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美国特大型污水处理厂处理规模和运行维护案例分析

北极星环保网来源:中国给水排水 宋姗姗 姚杰2018/11/13 9:12:13我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:污水处理 活性污泥 污水处理工艺

北极星环保网讯:我国特大型污水处理厂存在运行压力大、负荷率高、运行管理难度大等问题。同时,随着环保标准的提高,污水处理厂需应对工程扩建和提标改造,其扩建规模的确定需要兼顾经济、社会和环境效益。美国已有几座建设与运行相对较长时间的特大型污水处理厂,其运行效果较为稳定,具有一定的借鉴价值。本文对鹿岛污水处理厂和亥伯龙污水处理厂两座特大型污水处理厂的处理规模、运行维护经验等进行梳理,为我国特大型污水处理厂今后的发展需求和运行管理提供参考。

美国污水处理厂的建设和发展已经经历了相当长的时间,在水污染控制方面已颇具成效,并在社会和经济上取得了一定效益。在往期介绍了美国底特律污水处理厂和斯蒂克尼污水处理厂两座特大型污水厂成熟的运行管理模式。

现对美国另两座处理规模超100万m3/d的特大型污水处理厂——鹿岛污水处理厂(Deer Island Sewage Treatment Plant)和亥伯龙污水处理厂(Hyperion Water Reclamation Plant)进行分析介绍,对其处理规模、运行维护经验进行梳理,旨在为我国特大型污水厂升级改造工程的规模设计、雨季运营和日常运行维护提供可借鉴和参考的信息。

1鹿岛污水处理厂

1.1工程概况

鹿岛污水处理厂位于波士顿港,投资逾38亿美元,于1995年开始部分投入运行,初期仅进行初级处理,二级处理工艺于1997年起正式投入使用,2000年随着处理尾水排放管渠的建成,建设工程全部完工。

该厂现由马萨诸塞州水资源局管理,处理污水主要来自于波士顿及周边43个社区分流制污水收集系统的市政污水和工业污水,设计最大处理量为492万m3/d,设计日均处理量为141万m3/d。

QQ截图20181113090319.jpg

图1 鹿岛污水处理厂俯瞰图

1.1.1 污水处理工艺

该厂污水处理采用纯氧曝气活性污泥工艺,进水经过提升泵站从深层隧道提升后分别经过沉砂池和初沉池,再进入纯氧曝气池进行二级处理,随后分别通过投加次氯酸钠和亚硫酸氢钠进行消毒和脱氯,最后通过处理尾水排放管渠排放至马萨诸塞港。

该厂有48座体积为5 299.6m3的初沉池(56.7 m×12.5 m×7.3 m),纯氧供应量为130~220 t/天,54座体积为5 148.2m3的二沉池,2座容积为151.4万m3的消毒池。处理尾水排放管渠位于海平面下30.5 m,长15.3 km,直径为7.3 m,管渠上分布着50个单独的排放管道,每个排放管有8个小孔,确保处理尾水与海水混合均匀,从而得到有效稀释。

1.1.2 污泥处理工艺

由一级处理系统产生的污泥和浮渣采用重力浓缩,由二级处理系统产生的污泥和浮渣采用离心浓缩。离心浓缩过程中投加聚合物,提高浓缩效率。浓缩后污泥由12座蛋形消化器进行厌氧消化,每座消化器直径27.5 m,高42.7 m。

经过厌氧消化的污泥体积大大减小,通过岛内的隧道运送到造粒厂,进一步加工制成农业化肥,每日产量为75 t。消化过程中产生的沼气用于热电联产,发电用于污水处理厂运行,余热用于办公室取暖和设备加热等。

1.2处理规模分析

马萨诸塞州水资源管理局(Massachusetts Water Resources Authority,MWRA)负责波士顿及周边社区共250万人口的供水和排水系统服务,老城区排水体制以合流制为主,周边社区排水体制则以分流制为主。排水系统收集的污水由鹿岛污水处理厂和克林顿污水处理厂(Clinton Wastewater Treatment Plant)进行处理。

据MWRA统计,2016年该市原水需求量为79.1万m3/d,自来水销售量为76.1万m3/d,污水产生量为107.5万m3/d,而鹿岛污水处理厂的日均处理量为98.8万m3/d,1~6月的月均进厂污水水量明显高于7~12月。

自1998年鹿岛污水处理厂与坚果岛污水处理厂(Nut Island Sewage Treatment Plant)合并后,鹿岛污水处理厂的处理成本明显降低,达到了规模经济效益。在运营管理方面,两厂合并后工作人员适度缩减;在工艺优化方面,由于坚果岛污水处理厂被改造为鹿岛污水厂的预处理系统,该厂的能耗和化学试剂投加量明显降低。

1.3雨季运营策略

鹿岛污水处理厂雨季运营时主要采取的措施包括:启用6座初沉池、4座二沉池和备用泵等备用设施;调整二级处理的工艺参数;调整消毒剂投加量等。当进水流量超出二级处理能力时,初级处理出水将直接超越二级处理,消毒、脱氯后排放。

1.4出水指标与运行状况

鹿岛污水处理厂的处理尾水仅有一个排放口,雨季超出一级处理能力的水量将由指定的合流制污水溢流(CSOs)排放口排出。旱季处理尾水水质的主要浓度指标及处理尾水的实际水质情况如表1所示。

表1 鹿岛污水处理厂主要出水指标标准与实际处理尾水水质

QQ截图20181113090309.jpg

除上述指标外,针对处理尾水未设置具体的浓度限值,但需进行监控的指标包括SS、汞、氨氮、凯氏氮、硝态氮、亚硝酸盐氮、氰化物、农药/杀虫剂(包括:氯丹、DDT、狄氏剂、七氯、艾氏剂、环氧七氯)、砷、苯酚、VOCS等。

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