東營市某污水處理廠設(shè)計案例討論
【上海純水設(shè)備行業(yè)新聞】
01項目概況東營市某污水處置廠占地約7.67萬m2總規(guī)模為12.0萬m3/d其中一期規(guī)模為6.0萬m3/d均分兩組）2011年開始建設(shè)，2013年底建成，因水量缺乏無法連續(xù)運行，通過完善管網(wǎng)到2015年10月水量增加到3.0萬m3/d左右開始調(diào)試，2016年初正常運行；出水達(dá)到城鎮(zhèn)污水處置廠污染物排放規(guī)范》GB189182002中一級A規(guī)范。一期工程（包括局部與二期共用建構(gòu)筑物）投資20113.29萬元，其中建筑裝置15629.90萬元。合計電耗、藥劑、污泥處置、人工等直接處置本錢1.37元/m3污水。
1.1設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)
該服務(wù)城區(qū)屬于鹽堿地區(qū)、采油區(qū)，河道距入?？诒容^近，河道水屬于淡咸水，Cl-濃度高，污水中Cl-濃度較其他地區(qū)也偏高，為1000~1200mg/L其他設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)慣例控制指標(biāo)如表1所示。
1.2工藝流程
污水處置工藝流程如圖1所示。
現(xiàn)有生產(chǎn)建、構(gòu)筑物情況：細(xì)格柵曝氣沉砂池、AA O反應(yīng)池、二沉池配水井（污泥回流及剩余污泥泵房）二沉池、上海水處理設(shè)備污泥濃縮池、中間提升泵房、高效沉淀池、V型濾池、鼓風(fēng)機房只依照一期工程6.0萬m3/d規(guī)模設(shè)計；廠區(qū)總配水井、污泥脫水機房、加藥間、紫外消毒池土建按遠(yuǎn)期總規(guī)模12.0萬m3/d設(shè)計，其中設(shè)備只依照一期工程6.0萬m3/d規(guī)模配置。
02主要處置單元
2.1細(xì)格柵及曝氣沉砂池
細(xì)格柵間設(shè)有寬1800mm回轉(zhuǎn)式細(xì)格柵除污機2臺，曝氣沉砂池與細(xì)格柵合建，共1座，平面尺寸14m41m設(shè)計規(guī)模為6萬m3/d1座2池，每池可獨立運行。單池平面尺寸26.0m4.8m有效水深為3.45m最大停留時間約為6min曝氣沉砂池頂部設(shè)有桁車泵吸式吸砂機。
2.2多模式AA O生化池
A A O生化池在充氧氣條件下，并在生物反應(yīng)池中營造厭氧、缺氧、好氧環(huán)境，利用生物反應(yīng)池中大量繁殖的活性污泥，降解水中污染物，以達(dá)到凈化水質(zhì)的目的AA O生化池設(shè)計規(guī)模為6萬m3/d1座2池，單池平面凈尺寸為54.5m80m有效水深為6.0m總停留時間為18.93h厭氧區(qū)停留時間為1.5h缺氧區(qū)停留時間為4.56h缺氧/好氧段（過渡段）停留時間為1.48h好氧區(qū)停留時間為11.33h污泥負(fù)荷0.089kgBOD5/kgMLSS?dMLSS夏季3g/L冬季5g/L污泥產(chǎn)率0.45kgDS/kgBOD5剩余污泥量為5T/d剩余污泥濃度為10g/L剩余污泥流量為1250m3/d好氧池至缺氧池混合液回流100%~400%缺氧池至厭氧池混合液回流為50%~100%污泥回流為50%~200%AA O生化池根據(jù)不同閘板閥的開啟，可實現(xiàn)傳統(tǒng)AA O分點進(jìn)水倒置AA OUCT預(yù)缺氧+A A O四種運行模式。
2.3二沉池及配水井
二沉池設(shè)計規(guī)模為6萬m3/d分2座，采用中心進(jìn)水周邊出水的輻流式，二沉池用于對生化池出水進(jìn)行泥水分離。池子直徑為48m平均時表面負(fù)荷：0.69m3/m2h高峰時表面負(fù)荷：0.90m3/m2h
