Bardenpho 高效沉淀池 V型滤池工艺用于污水厂改扩建.pdf
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1、第49卷 第 11 期2023 年 11 月Vol.49 No.11Nov.,2023水处理技术水处理技术TECHNOLOGY OF WATER TREATMENTBardenpho+高效沉淀池高效沉淀池+V型滤池工艺用于型滤池工艺用于污水厂改扩建污水厂改扩建关永年1,2,陈勇1,徐超1,范志明1(1.苏州工业园区清源华衍水务有限公司,江苏 苏州 215021;2.华衍环境投资(江苏)有限公司,江苏 常州 213000)摘摘 要要:针对某污水处理厂二期扩建工程存在的进水浓度高、碳氮比低、处理难度大、排放要求高等问题,设计开发了三级格栅+曝气沉砂+初沉池+Bardenpho+高效沉淀池+V型滤池
2、+紫外线与次氯酸钠联合消毒的处理工艺,并对Bardenpho工艺进行优化:设置预缺氧区,并采取多点进水、多点内回流、多点碳源投加和缺氧/好氧可调等措施。实践证明,采取多点进水、多点内回流、多点碳源投加方式较传统工艺总氮总的去除率提高约18.6%左右;项目自2021年1月正式投运以来,COD、BOD5、SS、NH3-N、TN、TP平均去除率分别为96.3%、99.2%、96.6%、98.6%、87.0%、98.4%,出水水质能够稳定达到设计要求;运行期直接成本约0.658元/m3,其中电费0.258元/m3,药剂费0.298元/m3,维修费0.061元/m3,其它0.041元/m3,可为同类水质
3、的污水处理厂提供参考。关键词关键词:污水处理厂;地表水准IV类标准;Bardenpho工艺;高效沉淀池;V型滤池开放科学开放科学(资源服务资源服务)标识码标识码(OSID):中图分类号中图分类号:X703.1 文献标识码文献标识码:B 文章编号文章编号:10003770(2023)11-0150-007某污水处理厂规划总规模为30104 m3/d,一期工程已建成规模15104 m3/d,采用预处理+改良A2/O+高效沉淀+V型滤池处理工艺,出水水质的主要指标满足地表水“准IV类”标准,因负荷较高,同时为满足经济社会发展带来的新增排水需要,二期扩建势在必行。二期扩建工程存在进水浓度高、碳氮比低、
4、处理难度大、排放要求高等难点,以某污水处理厂二期扩建工程为例,分析其处理工艺、设计参数、运行效果并进行成本分析,以期为同类水质特点的污水处理厂项目建设提供参考。1 工程概况工程概况某污水处理厂二期工程建设规模15104 m3/d,占地约8.5 ha2,工程主要内容是新建预处理、生化处理和深度处理设施和设备安装,其中进水泵房、脱水机房、1#低压配电间(预处理用电)、1#鼓风机房(曝气沉砂池用风机)、出水排放总管等均按30104 m3/d总规模土建已一次性建成,二期工程只涉及增加设备。2 工程方案工程方案2.1进出水水质进出水水质二期扩建工程参照一期的实际进水水质,并适当考虑一定的水质变化余量,确
5、定进水水质;出水水质在满足城镇污水处理厂污染物排放标准(GB189182002)一级A标准的前提下,主要指标满足 地表水环境质量标准(GB38382002)类标准(TN按10 mg/L),俗称“准IV类”标准。扩建工程设计进、出水水质见表1。2.2扩建工程难点扩建工程难点根据一期工程实际运行数据分析,二期扩建工表1设计进、出水水质Tab.1Design influent and effluent quality项目进水出水pH6969COD/(mg L-1)45030(BOD5)/(mg L-1)1506(SS)/(mg L-1)2005(NH3-N)/(mg L-1)451.5(3)*(TN
