地埋式污水处理厂MBR工艺调试及运行研究.pdf
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1、中国资源综合利用China Resources Comprehensive UtilizationVol.41 No.82023 年 8 月-193-污水治理地埋式污水处理厂 MBR 工艺调试及运行研究冯天喜,王 雷,张涛锋,雷 声,黎小龙,袁正军(中铁水务集团有限公司,西安 710018)摘要:膜生物反应器(MBR)工艺流程短,集成度与自动化程度高,产水水质良好,产水消毒后可直接回用,占地空间小,其广泛应用在地埋式污水处理厂的建设中。本文以兰州市盐场污水处理厂扩建工程为例,分析 MBR 工艺设计,总结地埋式污水处理厂 MBR 工艺调试经验。调试运行数据显示,出水化学需氧量(CODCr)、五日
2、生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)的平均值分别为24.00mg/L、6.00mg/L、1.53mg/L、9.40mg/L、0.16mg/L,均显著优于城镇污水处理厂污染物排放标准(GB189182002)的一级 A 标准,污水处理厂可稳定、可靠地运行。关键词:地埋式污水处理厂;MBR 工艺;调试;运行中图分类号:TU992 文献标识码:A 文章编号:1008-9500(2023)08-0193-06DOI:10.3969/j.issn.1008-9500.2023.08.054Research on MBR Process Debugging and Ope
3、ration of Underground Sewage Treatment PlantFENG Tianxi,WANG Lei,ZHANG Taofeng,LEI Sheng,LI Xiaolong,YUAN Zhengjun(China Railway Water Group Co.,Ltd.,Xian 710018,China)Abstract:Membrane bioreactor(MBR)has a short process flow,high integration and automation level,and the produced water has good wate
4、r quality and can be directly reused after disinfection,it occupies a small space and is widely used in the construction of underground sewage treatment plants.Taking the expansion project of Lanzhou Yanchang Sewage Treatment Plant as an example,this paper analyzes the MBR process design and summari
5、zes the experience of MBR process debugging of underground sewage treatment plants.The debugging and operation data show that the average values of effluent chemical oxygen demand(CODCr),five-day biochemical oxygen demand(BOD5),ammonia nitrogen(NH3-N),total nitrogen(TN)and total phosphorus(TP)are 24
6、.00 mg/L,6.00 mg/L,1.53 mg/L,9.40 mg/L and 0.16 mg/L respectively,which are significantly better than the Class A standard in the Discharge Standard of Pollutants for Municipal Sewage Treatment Plants (GB 189182002),and the sewage treatment plant can operate stably and reliably.Keywords:underground
