改造措施。 本文介紹了該工程的改造情況及效果, 以期為同類工程提供參考。

        2 設(shè)計水量水質(zhì)

        該公司實(shí)測生活污水排水量在350 ~390 m3/d之間, 其中游泳池排污屬于間歇排水。 因此, 設(shè)計水量定為360 m3/d。 根據(jù)實(shí)測水質(zhì)確定設(shè)計進(jìn)水主要指標(biāo), 經(jīng)處理后, 出水水質(zhì)達(dá)到GB 18918—2002 一級A 標(biāo)準(zhǔn), 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

        表1 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)Tab. 1 Design influent and effluent water quality

        3 原工藝存在問題及改造措施

        3.1 原工藝存在問題

        (1) 進(jìn)水管高度有誤。 污水排水管入口比格柵井進(jìn)口低, 污水排水管在進(jìn)格柵井前標(biāo)高為-2.30 m, 格柵井進(jìn)口管標(biāo)高為-1.60 m, 排水管有一段帶壓運(yùn)行, 大部分污水在進(jìn)格柵井前越過截留溢流堰接入污水處理站清水池外排管中, 直接外排。

        (2) 調(diào)節(jié)池容積偏小, 調(diào)節(jié)量不夠, 有一部分污水通過格柵井溢流口外排。 現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn), 游泳館和公共浴室均是短時間集中排水, 原設(shè)計調(diào)節(jié)池有效容積為60 m3, HRT 為3.6 h, 明顯偏小。

        (3) 缺氧池和兩級接觸氧化池懸掛立體填料,檢修困難; 接觸氧化池池底安裝了微孔曝氣頭, 進(jìn)一步增加了檢修難度。

        (4) 有效水深太淺, 影響充氧效率。 本污水處理站設(shè)計有效水深為4.5 m, 由于各池進(jìn)水口設(shè)計失誤, 受清水池出口標(biāo)高影響, 重力流條件下, 調(diào)節(jié)池實(shí)際有效水深只有2.9 m。 根據(jù)文獻(xiàn)[1], 氧氣轉(zhuǎn)移率和水深比的關(guān)系為KLa2/KLa1=β(h1/h2)1/3, 經(jīng)過計算, 氧氣轉(zhuǎn)移率下降為原來的77%。

        (5) 沉淀池設(shè)計不滿足規(guī)范要求。 沉淀池的HRT 為3.5 h, 表 面水力 負(fù) 荷為0.71 m3/(m2·h),小于《規(guī)范》[2]規(guī)定的1.5 ~2.5 m3/(m2·h), 且沉淀池是按照豎流沉淀池設(shè)計的, 而有效水深卻只有2.5 m, 高徑比不滿足設(shè)計規(guī)范要求。

        3.2 改造方案

        針對原工藝存在問題, 結(jié)合現(xiàn)有構(gòu)筑物實(shí)際情況, 提出了以下改造措施:

        (1) 增加1 座截流井。 針對排水管道入口比調(diào)節(jié)池進(jìn)口低, 污水處理站進(jìn)水管長期溢流的問題,在原清水池排水管上設(shè)計1 座截留井, 截流井底標(biāo)高為-4.20 m, DN 400 mm 鑄鐵管, 重力流到格柵井, 格柵井和集水井合建[3], 在集水井(標(biāo)高-7.80 m)安裝潛污泵, 一次提升到調(diào)節(jié)池, 既解決了進(jìn)水管低于調(diào)節(jié)池入口標(biāo)高的問題, 又通過提升增大了調(diào)節(jié)池的有效水深。

        (2) 擴(kuò)大調(diào)節(jié)池體積, 并增加二次提升。 將原調(diào)節(jié)池、 一級接觸氧化池、 缺氧池池底聯(lián)通, 合成新的調(diào)節(jié)池, 增大調(diào)節(jié)池體積, 增加調(diào)節(jié)時間, 在新調(diào)節(jié)池設(shè)計二次提升潛污泵。 新調(diào)節(jié)池可以發(fā)揮水解酸化的作用, 同時設(shè)計了預(yù)曝氣裝置[3](間歇曝氣)。 根據(jù)經(jīng)驗, 小型生活污水處理站調(diào)節(jié)池的HRT ≥12 h, 有利于穩(wěn)定運(yùn)行。