二沉池配水井設(shè)計規(guī)模為6萬m3/d1座，配水井與回流污泥泵房及剩余污泥泵房合建，將生化池的出水均分配給兩座二沉池，將二沉池的濃縮污泥回流提升至生化池，并將剩余污泥提升至污泥濃縮池。內(nèi)設(shè)污泥回流泵（潛水軸流泵）4臺，可全開、變頻，單臺流量為1250m3/h揚程為5.0m電機功率為30kW剩余污泥泵（潛水離心泵）3臺，2用1備，單臺流量為180m3/h揚程為15m電機功率為11kW
2.4中間提升泵房
中間提升泵房將二沉池出水提升至高效沉淀池，也可超越至V型濾池或逾越至紫外線消毒池。設(shè)計規(guī)模6萬m3/d共1座，平面尺寸為11.8m1.8m池深為6.3m集水池最小容積為161.92m3∶內(nèi)設(shè)提升泵（潛水離心泵）4臺，3用1備，1臺變頻，單臺流量為1085m3/h揚程為8m電機功率為30kW
2.5高效沉淀池
高效沉淀池將二沉池出水混凝沉淀，去除易于沉降的無機懸浮顆粒、局部顆粒性BOD5同時除磷。設(shè)計規(guī)模為6萬m3/d1座2池，平面尺寸為24.3m429.65m池深為8m混合區(qū)停留時間為180s絮凝區(qū)停留時間為6min沉淀區(qū)顆粒沉降速度M0=0.35mm/斜管沉淀區(qū)高峰外表負(fù)荷取14.3m3/m2h污泥回流量按10％計，即回流比1∶1
2.6V型濾池
V型濾池將高效沉淀池出水進(jìn)行過濾，確保出水SS達(dá)標(biāo)。本工程V型濾池與反沖洗泵房與鼓風(fēng)機房合建。V型濾池設(shè)計規(guī)模為6.0萬m3/d1座6格，雙排布置，單格尺寸：9.6m6m濾速：8.4m/h小水沖強度：8m3/m2h大水沖強度：16m3/㎡·h氣沖強度：53m3/㎡·h一期每格濾池反沖洗產(chǎn)生的廢水量約為149.4m3
2.7紫外線消毒池
紫外線消毒池設(shè)計規(guī)模12萬m3/d1座2格，平面凈尺寸為10m4.5m每格渠寬為2.5m渠深0.8m一期出水接至西側(cè)渠道，常州水處理設(shè)備渠道內(nèi)設(shè)置紫外線燈，對V型濾池出水消毒。一期裝置1組模塊，功率為55kW每組模塊有23個模塊，每個模塊有8根燈管，共184根燈管。
2.8鼓風(fēng)機房及加藥間
一期鼓風(fēng)機房與一期變配電中心合建，設(shè)計規(guī)模為6.0萬m3/d平面尺寸48m12m鼓風(fēng)機采用磁懸浮離心風(fēng)機，數(shù)量4臺，3用1備，單臺流量為105m3/min揚程為7m電機功率為150kW
綜合加藥間土建按12萬m3/d規(guī)模設(shè)計，設(shè)備裝置規(guī)模6萬m3/d綜合加藥間內(nèi)設(shè)除磷劑及PA M投加系統(tǒng)，投加點位于一期高效沉淀池。除磷采用復(fù)合除磷劑，為商品液體，內(nèi)含鋁鹽和鐵鹽的混合物。投加量為90mg/L房間內(nèi)設(shè)除磷劑儲罐1個，有效容積約15m3PA M投加量為1mg/LPA M制備濃度2‰，投加濃度0.1‰。
2.9污泥濃縮池
污泥濃縮池設(shè)計規(guī)模6萬m3/d1座2池，面尺寸為29.4m4m有效水深4.0m將剩余污泥重力濃縮脫水，污泥含水率從99.6%降至97.5%污泥濃縮池的設(shè)計總泥量為1760m3/d固體負(fù)荷為30kg/㎡·d單座池長為13m停留時間為18h
2.10污泥脫水間
污泥脫水間土建按12萬m3/d規(guī)模設(shè)計，設(shè)備裝置規(guī)模6萬m3/d平面尺寸42m12m將濃縮后的污泥加藥后脫水，污泥含水率從97.5%降至75%~80%脫水后的污泥進(jìn)入污泥料倉存放，由污泥運輸車外運。目前日均干泥量約為38m3設(shè)離心脫水機2臺（1用1備）處置能力：40~55m3/h污泥切割機2臺（1用1備）處置能力：60m3/h污泥進(jìn)料泵（凸輪泵）2臺（1用1備）設(shè)備規(guī)格：Q=60m3/hH=30m絮凝劑制備裝置1套，設(shè)備規(guī)格：Q=60m3/hH=30m加藥泵（螺桿泵）2套（1用1備）設(shè)備規(guī)格：Q=0~2m3/hH=30m線稀釋裝置2套（1用1備）包括稀釋流量計、電磁閥等與加藥泵配套；清洗水泵2套（1用1備）設(shè)備規(guī)格：Q=10~15m3/hH=30m
