工业园污水处理厂提标改造工程设计分析 摘要:DB51/2311—2016《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》对新(改、扩)建污水处理厂出水提出了更严格的排放要求。宜宾市南溪区罗龙工业园污水处理厂提标改造工程出水执行该标准,改造后采用水解酸化+AAO-MBR为主的处理工艺。详细介绍了该提标改造工程设计进出水水质、提标改造工程方案、生化池改造设计、主要构筑物设计。该提标改造工程的建设对于改善岷江水质、保护水生态环境具有重大意义。

关键词:污水处理厂;提标改造;AAO-MBR工艺

1工程概况

宜宾市南溪区罗龙工业园以新材料、生物制药、精细化工产业为主,兼有仓储物流。园区集中污水处理厂位于工业集中区A-9地块,于2011年4月建成。该污水处理厂规划规模20000m3/d,一期建设规模10000m3/d,占地60亩。原设计出水水质执行GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。为应对岷江、沱江流域越来越严重的水质污染情况,四川省制定了DB51/2311—2016《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》。南溪区属于该标准重点控制区域,因此罗龙工业园污水处理厂提标改造执行该标准。

1.1现状水量、水质及工艺流程

目前该污水处理厂实际处理污水量为7850m3/d,其中工业废水5500m3/d,生活污水2350m3/d。2016年实际进出水水质如表1所示。从表1可以看出,除COD、BOD5和TN以外,其余指标可以稳定达到GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。一期工程现状污水处理工艺流程如图1所示,主体工艺为水解酸化+Cass生化反应+过滤。

1.2提标改造工程设计进出水水质

园区企业主要为化工企业,根据在线监测及部分实测数据反馈,园区工业废水主要有以下特点:1)有机物和悬浮固体含量高且随时间变化较大;2)废水可生化性差;3)废水中重金属含量较低,在企业内部预处理中已基本达标;4)废水呈中性。目前园区总污水量中,生活污水占30%。根据实际进水水质和DB51/2311—2016《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》对出水水质的要求,确定本次设计进出水水质如表2所示。

2提标改造工程方案

2.1总体方案

目前该污水处理厂出水水质除SS和TP能够达到DB51/2311—2016《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》的要求外,其余指标均无法达标。本次提标改造,需强化生化处理,加强系统对COD和BOD5的去除效果;增大鼓风系统的曝气量,提高NH3-N的去除率。Cass反应池中缺氧段的容积和停留时间不够,反硝化不充分,本次提标改造将增加缺氧段的容积和反硝化回流比,以提高生化处理构筑物的脱氮效果。

2.2生化处理改造方案

通过对目前实际进出水水质的分析,并结合现状工艺运行情况、空余场地状况等,若要保证污水处理厂的出水水质达标,则需对Cass生化池进行改造。通过工艺比较,考虑将Cass生化池改造为AAO-MBR池。在保持Cass生化池整体尺寸不变的前提下,对其内部结构进行改造,新建厌氧区、缺氧区、好氧区及膜池。MBR工艺具有以下特点:1)将生化池中的水力停留时间和污泥龄完全分离;2)污泥中的微生物种群更加完善、丰富,提高了系统抗冲击负荷的能力和对难降解有机物的去除效率;3)省去了二沉池、混凝沉淀池和滤池,节省占地且出水水质良好,浊度更低,并减少了剩余污泥排放量[1]。

2.3预处理改造方案

原污水处理厂未考虑设置调节池,但根据运营单位提供的实际进水水质数据可知,该污水处理厂进水水质波动较大,通常每天10:00—17:00水质较其他时段差。因此本次提标改造考虑在水解酸化池前设置调节及事故池。根据其他污水处理厂的运行经验,调节池的设置有助于改善后续水解酸化池的处理效果,其主要具有均衡水量和水质的作用[2]。由于本次生化系统改造采用膜工艺,因此在旋流沉砂池和调节及事故池之间增设膜格栅,用以去除细小毛发和纤维物质,以防膜堵塞。

2.4提标改造后工艺流程

提标改造后污水处理工艺流程如图2所示.

2.5总平面布置及高程布置

膜格栅、调节及事故池、AAO-MBR池、膜设备车间、巴氏计量槽与原有构(建)筑物实现有效衔接。高程布置上,来水自流进入粗格栅后经提升进入细格栅和旋流沉砂池,再经膜格栅后进入调节及事故池,再一次提升后自流进入水解酸化池和AAO-MBR池,最后经接触消毒后计量排放。