6、)/(mg L-1)7010(TP)/(mg L-1)80.3注:*括号内为水温12 时的数据。DOI:10.16796/ki.10003770.2023.11.028收稿日期:2022-05-23基金项目:苏州市科技计划项目(SS202018)作者简介:关永年(1969),男,硕士,高级工程师,主要从事水厂、污水厂、餐厨垃圾处理厂运行管理和技术研究;电子邮件:150关永年等,Bardenpho+高效沉淀池+V型滤池工艺用于污水厂改扩建程主要面临以下难点:1)进水COD较高,查看历史数据,进水浓度在380450 mg/L之间占比90%左右。2)污水组份复杂,进水中含有约35%的工业废水,工业废
7、水是电子和生物制药企业的废水为主,虽经企业预处理,但仍存在溶解性难降解的COD,相比较其它市政污水,属于难处理的污水。3)进水中 C/N 不足,生化处理难度相对较大。从一期工程实际进水的数据来看,C/N仅在2.83左右,与设计要求的C/N4相差较大。4)进水 SS偏高。一期工程进水中,SS的浓度170190 mg/L之间占比95%以上。5)排放标准要求高,主要指标为实现达标,需达到较高的去除率。COD、BOD5、SS、NH3-N、TN、TP去 除 率 分 别 需 达 93.3%、97.0%、97.5%、85.7%、96.7%、96.3%以上。6)扩建用地有限。二期工程扩建用地仅8.5 ha2,
8、生物反应池等构筑物的池深、布局需统筹考虑,尽量节省用地。2.3工艺选择工艺选择因进水浓度相对较高,且含有一定比例的工业废水,处理难度大,同时出水水质要求高,扩建工程需重点考虑提高COD、NH3-N、TN、TP和SS去除率。主导思想是强化预处理,为生化处理提供保障;优化生化处理,提高COD、NH3-N、TN的去除效率,NH3-N、TN的去除立足于在生化阶段解决;深度处理做为COD、TP和SS的保障和提升。2.3.1预处理工艺选择预处理工艺选择1)格栅:在一期工程运行经验的基础上,针对进水中漂浮垃圾及悬浮物较多特点,进一步强化格栅的设计,设计粗格栅+两级细格栅,以提高去除率。2)沉砂池:主要去除比
9、重为 2.65、粒径大于0.2 mm 的可快速沉淀的大颗粒物。采用除砂效果相对较好的曝气沉砂工艺,排砂方式通过比选吸砂机、气提以及底部螺旋排砂等方式,借鉴其它项目的成功经验,采用排砂效率高、不易堵塞的底部抽吸方式进行排砂1。3)初沉池:因进厂污水中含有一定比例的工业废水,且进水COD、SS浓度较高,设置初沉池对COD和SS有较好的去除率,同时可降低生物反应池进水负荷,减少运行压力2-3;另一方面,接纳的废水中含有电子和生物制药类废水,初沉池具有较强的抗冲击负荷和有毒有害物质能力,对生化处理系统起到缓冲和保护作用,有利于生化系统的稳定运行3。2.3.2生化处理工艺生化处理工艺生化处理阶段的 CO
10、D 去除,主要是靠好氧氧化;去除NH3-N、TN,以生物脱氮为主,先进行硝化反应,将 NH3-N转化成硝酸盐氮,然后通过反硝化去除硝酸盐氮,从而去除TN,提高反硝化反应的效率有利于提高TN的去除率。相比于A2O和改良型氧化沟等活性污泥工艺,Bardenpho工艺反硝化更彻底、脱氮效率更高、更容易满足高标准脱氮的要求,并且具有碳源利用率高、混合液回流比低和运行成本低的特点4-5;采用多点进水、多点内回流,将污水按比例分配给预缺氧区和厌氧区,将混合液按比例分配给缺氧前端和中段,将污泥回流到预缺氧区并与一定比例的进水混合后,依次进入厌氧区、缺氧区和好氧区,将大大增强除磷脱氮能力6,见图1。2.3.3