03實際運行分析
3.1實際進(jìn)水量分析
該污水處置廠一期工程進(jìn)水量增長變化如圖2所示。
該污水處置廠2013年底建成，水量缺乏無法單組運行；2015年政府在匯水區(qū)域?qū)嵤┪鬯芫W(wǎng)完善建設(shè)，10月水量增加到3.0萬m3/d左右，2016年后水量呈現(xiàn)逐漸上升趨勢，2018年雨季接近6.0萬m3/d同年度夏季水量明顯大于其它季節(jié)，說明局部雨水與河道水進(jìn)入污水系統(tǒng)。
3.2Cl-濃度變化分析
該污水處置廠一期工程Cl-濃度變化如圖3所示。
可行性研究和設(shè)計階段通過調(diào)研、檢測等途徑，已知污水中Cl-濃度會比其它鄉(xiāng)村要偏高約為1200mg/L左右，但是實際運行中非采暖季Cl-濃度為1200~2000mg/L采暖季Cl-濃度為4000~5000mg/L個別時段超越6000mg/L
3.3實際進(jìn)出水水質(zhì)分析
該污水處置廠一期工程自2015年12月到2018年12月每天進(jìn)出水CODCrBOD5NH3-NTNSSTP慣例控制指標(biāo)如圖4所示，實際進(jìn)出水特征值分析如表2所示。
由表2圖4可知，實際進(jìn)水水質(zhì)與設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)比較，BOD5濃度偏離較大，比設(shè)計值低的較多；CODCr濃度偏離較小，比預(yù)測略低，NH3-NTNSSTP與設(shè)計值基本吻合。處置后出水達(dá)到城鎮(zhèn)污水處置廠污染物排放規(guī)范》GB189182002中一級A規(guī)范，其中BOD5NH3-N濃度遠(yuǎn)優(yōu)于出水標(biāo)準(zhǔn)。
04設(shè)計與運行總結(jié)
4.1設(shè)計與實際水量水質(zhì)偏差
1因為管網(wǎng)建設(shè)滯后，實際進(jìn)水水量比預(yù)測水量小，污水處置廠建成2年后才達(dá)到預(yù)測水量。
2服務(wù)的老城區(qū)內(nèi)，雨污分流不徹底，污水管及合流管道接排入河道或截污主干管，河道水再通過截流泵站提升至該污水處置廠，使局部河道水和汛期局部雨水進(jìn)入污水處置廠，增加污水量，稀釋進(jìn)水水質(zhì)。
3該區(qū)域生活污水大部分經(jīng)過化糞池后進(jìn)入市政污水管網(wǎng)，據(jù)統(tǒng)計化糞池會消耗40%以上的碳源，污水經(jīng)污水管網(wǎng)的長距離運輸消耗15%以上的碳源，合計損失碳源約55%以上。
4該片區(qū)污水管線老化、污水檢查井大多為磚砌，破損及滲漏嚴(yán)重，地下水位較高，致使地下水進(jìn)入污水處置廠，增加污水量；同時該區(qū)域?qū)儆诟啕}堿地區(qū)域，高濃度氯離子的地下水滲入污水管網(wǎng)，以致污水處置廠進(jìn)水氯離子含量較高，非采暖季為1000~2000mg/L
5該區(qū)域采暖季相當(dāng)量的深井地源熱泵的尾水排入污水管網(wǎng)，氯離子含量急劇增高達(dá)到為4000~5000mg/L個別時段逾越突破6000mg/L左右。
因此污水管網(wǎng)要與污水處置廠同步建設(shè)，而且還需雨污分流、清濁分流，控制污水管網(wǎng)漏損率，才干充分發(fā)揮污水處置廠的效能。
4.2進(jìn)水BOD5偏低，碳源不足