7、sewage treatment plant;MBR process;debugging;operation随着城镇污水排放标准和回用率的逐步提高,城镇污水处理厂的处理工艺不断优化和改进。膜生物反应器(MBR)具有工艺流程短、集成度高、自动化程度高、产水水质良好、产水消毒后可直接回用和占地空间小等优点,其在地埋式污水处理厂的建设中被广泛应用1-2。甘肃省首批重点建设的地埋式污水处理厂多数采用 MBR 工艺,本文结合兰州市盐场污水处理厂扩建工程,介绍地埋式污水处理厂 MBR 工艺调试过程,总结调试运行经验。1 工艺流程简介兰州市盐场污水处理厂扩建工程地处原兰州市盐场污水处理厂北侧,设计远期污水处
8、理规模为 10 万 m3/d,近期规模为 7.5 万 m3/d。考虑到地埋式污水处理厂的场地因素、地下箱体内建构筑物的布局和污水处理要求,主体工艺采用强化除磷脱氮的改良型收稿日期:2023-06-11作者简介:冯天喜(1985),男,陕西西安人,硕士,工程师。研究方向:水处理技术研发和应用。中国资源综合利用第 8 期-194-污水治理厌氧-缺氧-好氧(A2O)+MBR 工艺,尾水经紫外消毒和次氯酸钠消毒后外排至黄河,或用作绿化用水和厂内生产杂用水。出水执行城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 189182002)的一级 A 标准。该项目土建工程一次性建成,预处理系统的设备按 10 万 m3/d
9、的规模配置,生化系统、MBR 系统和尾水处理系统的设备按 7.5 万 m3/d 的规模配置,剩余 2.5 万 m3/d 设备远期配置。预处理系统主要包括细格栅、曝气沉砂池、平流沉淀池和膜格栅。细格栅为内进流式孔板格栅,格栅网孔为 3 mm,以去除污水中较大的悬浮物(SS);曝气沉砂池共有 4 组,在去除污水中砂粒的同时,通过曝气擦洗将砂粒与表面附着的有机污染物剥离后释放至水中;平流沉淀池共有 4 组,前端设置混合池并投加聚合氯化铝(PAC),强化预处理系统对 SS 的处理并具备一定化学除磷效果;膜格栅为内进流式孔板格栅,格栅网孔为 1 mm,进一步有效去除污水中的小粒径杂质,保护 MBR 系统
10、。改良型 A2O 生化池共有 4 组,每组按 2.5 万 m3/d设计,其在经典的 A2O 工艺中设置两段缺氧区(第一缺氧区和第二缺氧区),并在第一缺氧区前端设置预缺氧区,在第二缺氧区设置脱气区,强化系统的脱氮效果。在第一缺氧区内,硝化细菌利用进水中的碳源实现完全反硝化,第二缺氧区投加碳源来实现内源反硝化强化脱氮,然后投加除磷剂强化系统除磷。MBR膜池共有 4 组,每组设置 4 条廊道,每条廊道内放置8 套膜组件。生化池内的泥水混合物通过膜池进水渠均匀分配至 4 组膜池内进行固液分离,膜产水经紫外消毒和次氯酸钠消毒后外排和回用。膜处理系统内设次氯酸钠和柠檬酸清洗装置。工艺流程如图 1 所示。2
11、 设计工艺参数及水质2.1 主要工艺参数改良型 A2O 生化池的有效水深为 8.2 m,水力停留时间为 18.6 h,其中,预缺氧区、厌氧区、第一缺氧区、好氧区、脱气区和第二缺氧区分别为0.5 h、1.5 h、6.3 h、7.4 h、0.8 h 和 2.1 h;设 计 污泥浓度为 6 800 7 300 mg/L,污泥负荷为 0.054 kg BOD5/kg MLSSd,污泥龄为 16.5 d;设计标准状态下,鼓风机供气量为 495 m3/min,好氧池溶解氧(DO)浓 度 控 制 在 2 5 mg/L;设 计 硝 化 液 回 流 比 为300%400%,污泥回流比为 400%500%,第一缺
12、氧区回流至预缺氧区的回流比为 200%300%。MBR 膜丝结构采用聚偏二氟乙烯(PVDF)带内衬的中空纤维膜,平均膜孔径为 0.03 m,单个膜装置面积为 1 980 m2;设计平均流量条件下,膜通量为 16.44 L/(m2h),峰值为 30 L/(m2h),反洗通量为正常运行膜通量的 100%200%;正常运行时,跨膜压差不大于 30 kPa,反洗时,跨膜压差不大于 35 kPa;污泥浓度为 7 000 10 000 mg/L,最大为 12 000 mg/L;曝气系统采用节能脉冲式曝气,每条廊道的供气量平均为 1 000 m3/h,膜擦洗强度为0.08 0.15 Nm3/(m2h);运行
13、模式为开 8 min、停2 min 或开 9 min、停 2 min。2.2 设计进出水水质该工程设计进水水质结合当地水污染治理规划,并依据兰州市盐场污水处理厂 2017 年 3 月至 2020 年2 月的进水指标综合分析确定;外排水水质执行城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 189182002)的一级 A 标准。设计进出水水质如表 1 所示,主要监测指标有化学需氧量(CODCr)、五日生化需氧量(BOD5)、SS、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)和总磷(TP)。表 1 设计进出水水质项目进水出水CODCr820 50BOD5330 10SS720 10NH3-N47 5(8)TN66.4 1
