為了滿足產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)的發(fā)展需求和嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn),許昌某產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)造紙廢水和生活污水混合處理廠在充分利用原處理設(shè)施的基礎(chǔ)上,實施了升級改造工程。針對進(jìn)水多為造紙廢水的特點,強(qiáng)化預(yù)處理并將原有的SBR池改為水解酸化—完全混合式曝氣池,增加混凝沉淀/過濾深度處理設(shè)施。實際運行結(jié)果表明,出水水質(zhì)能夠穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)的一級A標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞:造紙廢水,完全混合式曝氣,水解酸化,深度處理
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珂沅環(huán)保KY-MBR系列一體化膜生物反應(yīng)器 出水水質(zhì)好,優(yōu)于中水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。適合用于1-500m3/d中小型規(guī)模的污廢水處理和回用。
1 工程背景
許昌某產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)污水處理廠目前處理規(guī)模為3萬mm3/d,主要接納該民營科技園區(qū)排污企業(yè)的污水和附近居民及服務(wù)行業(yè)生活污水,目前實際進(jìn)水量為2.2萬mm3/d,其中造紙廢水量約1.3萬mm3/d,主要貢獻(xiàn)因子為COD、SS、色度,發(fā)制品生產(chǎn)廢水量約1000mm3/d,生活污水量約8000mm3/d。
污水處理廠現(xiàn)采用格柵—初沉池—SBR—氣浮工藝處理廢水,出水COD為60~100mg/L,尾水排入清潩河。由于現(xiàn)有系統(tǒng)預(yù)處理效果差,且初沉池不能及時排泥,導(dǎo)致污泥厭氧酸化,增加后續(xù)的生化處理負(fù)荷;SBR池系統(tǒng)運行不穩(wěn)定,進(jìn)水負(fù)荷高,需氧量大,運行成本較高;氣浮系統(tǒng)停留時間短,反應(yīng)不徹底,導(dǎo)致出水不能穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)的二級標(biāo)準(zhǔn)(COD≤70mg/L)。
根據(jù)許昌市政府的環(huán)境環(huán)保目標(biāo)要求,污水處理廠出水水質(zhì)應(yīng)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)中的一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。因此,該污水處理廠結(jié)合產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)發(fā)展和排水規(guī)劃調(diào)整,決定對該產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)污水處理廠進(jìn)行升級改造。
2 升級改造工程設(shè)計
2.1 設(shè)計規(guī)模及進(jìn)、出水水質(zhì)
出水按《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)中的一級A排放標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,污水處理廠設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)見表 1。
表 1 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)mg/L
mg/L | ||||||
項目 | COD | BOD5 | SS | NH3-N | TN | TP |
進(jìn)水 | ≤1300 | ≤350 | ≤1300 | ≤10 | ≤15 | ≤2 |
出水 | 50 | 10 | 10 | 5 | 15 | 0.5 |
根據(jù)水質(zhì)水量情況和工程目標(biāo)要求,本工程重點解決廢水中COD、SS和色度問題,并堅持以下原則:
。1)堅持充分利用現(xiàn)有構(gòu)(建)筑物和廠內(nèi)管道、道路,新建構(gòu)(建)筑物盡量利用現(xiàn)有空地、減少新增土地的原則。