11、深度处理工艺深度处理工艺深度处理主要是进一步去除COD、SS和TP,是对生化处理后的水质进行保障和提升。采用高效沉淀+V型滤池组合工艺可以对SS和TP有较好的去除效果,同时还可以去除部分COD7-8;粉末活性炭可以对部分溶解性COD有一定的吸附作用,在高效沉淀池投加粉末活性炭,有利于提高 COD 的去除率9;使用次氯酸钠消毒,消毒效果较稳定,采用紫外线与次氯酸钠联合消毒,具有消毒效果好,成本低的优势10-11。综上,二期扩建工程主体工艺采用粗格栅+两级细格栅+曝气沉砂池+初沉池+Bardenpho+高效沉淀池+V型滤池+紫外线与次氯酸钠联合消毒,工艺流程图见图2。图1改良Bardenpho工艺
12、流程示意图Fig.1Schematic diagram of improved bardenpho process flow图2污水、污泥处理工艺流程图Fig.2Process flow chart of wastewater and sludge treatment151第 49 卷 第 11 期水处理技术水处理技术3 主要处理单元及设计参数主要处理单元及设计参数3.1预处理系统预处理系统1)粗格栅及进水泵房(一期、二期共用)。半地下式钢筋砼结构,1座,圆形,分两格,泵房直径30 m,土规模按30104 m3/d已建成,安装了15104 m3/d的设备,二期工程需新增15104 m3/d的设
13、备。新增主要设备:粗格栅,栅隙20 mm,宽2.1 m,倾角75,2套;进水泵,流量2 700 m3/h,扬程15.5 m,功率180 kW,4台,3用1备,变频控制。2)细格栅及曝气沉砂池。地上钢筋砼结构,1 座,分2组,设计流量6 250 m3/h。一级细格栅,网板阶梯式,栅隙6 mm,宽2 200 mm,安装角75,功率2.2 kW,2台;二级细格栅,内进流板式,栅隙3 mm,宽2 400 mm,安装角75,功率3 kW,2台。曝气沉砂池,1座2池,单池尺寸31.6 m4.9 m,有效水深3.5 m。停留时间10.4 min,曝气量0.20 m3/m3。主要设备,鼓风机,风量30 m3/
14、min,风压45 kPa,功率37 kW,2台;底部排砂设备,功率7.5 kW,2套。3)初沉池。地上钢筋砼结构,1座,平流式,分2组,每组3格,设计流量6 250 m3/h,可根据运行需要进行全部或部分超越运行。单格尺寸70 m6.5 m4.7 m,有效水深3.8 m,表面负荷2.29 m3/(m2 h),停留时间1.66 h。主要设备:链板式刮泥机,宽6.5 m,长度为70 m,功率0.55 kW,6台;初沉污泥泵,流量120 m3/h,扬程15 m,功率7.5 kW,3台,2用1备。3.2生化处理系统生化处理系统1)生物反应池。半地下钢筋砼结构,1座,分4组,设计流量6 250 m3/h
15、。单池净尺寸115.4 m42.6 m8 m,有效水深 7 m。总停留时间 22 h,其中预缺氧1.5 h,厌氧2 h,前缺氧6 h(设置1 h交替区,可根据需要用于缺氧或者好氧),前好氧8.5 h,后缺氧3 h,后 好 氧 1 h;污 泥 浓 度 3.0 g/L,污 泥 负 荷 0.055 kgBOD5/(kgMLSS),泥龄21 d,混合液回流比300%,污泥回流比100%,气水比7 1。主要设备:混合液回流泵,流量 2 500 m3/h,扬程 2 mm,功率 27 kW,12台,8用4备;潜水搅拌机 桨叶直径650 mm,功率11 kW,36 台;推流器,桨叶直径 1 600 mm,功率
