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40万吨/日、一级B到一级A!重庆地区A -A2 /O 工艺污水处理厂提标改造工程实例

北极星水处理网  来源:《中国给水排水》  作者:瞿露 张华伟  2020/5/6 14:41:41  我要投稿  

北极星水处理网讯:摘 要:重庆市某污水厂处理规模为 40 × 104 m³ /d,原采用以 A - A2 /O 为主体的二级处理工艺,进水污染物浓度常年偏高于一般城市生活污水,现状生物池池容小、用地受限,TN、TP、SS 的去除是提标改造的关键。提标改造工程采用原工艺,但对生物池进行扩容,并增设高效沉淀池和均质石英砂滤料滤池深度处理工艺。设计中充分利用生物池旁的绿化带和道路用地对生物池进行扩容,并增加搅拌器,设置缺氧好氧转换区,灵活调节缺氧区停留时间,在二级处理单元保证 TN 的去除; 增设深度处理工艺,有效去除 TP 和 SS。通过设置转换井,实现不停产改造。建成运行以来,运行状况良好,出水水质稳定达到一级 A 排放标准。

关键词:提标改造; 脱氮除磷; A - A2/O 工艺

重庆某污水厂是重庆市主城区最重要的大型污水处理厂之一,现状规模为 40 × 104 m³ /d /d,采用 A - A2 /O 处理工艺。为了使出水水质从《城镇污水处理厂污染物排放标准》( GB 18918—2002) 一级 B 标准提高到一级 A 标准,现实施提标改造。

提标改造工程充分发挥二级处理单元的作用,通过对现状生物池的改造保证 TN 去除,再增加深度处理单元保证 TP、SS 去除,该改造方案工程投资省,运行成本低,缺氧、好氧转换区的设置,使得运行灵活,适应性强。通过优化设计,可实现污水厂不停产改造。

1 污水厂改造前运行概况

污水处理厂原设计出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》( GB 18918—2002) 中的一级B 标准。

原工艺流程见图 1。

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对污水厂 2015 年、2016 年两年的实际进水水质数据进行分析,结果见表 1。

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从表 1 可知,部分指标( 如 BOD5、COD、TN) 进水浓度全年平均值偏高于一般城市生活污水水质; BOD5 /COD 平均值约为 0. 59,可生化性较好; 碳氮比平均值约为 4. 8,可采用生物脱氮; 碳磷比平均值约为 49,可采用生物除磷。

近两年实际进水水温为 14. 7 ~ 32. 0 ℃,其中2015 年全年水温均在 15 ℃ 以上,全年最低水温为15. 1 ℃ ; 2016 年全年水温有两天低于 15 ℃,全年最低水温为 14. 7 ℃。

出水水质如表 2 所示。

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2 提标改造工程设计

2.1 提标改造重点难点分析

提标改造工程设计进、出水水质见表 3。

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从现状出水水质来看,BOD5 已稳定达到一级 A标准,COD、NH3 - N、粪大肠菌群通过调整运行工况( 增加曝气量、增大消毒剂投加量) 可达到一级A标准,TN、TP、SS 则是提标工程需重点考虑的指标。TN 的去除主要依靠生物脱氮,具体措施包括二级生物处理脱氮、深度处理( 如生物滤池) 脱氮等。TP 的去除依靠生物除磷和化学除磷,一般在深度处理阶段设化学除磷单元。SS 主要通过沉淀、过滤去除。

结合设计进出水水质要求,对现状生物处理单元处理能力进行校核。

一级处理单元对 BOD5、COD、SS 的去除率取35% ,对 TN、NH3 - N、TP 的去除率取 5% ,由此确定生物池进水水质如下: BOD5 192 mg /L,COD 312 mg /L,SS 195 mg /L,TN 47. 5 mg /L,NH3 - N 33. 2 mg /L,TP 5. 7 mg /L。

统计时段内,生物池实际污泥浓度平均值约为4 428 mg /L,计算时取污泥浓度为 4 000 mg /L,最不利水温取 15 ℃。

缺氧区计算公式如下:

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计算得到不同温度下的反硝化速率及需要的缺氧区停留时间,如表 4 所示。

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好氧区计算公式如下:

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污泥浓度为 4 000 mg /L 时,好氧区需要的停留时间为 6.9 h。考虑到冬季缺氧区需要的停留时间较长,可适当提高污泥浓度,缩短停留时间。当污泥浓度为 5 000 mg /L 时,计算得好氧区需要的停留时间为 5.5 h,缺氧区需要的停留时间为 3.46 h。

现状生物池为推流式,原设计总停留时间为8.9 h,其中选择区 0.3 h、厌氧区 1.53 h、缺氧区2.07 h、好氧区 5.0 h。缺氧区加好氧区总停留时间仅 7. 07 h,不能满足一级A标准的处理要求。