        (3) 新建新型接觸氧化池和高效沉淀池。 原污水處理站是混凝土整體現(xiàn)澆施工, 頂蓋是現(xiàn)澆鋼筋混凝土, 缺氧池和兩級接觸氧化池懸掛立體填料,人孔較小, 檢修不方便; 且原污水處理站緊鄰游泳館, 衛(wèi)生條件差, 甲方要求移位建設(shè)。 改造方案是: 在距離原址約35 m 的地面上新建接觸氧化池和高效沉淀池, 結(jié)構(gòu)設(shè)計為2 座設(shè)施一體化布置。

        改造后的處理工藝流程如圖1 所示。

        圖1 改造后的處理工藝流程Fig. 1 Flow of modified treatmetn process

        4 主要處理構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)

        工程改造后, 各主要處理構(gòu)筑物及其設(shè)計參數(shù)見表2。

        表2 改造工藝主要處理構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)Tab. 2 Main structures and design parameters of modified process

        5 工藝設(shè)計特點(diǎn)

        (1) 優(yōu)化進(jìn)水條件。 新設(shè)計截流井, 徹底解決進(jìn)水管雍水溢流的問題; 設(shè)計二次提升, 雖然增加了污水提升能耗, 但是增加了地埋式調(diào)節(jié)池的有效容積, 同時在新調(diào)節(jié)池設(shè)計了預(yù)曝氣, 把原有的設(shè)施全部利用起來, 運(yùn)行方便且靈活。

        (2) 調(diào)整處理設(shè)施功能, 優(yōu)化整體工藝。 將原調(diào)節(jié)池、 一級接觸氧化池、 缺氧池池底聯(lián)通, 合成調(diào)節(jié)池。 增大調(diào)節(jié)池體積, 增加調(diào)節(jié)時間, 根據(jù)經(jīng)驗, 小型生活污水處理站的調(diào)節(jié)池HRT ≥12 h,有利于穩(wěn)定運(yùn)行。 改造后調(diào)節(jié)池預(yù)曝氣[3], 既可防止雜物沉淀, 又能去除一部分COD; 同時, 調(diào)節(jié)池預(yù)曝氣以后, 可以接受二沉池的硝化液回流, 也可以接受好氧池的混合液回流, 對去除總氮有效果。 運(yùn)行控制靈活方便, 污水站整體采用PLC 總控制, 間歇曝氣, 通過調(diào)試固定曝氣時間。

        (3) 采用新型工藝。 選擇專利技術(shù), 設(shè)計新型接觸氧化池[4], 新型接觸氧化池結(jié)構(gòu)如圖2。 污水進(jìn)入中心筒, 通過中心筒深入到接觸氧化池底部,轉(zhuǎn)向上流, 上流的過程中通過填料層, 填料層厚度為2 m, 填料上長滿微生物。 曝氣采用射流曝氣,射流曝氣管通過套管伸到填料層下, 檢修射流曝氣器時, 直接從套管中抽出來在池頂操作, 方便易行。 射流曝氣的氣水比為3 ∶1, 溶解氧質(zhì)量濃度控制為2.5~3.5 mg/L, 單個射流曝氣器的進(jìn)氣量為15~20 m3/h, 共設(shè)計2 個射流曝氣器, 射流曝氣器循環(huán)水泵功率為3.0 kW。 新型接觸氧化池填料為多面空心球, 直徑為30 ~ 50 mm, 孔隙率為95%。 運(yùn)行實(shí)踐表明, 填料不堵塞, 射流泵安裝在接觸氧化池旁半地下通行溝里, 噪音小, 防凍, 檢修方便。 工程交付3 a 多, 一直穩(wěn)定運(yùn)行。