針對進(jìn)水BOD5值低，碳源不足，依照設(shè)計進(jìn)水TN＝50mg/L出水TN＝15mg/LBOD5＝90mg/L85％保證率）B/N≥6保證充分反硝化）進(jìn)行計算，依照慣例投加濃度25％乙酸鈉，日投加量為32m3/d,市場價1100元/m3合計35200元/d實際運行自2017年11月起，生化池缺氧段投加復(fù)合補碳劑（當(dāng)?shù)鼗て髽I(yè)生產(chǎn)的一種單糖與二糖復(fù)合的副產(chǎn)品）替代乙酸鈉，日投加量約13.5m3市場價1550元/m3合計20925元/d比投加乙酸鈉節(jié)約41％的費用。運行效果良好，出水TN全部達(dá)標(biāo)。下一步還需在雨污分流、修復(fù)老舊管線、內(nèi)碳源開發(fā)利用等方面做工作，降低管網(wǎng)漏損率，提高進(jìn)水BOD5值，減少碳源損耗及碳源投加量，杭州水處理設(shè)備以降低運行本錢。
4.3高濃度Cl-影響
針對進(jìn)水高濃度氯離子對活性污泥微生物活性的負(fù)面影響較大的情況，活性污泥培養(yǎng)階段充分利用原污水管道中土著微生物較好耐鹽性的特點，接種少量活性污泥，以悶曝培養(yǎng)耐鹽性微生物為主，悶曝過程為每天進(jìn)水4h悶曝4h沉淀2h排空一半上清液，連續(xù)進(jìn)行20多d活性污泥培養(yǎng)勝利，污泥濃度達(dá)到設(shè)計要求3g/L然后進(jìn)行長達(dá)3個月采暖季高濃度氯離子連續(xù)進(jìn)水連續(xù)出水馴化調(diào)試，并將污泥濃度提高到5g/L使活性污泥中的微生物完全適應(yīng)高濃度氯離子環(huán)境，各項出水控制指標(biāo)正常達(dá)標(biāo)，效果良好。采暖季結(jié)束后將污泥濃度降到3g/L運行，各項出水控制指標(biāo)也正常達(dá)標(biāo)。
4.4AA O生化池運行
1活性污泥培養(yǎng)馴化成功后，現(xiàn)場對生化系統(tǒng)進(jìn)行了較長時間四種模式運行嘗試探索。進(jìn)水BOD5偏低卻未投加碳源的情況下，UCT模式除TN略好于其它模式，其他指標(biāo)不如保守 AA O模式，但其內(nèi)回流量大，電耗較高；預(yù)缺氧+A A O模式和分點進(jìn)水倒置AA O模式未表示出明顯優(yōu)勢，最終選用保守AA O模式運行。
2投加碳源后，為進(jìn)一步強化反硝化脫氮效果，將生化池過渡段改成缺氧池運行，使缺氧池的HRT由4.5h延長到6.0h實際運行效果良好。
3非冬季MLSS濃度3g/L鼓風(fēng)機風(fēng)量80~105m3/min冬季低溫運行時，提高外回流和內(nèi)回流比，提高M(jìn)LSS濃度5g/L同時因氯離子濃度大幅度增高，使氧的轉(zhuǎn)移效率降低，因此風(fēng)量增加到200~210m3/min
4進(jìn)水BOD5值低，生化池好氧池末端溶解氧濃度偏高，混合液回流至缺氧池有利于反硝化脫氮，采取減少生化池末端曝氣量，下一步需增設(shè)攪拌器防止污泥堆積。
05結(jié)語
該污水處置廠采用“預(yù)處理+多模式AA O生化+中間提升+深度處置+消毒”工藝，2015年底至2018年12月實際運行期間通過完善管網(wǎng)增加水量、投加碳源、培養(yǎng)馴化微生物適應(yīng)高濃度氯離子環(huán)境、選用增加缺氧池HRT保守AA O模式運行、冬季提高污泥濃度運行等措施，處置后出水水質(zhì)達(dá)到城鎮(zhèn)污水處置廠污染物排放規(guī)范》GB189182002中一級A規(guī)范。下一步需進(jìn)一步實施雨污分流、清濁分流，完善污水管網(wǎng)，提高進(jìn)水底物濃度，同時進(jìn)一步完善生產(chǎn)設(shè)施，改善出水水質(zhì)。
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