3Cass生化池改AAO-MBR池设计分析

Cass生化池分为4格,本次提标改造分格数不变,将每格内部结构进行功能调整,拆除每格内部原选择区、缺氧区与反应区,改造为厌氧区、缺氧区、好氧区及膜池。主要设计参数如下:1)污泥质量浓度,厌氧区2.5g/L,缺氧区5.0g/L,好氧区7.5g/L,膜池10g/L;2)回流比,膜池回流至好氧区300%,好氧区回流至缺氧区200%,缺氧区回流至厌氧区100%;3)设计泥龄20d,污泥负荷0.11kgBOD5/(MLSS•d);4)总停留时间25.9h,其中厌氧区停留时间4.6h,缺氧区停留时间5.8h,好氧区停留时间12.1h,膜池停留时间3.4h;5)设计气水比(生化)6.9∶1(体积比)。另外,可根据出水TN值将好氧区最后一廊道转变为缺氧区以加强反硝化。

4主要构筑物设计

本次提标改造,新建膜格栅、调节及事故池、巴氏计量槽和膜设备车间各1座,另对Cass生化池内部进行改造,更换鼓风机房风机,其余构(建)筑物不涉及土建改造和设备更换。

4.1膜格栅

膜格栅平面尺寸为11.0m×4.6m,总高度为5.6m,超高为0.5m;共设2条流槽,槽宽度为1.5m,其中1条流槽设置膜格栅(b=1mm,N=1.47kW,过栅流速=0.8m/s),另外1条流槽设置人工格栅(b=1mm)。格栅前后分别设置叠梁闸。配套螺旋输送压榨机1台,N=1.5kW;冲洗水泵2台,单台Q=16m3/h、H=70m、N=5.5kW。

4.2调节及事故池

调节及事故池尺寸为50.5m×21.1m×5.7m。池内设有潜水推流器和潜污泵,以防止污泥沉降板结,均化水质水量,提升污水。总停留时间为12.3h。共设潜水推流器8台,其叶轮直径D=615mm,N=4.0kW;共设潜污泵4台,其中2台(1用1备)单台Q=210m3/h、H=12m、N=15kW,另外2台(1用1备)单台Q=100m3/h、H=12m、N=7.5kW。

4.3AAO-MBR池

AAO-MBR池分为4格,单格尺寸为33.6m×18.0m×5.90m(有效水深为5m)。单格内设备如下:厌氧区设水下搅拌器4台,直径D=370mm,N=3.7kW;缺氧区设水下推流器2×2台,直径=1500mm,N=1.5kW;污泥回流泵1台,Q=312.6m3/h、H=12m、N=15kW;硝化液回流泵1台,Q=208.2m3/h、H=12m、N=11kW;脱窒液回流泵1台,Q=104.4m3/h、H=12m、N=5.5kW;剩余污泥泵1台,Q=25m3/h、H=8m、N=1.5kW;膜组件6套,单套处理水量Q=11.6L/(h•m2),中空纤维PVDF膜孔径≤0.4μm。

4.4鼓风机房

利用原鼓风机房,仅将鼓风设备进行更换。AAO-MBR池曝气由鼓风机房供气,膜吹扫鼓风由膜设备车间供气。更换曝气鼓风机3台,2用1备,单台Q=42m3/min、H=8.4m、N=100kW。

4.5膜设备车间

膜设备车间建设规模为10000m3/d,尺寸为13.5m×9.0m×6.9m,设有鼓风间及产水加药间。该车间主要设备有膜池吹扫鼓风机、产水泵和膜清洗设备等。膜清洗采用次氯酸钠(NaClO)和柠檬酸作为化学清洗剂。1)鼓风间主要对膜吹扫进行鼓风,设鼓风机3台,2用1备,单台Q=36m3/min、H=4.5m、N=45kW。2)产水加药间产水及反冲洗设备:凸轮泵3台,2用1备,单台Q=272m3/h、H=12m、N=22kW;真空泵2台,1用1备,单台Q=27m3/h、H=-3.3kPa、N=4kW;真空罐1台,V=0.3m3;空压机2台,1用1备,单台Q=0.5m3/min、P=0.8MPa、N=4.0kW;储气罐1台,V=0.3m3。加药清洗设备:NaClO维护性清洗泵2台,1用1备,单台Q=735L/h、H=0.3MPa、N=2.2kW;NaClO恢复性清洗泵2台,1用1备,单台Q=500~4000L/h、H=25m、N=4kW;柠檬酸清洗泵泵2台,1用1备,单台Q=500~5000L/h、H=0.3MPa、N=4kW。

5经济分析及结论

该提标改造工程总投资为2517.28万元,改造后吨水运行费用约为1.57元/m3。该提标改造工程的建设对于改善岷江水质、保护水生态环境也具有重大意义。

参考文献:

[1]杜蓉,李海龙,刘牡,等.A2O-MBR-O3工艺应用于城镇污水高标准处理工程[J].工业用水与废水,2017,48(4):64-67.

[2]张龙,涂勇,郭方峥,等.化工产业为主的工业园区污水处理厂提标改造工程设计[J].中国给水排水,2014,30(18):76-80.

作者:秦川 靳云辉 郝静 单位:中国市政工程西南设计研究总院有限公司