        圖2 新型接觸氧化池結(jié)構(gòu)Fig. 2 Structure of new catalytic oxidation tank

        高效沉淀池采用新型結(jié)構(gòu)[5], 其結(jié)構(gòu)類似于接觸氧化池, 結(jié)構(gòu)示意如圖3 所示。 設(shè)計有一層填料, 填料用不銹鋼篩網(wǎng)固定在上部, 填料的材質(zhì)為PP, 直徑為30 ~ 50 mm, 填料在篩網(wǎng)之間可以活動, 不易堵塞。 沉淀池底部排泥的時候, 流量很大, 幾乎是進(jìn)水量的10 倍, 靠大流量短時間的向下流動, 沖刷填料。 該高效沉淀池已經(jīng)運(yùn)行3 a,沒有出現(xiàn)填料堵塞現(xiàn)象。

        圖3 高效沉淀池結(jié)構(gòu)Fig. 3 Structure of high efficient sedimentation tank

        同時, 這種新型結(jié)構(gòu)的沉淀池在填料下方會形成一層高濃度污泥懸浮層, 相當(dāng)于一個懸浮狀態(tài)的污泥過濾層, 混凝作用很明顯[6-7]。

        (4) 后置缺氧池。 把原來的二級接觸氧化池改造為后置缺氧池, 在池中布置旋流曝氣器, 保持溶解氧質(zhì)量濃度在0.2 ~0.5 mg/L 之間, 完成缺氧反應(yīng)。 可以在高效沉淀池出水處投加碳源, 提高反硝化效率, 降低TN 濃度。

        (5) 原羅茨風(fēng)機(jī)、 砂濾器保留。 利用原羅茨風(fēng)機(jī)負(fù)擔(dān)所有地下水池的曝氣風(fēng)量, 間歇運(yùn)行, 每小時曝氣20 min, 合計每天運(yùn)行時間為8 h, 可以防止池內(nèi)有沉積, 同時又可以起到氧化作用。 改造以后, 雖然增加了二次提升和射流曝氣泵, 但是羅茨風(fēng)機(jī)優(yōu)化后每天僅運(yùn)行8 h, 整體系統(tǒng)每天少耗電12 kW·h。

        6 運(yùn)行結(jié)果

        提標(biāo)改造完成后, 2019 年6 月4 日~7 月20日的出水主要指標(biāo)統(tǒng)計分析結(jié)果如表3、 圖4 所示。

        表3 實(shí)測進(jìn)出水主要指標(biāo)Tab. 3 Actual measured influent and effluent water characteristics

        圖4 實(shí)測進(jìn)出水COD 變化Fig. 4 Changes of COD concentrations in influent and effluent water

        7 結(jié)語

        (1) 地埋式一體化布置的污水處理站設(shè)計時,要充分發(fā)揮調(diào)節(jié)池的調(diào)節(jié)作用, 水深盡量設(shè)計在5 m 以上, 有利于保證后續(xù)處理設(shè)施的有效水深。 頂部蓋板設(shè)計時, 要考慮檢修方便, 人孔、 檢修孔要預(yù)留大一些。 懸掛填料的池子蓋板可以設(shè)計成活動的, 方便更換填料。 曝氣頭設(shè)計成可提升的旋流曝氣頭, 穿過填料層時, 可設(shè)塑料套管, 方便曝氣頭上下提升, 更換、 檢修都很方便。

        (2) 接觸氧化池在處理低濃度污水時性能更優(yōu)越, 可以不要污泥回流, 微生物在填料上菌相豐富, 可以同時去除NH3-N、 TN、 TP。 填料上掛滿活性污泥, 剩余污泥量很少, 減輕了污泥處理負(fù)擔(dān)。 射流曝氣器方便檢修, 適應(yīng)水深達(dá)8 m 以上,充氧效率接近微孔曝氣器。 射流曝氣器以水泵為動力, 噪音小, 水泵檢修方便, 該曝氣方式有一定的適用性。

        (3) 高效沉淀池結(jié)構(gòu)特殊, 設(shè)計合理, 占地少, 表面負(fù)荷高, 去除率高, 與接觸氧化池聯(lián)用,無需污泥回流, 方便管理, 填料選擇科學(xué), 不易堵塞。

        (4) 改造后各主要處理構(gòu)筑物運(yùn)行過程中產(chǎn)生的剩余污泥量少, 減輕了污泥處理負(fù)擔(dān)。

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