16、11 kW,16台;剩余污泥泵,流量160 m3/h,扬程20 m,功率30 kW,4台,3用1备;污泥回流泵,流量900 m3/h,扬程3.5 m,功率15 kW,12台,8用4备;管式微孔曝气器,11 500 m。2)二沉池。半地下钢筋砼结构,1座,分8组,平流式,单组净尺寸69.3 m18 m3.9 m,有效水深3.2 m,设计流量6 250 m3/h,表面负荷为0.63 m3/(m2 h),停留时间5.1 h。主要设备:桥式刮泥机,轨距18.0 m,功率3 kW,8台。3.3深度处理系统深度处理系统1)中间提升泵房。地下式钢筋砼结构,与高效沉淀池合建,1座,分两格,尺寸12.9 m17
17、.3 m6.9 m,设计流量 6 250 m3/h。主要设备:污水提升泵,流量2 700 m3/h,扬程10 m,功率130 kW,4台,3用1备,变频控制。2)高效沉淀池。半地下钢筋砼结构,1 座,分4 组,尺寸69.5 m41.4 m10.3 m,有效水深8 m,设计流量6 250 m3/h。快速混合时间2.27 min,絮凝时间28 min,沉淀时间0.78 h;沉淀区直径16.0 m,有效水深6 m,表面水力负荷7.69 m3/(m2 h)。主要设备:快速混合搅拌器,桨叶直径1.5 m,功率11 kW,4台;絮凝区搅拌器,桨叶直径1.6 m,功率2.2 kW,8台;中心传动刮泥机,直径
18、16.0 m,功率1.5 kW,4台;剩余污泥泵,流量100 m3/h,扬程30 m,功率22 kW,5台,4用1备,变频控制;回流污泥泵,流量100 m3/h,扬程20 m,功率15 kW,变频调节,5台,4用1备。3)V型滤池。半地下钢筋砼结构,1座,平面尺寸83.46 m51.74 m,设计流量6 250 m3/h。共12格,以管廊为中心对称布置,每侧各6格,并联运行,单格过滤面积95 m2。滤料层厚度1.5 m,滤速5.5 m/h,强制滤速6.0 m/h;反冲洗周期24 h,采用气冲、水冲、气水联合冲加表扫方式,气冲强度56.8 m3/(m2 h),水冲强度为 22.3 m3/(m2h
19、),气水联合反冲强度为 10.8 m3/(m2h),表面扫洗强度 7.2 m3/(m2 h)。主要设备及材料:滤料,采用均质石英砂,有效粒径1.35 mm,不均匀系数 K80=1.4,1 710 m3;反冲洗风机,流量2 700 m3/h,风压50 kPa,功率55 kW,3台,2用1备;空压机,流量60 m3/h,风压90 kPa,功率11 kW,2 台,1 用 1 备;反冲洗水泵,流量 1 060 m3/h,扬程8.0 m,功率45 kW,3台,2用1备;反冲洗废水泵,流量340 m3/h,扬程20.0 m,功率22 kW,2台,1用1备。4)消毒接触池。半地下钢筋砼结构,平面尺寸36.9
20、 m28.7 m,有效水深4.2 m,设计流6 250 m3/h。紫外消毒后接次氯酸钠消毒,接触池停留时间43 min。消毒剂采用成品次氯酸钠溶液,浓度 10%,投加5 mg/L 有效氯。主要设备:紫外线消毒设备,共2套,总输出功率62 kW,灯管寿命12 000 h,紫外线透光率253.7 nm65%,有效紫外剂量18.0 mw/cm2。152关永年等,Bardenpho+高效沉淀池+V型滤池工艺用于污水厂改扩建3.4臭气处理系统臭气处理系统臭气处理区域包括进水泵房、细格栅及曝气沉砂池、初沉池、生物反应池、污泥浓缩池、污泥脱水机房等区域,其中,进水泵房及污泥脱水机房在一期除臭基础上进行完善。