2.3 改造工艺设计

提标改造工程针对 TN、TP、SS 的去除有两种思路。方案一: 二级生物处理单元扩容,延长停留时间,保证 TN 的去除; 增加混凝沉淀过滤深度处理单元保证 TP、SS 的去除。方案二: 深度处理增加硝化、反硝化两级生物滤池去除 TN,增加混凝沉淀过滤单元保证 TP、SS 的去除。两种方案比较,方案一工艺流程更短,工程投资更省,无需外加碳源,运行成本更低,因此采用方案一进行提标改造。

2. 3. 1 二级处理单元改造

现状生物池分区布置见图 2。改造后生物池平面布置见图 3,分区布置见图 4。

充分利用现状生物池旁的绿地,在每组生物池旁增加两条廊道,与现状生物池连通,使生物池总停留时间延长到 11.51 h。改造后,二期生物池选择区停留时间为 0. 3 h,厌氧区停留时间为 1. 53 h,缺氧区( 含缺氧好氧转换区) 停留时间为 4.32 h,好氧区停留时间为 5.36 h,总停留时间为 11.51 h,较原设计总停留时间增加 2.61 h。

将缺氧区末端设置为缺氧、好氧转换区,转换区停留时间为 2. 25 h,设搅拌器,可根据实际水质,通过调整曝气头及搅拌器开闭情况,切换缺氧、好氧状态。若转换区全部按缺氧区运行,缺氧区停留时间最大可达 4. 32 h,此时好氧区停留时间为 5. 36 h。

若转换区全部按好氧区运行,好氧区停留时间最大可达 7. 61 h,此时缺氧区停留时间为 2. 07 h。

其他强化脱氮措施包括: ①现状生物池只设置了选择区和厌氧区进水,改造进水管,增加缺氧区进水点,实现多点进水; ②关闭内回流区域的曝气头; ③预留碳源投加设施,以应对可能出现的水质变化。

2. 3. 2 深度处理设计

深度处理选择高效沉淀池 + 砂滤池过滤工艺。

① 高效沉淀池

高效沉淀池共分为 10 格,机械搅拌区水力停留时间为 103 s,中间反应区水力停留时间为 94 s,快速混合反应区水力停留时间为 9.0 min,推流区水力停留 时 间 为 3.86 min,澄清区设计上升流速为14. 25 m /h,污泥回流比为 2% ~ 5% 。

在机械搅拌区投加聚合硫酸铁溶液,高效沉淀池化学法去除的磷以 0.5 mg /L 计,则聚合硫酸铁原液( 有效铁含量 11% ) 投加量为 32. 8 mg /L。在快速混合反应区投加 PAM,设计最大投加量为 1 mg /L。

斜管直径为 80 mm,长度为 750 mm,安装角度为 60°。斜管区上部设置可推拉式盖板,轻质高强,可分段移动打开,既便于检修维护,又能防止太阳光直射,减少青苔滋生,延缓斜管老化。

② 均质滤料滤池

滤池分为 20 格,单格内空尺寸为 9. 3 m × 16. 3 m,单格过滤面积为 130. 4 ㎡,池总高为 4. 6 m。采用均质石英砂滤料,粒径为 1. 2 ~ 2. 4 mm,滤料厚度为 1. 4 m。采用长柄滤头配水系统。设计平均滤速为 6. 39 m /h,强制滤速为 6. 74 m /h。滤池采用气水反冲洗。单独气冲洗强度为15 L /( s·㎡) ,冲洗时间 2 min; 气水联冲时水冲强度为 3. 0 L /( s·㎡) ,气冲强度为 15 L /( s·㎡) ,冲洗时间 4 min; 单独水冲强度 6. 0 L /( s·㎡) ,冲洗时间 6 min。反冲洗全过程伴有表面扫洗,强度为2. 0 L /( s·㎡ ) 。

2. 3. 3 不停产碰管设计

提标改造工程主要涉及 2 处工艺主管碰管: 二沉池出水总管与深度处理单元进水管碰管; 深度处理单元出水管与消毒池进水总管碰管。由于工程规模较大,工艺主管管径为 DN2 400,且主管上需增设阀门,若按常规设计,则碰管时必然造成污水厂停产,污水直接溢流,势必带来环境污染问题。设计在两处污水主管碰管处设置转换井( 见图 5) ,以转换井代替常规三通,待转换井建好、新增管道安装好后,再对现状管道进行水下切割,可以实现不停产碰管。

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3 运行情况

提标改造工程实际出水水质见表 5,达标率为100% 。

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4 结语

在污水厂提标改造工程中,通过对现状生物池扩容及增加搅拌器、设置缺氧好氧转换区,实现 TN的有效去除; 增加高效沉淀池和砂滤池去除 TP 和 SS。通过设置污水转换井实现总管碰管不停产。提标工程建成投运以来,出水水质能稳定达到一级 A排放标准。


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