14、5.0TP8.0 0.5注:表中数据单位均为 mg/L,表 2 和表 3 同理;括号外数据为水温大于 12时的标准值,括号内数据为水温不大于12时的标准值。细格栅曝气沉砂池平流沉淀池膜格栅进水出水改良A2O 池MBR膜池紫外线消毒PAC碳源/PAC鼓 风 机NaClO/柠檬酸污泥储池脱水机房污泥料仓污泥外运聚丙烯酰胺剩余污泥回用加NaClO图 1 工艺流程第 8 期-195-污水治理冯天喜等:地埋式污水处理厂 MBR 工艺调试及运行研究3 MBR 工艺调试兰州市盐场污水处理厂扩建工程于 2022 年 1 月中旬启动 MBR 工艺调试,调试内容主要包括预处理系统、生化系统和膜系统3-5。3.1
15、预处理系统调试城镇生活污水通常含有大量的较大颗粒物、细小纤维屑和毛发,在进入含 MBR 工艺的污水处理系统之前,必须进行有效去除,防止该类物质进入膜系统中缠绕膜丝造成成辫现象,从而影响 MBR 膜池产水;若该类物质不能及时清除,则容易造成膜组件的通量降低或 SS 的集聚,进而造成局部 DO 不足等现象4;在水力和曝气搅拌的作用下,颗粒物的切削能力提高,易划伤膜丝或切断膜丝,影响膜组件的使用寿命6。因此,预处理系统的调试和正常运行是决定 MBR 调试运行的关键因素之一。该工程的预处理系统主要包括细格栅间、曝气沉砂池、平流沉淀池和膜格栅间,其工艺设备、电气设备、闸阀门和仪表需要进行运转调试。3.1
16、.1 调试步骤及内容设备安装后,彻底清理各建构筑物内的垃圾和设备内外的杂物。启动设备进行单机无负荷调试,设备运转 2 h,并对各单元进出水闸门进行启闭测试,观察能否正常开启至上限位和能否正常关闭至下限位,确认无故障后进行下一步骤。架设临时清水泵,将原污水处理厂的中水引入细格栅前端进水口,按工艺流程依次开启各处理单元的进出水闸门,污水在重力作用下自流至后续处理单元。各处理单元内的水位达到设计水位后,停止进水,开启细格栅、曝气沉砂池鼓风机、刮泥机和膜格栅等设备。设备带负荷单机调试2 h,确认无故障后,开启临时水泵继续向各处理单元进水,进行清水联动调试。调整各处理单元的闸阀门限位,并调节液位计等仪表
17、的数值。3.1.2 控制要求预处理系统有多项控制要求。细格栅和膜格栅的自动运行通过设备前后的液位差控制;细格栅和膜格栅冲洗水装置、螺旋输送装置、栅渣压榨装置与格栅机同步工作;曝气沉砂池的鼓风机启动正常、运转良好、曝气均匀,刮砂机、排沙泵、砂水分离器和渣水分离器可正常自动运行;平流沉淀池前端混合池的搅拌机正常运转,搅拌效果良好,刮泥机、排泥泵和渣水分离器可正常自动运转;PAC 加药设备和流量计可正常定量投加药液。3.2 生化系统调试调试期间,该工程的进水量为 5 万 m3/d 左右,为节约调试和运行成本,仅调试两组生化系统和MBR 系统。3.2.1 调试步骤生化系统调试设备主要包括 A2O 生化
18、池内设备和鼓风机等。检查各单元设备,安装无误后,开启曝气鼓风机进行吹管,将曝气管内杂质吹扫干净并彻底清理生化系统内杂物;开启生化池各段闸阀门,观察能否正常启闭,开启推流器、搅拌器和回流泵空转,观察旋转方向是否正确;打开膜格栅出水闸门并持续向预处理区注入中水,让水从膜格栅出水主管进入生化系统,调整生化池配水渠的闸门,使各组生化池及各区域进水均匀,确保各组池子的液位统一;注水至好氧区内的水位淹没曝气盘顶部 20 cm 时,暂停注水并启动生化鼓风机,测试好氧区的曝气状态,检查曝气管和曝气盘的安装质量;曝气管道和曝气盘测试和检查后,继续向生化池内注水完全淹没推流器、搅拌器、回流泵至设备上部 50 cm
19、,停止注水并依次开启推流器、搅拌器和回流泵,测试各设备带负荷运行 效果。3.2.2 控制要求A2O 生化池有多项控制要求。做好推进器、搅拌器和回流泵的自动运行控制,设定与调整闸门与堰门的限位;做好硝化液回流泵的频率调节与回流比控制;做好生化曝气鼓风机的启停及自动控制,考虑风机运行安全,在调试期及后期的正常运营期,风机采用手动启动或远程手动操作启动,不采用远程自动启停;检查生化池中配备的溶解氧仪、氧化还原电位分析仪、pH 计、悬浮物(污泥)浓度计、硝态氮分析仪等仪表能否正常工作。3.2.3 活性污泥的培养活性污泥培养分为生化池内活性污泥培养和MBR 系统活性污泥培养两个阶段。MBR 系统运行时需
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