。2)強(qiáng)化預(yù)處理,新增自動清污格柵機(jī),去除大尺寸的漂浮物和懸浮物以保護(hù)后續(xù)處理設(shè)施的運行安全;新建初沉池,并設(shè)置行車式泵吸泥機(jī),對初沉池進(jìn)行強(qiáng)制排泥,避免污泥厭氧,降低廢水中污染物負(fù)荷;增設(shè)污泥處理系統(tǒng)對初沉污泥進(jìn)行及時處理。
(3)將現(xiàn)有沉淀池改造為水解酸化池,多種水解菌能夠改變分子結(jié)構(gòu),把大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物,提高廢水的可生化性,增設(shè)彈性填料,增大生物量,提高污染物的去除率〔1〕。
。4)將SBR池改造為完全混合式好氧曝氣池,并增設(shè)二沉池進(jìn)行泥水分離,該法可迅速混合稀釋,適應(yīng)水量水質(zhì)變化;池內(nèi)各點水質(zhì)相同,F(xiàn)/M比值相等,微生物組成數(shù)量一致,便于將整個工況控制在最佳狀態(tài);池內(nèi)需氧速度均衡,動力消耗較低〔2〕。
。5)深度處理采用“混凝沉淀+快濾池+消毒氧化”系統(tǒng),能去除很小的膠體顆粒及懸浮物,而且二氧化氯消毒具有一定的脫色功能,進(jìn)一步保證出水水質(zhì)滿足排放要求〔3, 4〕。
2.2 工藝確定
改造后的污水及污泥處理工藝流程如圖 1所示。
圖1 改造后的污水堯污泥處理工藝流程
(1)格柵渠。新建格柵渠2道,為地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),設(shè)計流量1500m3/h,平面尺寸10.2m×3.6m,池深4.2m,配套2套齒耙回轉(zhuǎn)式不銹鋼機(jī)械格柵,柵隙10mm,用以去除廢水中懸浮物。柵渣由1套無軸螺旋輸送機(jī)運送。2.3主要構(gòu)筑物及設(shè)備
(2)平流沉淀池。新建沉淀池,設(shè)計流量1500m3/h,池前端設(shè)置混凝區(qū),尺寸30.5m×5.0m×5.0m,沉淀池分為2格,單格尺寸60m×15m×5m,表面負(fù)荷0.83m3/(m2·h)。沉淀區(qū)設(shè)置桁車泵吸泥機(jī)1套,配套電機(jī)功率5.5kW。
運行前期投加PAC、PAM進(jìn)行絮凝沉淀,系統(tǒng)穩(wěn)定后可利用二沉池剩余污泥和混凝沉淀池污泥作為絮凝劑,去除廢水中部分COD、SS,降低有機(jī)污染物濃度。
。3)提升泵房。利用現(xiàn)有設(shè)施,提升泵3臺,2用1備,1臺設(shè)置變頻調(diào)速裝置以適應(yīng)來水水量的變化。
。4)水解酸化池。利用現(xiàn)有沉淀池改造,數(shù)量2座,單座尺寸55m×17m×5m,設(shè)計流量1250m3/h,停留時間7.03h,上升流速0.67m/h,池底設(shè)置布水設(shè)施,采用分支式配水方式。池內(nèi)設(shè)置彈性立體填料,為水解污泥提供載體,防止污泥流失。
。5)曝氣池。利用現(xiàn)有SBR池改造,SBR池共12格,單格尺寸63m×12m×5m。本次改造后曝氣池為兩組,6個SBR池為1組曝氣池,停留時間32.7h,污泥負(fù)荷(以BOD5/MLSS計)為0.054kg/(kg·d)。
池底曝氣裝置利用現(xiàn)有12臺55kW風(fēng)機(jī)進(jìn)行供氧,10用2備。每格池中增加1套低速推流器,配套功率5.5kW,使泥水混合均勻,避免淤積,且有利于提高充氧效率。
。6)二沉池。新建二沉池1座,鋼砼結(jié)構(gòu),采用輻流沉淀池。設(shè)計流量1250m3/h,尺寸D45.0m×3.5m,表面負(fù)荷0.79m3/(m2·h),配套帶浮渣撇除裝置的全橋刮泥機(jī)1套,配套電機(jī)功率3kW。設(shè)置污泥回流井1座,尺寸8.0m×5.0m×5.9m,設(shè)潛污泵3臺對污泥進(jìn)行回流提升,回流比100%,單臺流量600m3/h,揚程9m,功率30kW,2用1備;另設(shè)潛污泵2臺用于排除剩余污泥,1用1備,單臺流量80m3/h,揚程10m,功率4kW。
。7)混凝沉淀池。新建混凝沉淀池1座,采用折板反應(yīng)斜管沉淀池,投加PAC進(jìn)行絮凝沉淀。設(shè)計流量1250m3/h;前端設(shè)混凝反應(yīng)池,尺寸20.0m×5.0m×5.3m;沉淀池尺寸25.0m×20.0m×5.3m,表面負(fù)荷2.75m3/(m2·h);內(nèi)置斜管填料;斜管沉淀池設(shè)置自吸式排泥泵2臺,單臺流量30m3/h,揚程 18m,功率4kW,1用1備。