21、构筑物换气次数36次/h,脱水机房换气次数8次/h,总风量133 000 m3/h,其中,预处理37 000 m3/h,生物反应池75 000 m3/h,污泥浓缩及脱水机房 21 000 m3/h。吸风管采用玻璃钢材质,送风管采用不锈钢材质。臭气处理采用两级化学洗涤+生物滤池工艺,总停留时间88 s,其中碱洗6.5 s,酸洗6.5 s,水洗5 s,生物滤池70 s。臭气经收集处理后,执行 城镇污水处理厂污染物排放标准(GB189182002)中表4的一级标准。3.5辅助处理系统辅助处理系统1)污泥浓缩池。半地下钢筋砼结构,2 座,单座直径为 25 m,有效水深为 4 m,浓缩池表面负荷0.23
22、 m3/(m2 h),固体负荷68.2 kgDS/(m2 d),停留时间17.5 h。接纳初沉池污泥、生物反应池的剩余污泥和高效沉淀池的化学污泥,总污泥量约5 380 m3/d。主要设备:浓缩池刮泥机,直径25 m,功率1.5 kW,2台。2)鼓风机房。框架结构,1座,建于Bardenpho池上部末端,靠近二沉池,平面尺寸43.5 m31.2 m,层净高11.7 m。主要设备:磁悬浮风机,风量125 m3/min,风压85 kPa,功率190 kW,8台,6用2备。3)脱水机房。地面框架结构,1 座,平面尺寸42.43 m12.24 m,净层高12.7 m,与一期共用,本次新增加设备。主要设备
23、:离心脱水机,流量60 m3/h,功率 120 kW,3台,2用 1备;进泥泵,流量 60 m3/h,扬程 20 m,功率 15 kW,变频控制,3 台;PAM 加药泵,流量 5.0 m3/h,扬程 20 m,功率 0.75 kW,变频控制,3套;无轴螺旋输送机,输送量8 m3/h,长17 m,功率5.5 kW,3套。4)加药间。地上框架结构,平面尺寸 47.9 m26.3 m,净层高 5.7 m。主要向生物反应池投加碳源、高效沉淀池投加PAC和PAM以及向消毒接触池内投加次氯酸钠等。主要设备:PAC投加泵,流量400 L/h,扬程30 m,功率2.2 kW,6套,4用2备;絮凝剂制备装置,3
24、 kg/h,功率1.5 kW,2台;PAM投加泵,流量 600 L/h,扬程 40 m,功率 0.55 kW,6 台,4 用 2备;醋酸钠投加泵,流量1 200 L/h,扬程30 m,功率2.2 kW,10套,8用2备,变频控制;粉末活性炭制备系统,10 kg/h,1套;活性炭投加泵,流量1 200 L/h,扬程60 m,功率2.2 kW,5台,4用1备,变频调节;次氯酸钠投加泵,流量2 m3/h,扬程40 m,功率2.2 kW,变频控制,4台,3用1备。4 工艺调试工艺调试4.1预处理系统调试预处理系统调试预处理单元主要包括粗格栅、细格栅、曝气沉砂池和初沉池,重点是进行曝气沉砂和初沉池的调试
25、。粗格栅+两级细格栅组合有较强的截污能力,调试初期,进水中垃圾较多,需加强对三级格栅的巡检,避免运行异常影响过水能力,导致污水外溢。1)曝气沉砂池调试:进水量分别按30%、50%、85%、100%的设计负荷进行调试,相应的停留时间分别为34.7、20.8、12.2、10.4 min,当曝气量为0.1 m3/m3时,检测相应砂的去除率分别为 73.6%、68.3%、65.1%、62.3%,可见,曝气沉砂去除率与停留时间正相关;当进水负荷不变情况下,分别调节曝气量为0.1、0.15、0.2、0.25、0.3时,进水负荷30%、50%、85%、100%分别对应的曝气量为 0.2、0.15、0.1、0
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