。8)中間水池。新建,數(shù)量1座,鋼砼結(jié)構(gòu),設(shè)計流量1250m3/h,尺寸8.0m×7.0m×4.3m,內(nèi)置潛污泵3臺對廢水進(jìn)行提升,單臺流量600m3/h,揚程 9m,功率30kW,2用1備。另設(shè)潛污泵3臺對濾池進(jìn)行反沖水洗,單臺流量250m3/h,揚程22m,功率30kW,2用1備。
。9)普通快濾池。新建,數(shù)量1座,鋼砼結(jié)構(gòu),設(shè)計流量1250m3/h。濾池共分為6格,單格尺寸8m×4m×4m,濾速7.8m/h,濾池過濾周期為12h,反沖洗時間為10min,采用氣水聯(lián)合反沖洗,氣洗強(qiáng)度15L/(m2·s),水洗強(qiáng)度8L/(m2·s)。
濾料層采用石英砂,粒徑0.9~1.2mm,層厚 500mm,承托層采用粒徑2~4、4~8、8~16、16~25mm的卵石不等,層厚300mm,鋪設(shè)192塊970mm× 970mm×100mm的專用濾板(配長柄濾頭)。
(10)接觸池。新建,數(shù)量1座,鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸14.0m×9.0m×5.3m,停留時間0.5h,為了保證污水與二氧化氯充分接觸,池內(nèi)設(shè)置多個廊道進(jìn)行水力混合。
。11)污泥貯池。新建,數(shù)量1座,鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸10m×7m×5m,有效容積315m3;池內(nèi)設(shè)1臺高速推流器攪拌污泥,配套功率2.2kW。
。12)污泥脫水間。新建,數(shù)量1座,磚混,平面尺寸為19.8m×9.0m。本工程物化污泥產(chǎn)生量為480mm3/d,含水率96%;生化污泥產(chǎn)生量120mm3/d,含水率99.2%。共設(shè)污泥脫水一體機(jī)2套對污泥進(jìn)行脫水處置,其中新增1套濃縮脫水一體機(jī),帶寬2.5m,處理能力10~16.5m3/h,配套功率30kW,另外1套利用廠區(qū)原有帶式壓濾機(jī)。
。13)鼓風(fēng)機(jī)房。利用現(xiàn)有鼓風(fēng)機(jī)房,磚混,房內(nèi)設(shè)有三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)12臺。鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置變頻裝置,供氣量大小可自動調(diào)節(jié),節(jié)省運轉(zhuǎn)能耗。
(14)加藥加氯間。加藥間和二氧化氯消毒間合建,單層框架結(jié)構(gòu),平面尺寸13.2m×7.2m,設(shè)雙室加藥裝置2套,配套功率15kW,設(shè)置1套二氧化氯發(fā)生器和配套的化料器等設(shè)備。
3 運行效果
該工程于2012年9月結(jié)束施工,交付廠方使用后開始進(jìn)水進(jìn)行污泥培養(yǎng)和工藝調(diào)試,4個月后系統(tǒng)投入正常穩(wěn)定運行。當(dāng)?shù)丨h(huán)境監(jiān)測站多次對出水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測,結(jié)果表明設(shè)施運行穩(wěn)定,處理效果良好,出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),2013年2月—7月監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)、出水水質(zhì)結(jié)果見表 2。
表 2 升級改造后進(jìn)、出水水質(zhì)
mg/L | ||||||
項目 | COD | BOD5 | SS | NH3-N | TN | TP |
進(jìn)水 | 1100~1300 | 300~350 | 1100~1300 | 6.17~10 | 9.26~15 | 0.85~2 |
出水 | 42.7~48.5 | 7.75~9.2 | 7.42~8.95 | 3.08~4.2 | 4.62~6.3 | 0.056~012 |
4 工程投資及運行費用
本工程總投資1698.60萬元,包括構(gòu)(建)筑物、設(shè)備等直接投資1549.80萬元;設(shè)計費、調(diào)試費等間接投資148.80萬元。
本工程總運行功率885.57kW,日耗電量17505.28kW/h,電價0.63元/(kW·h),則每日電費為11028.3元/d;污水處理站工作人員18人,工資為1500元/(人·月),則人工工資為900元/d;水處理投加PAC、PAM藥劑費用約17750元/d;污泥脫水投加PAM藥劑費為2040元/d,污泥外運費為700元/d,直接運行費為31518.3元/d,折合噸水成本為1.05元/t。處理成本在同行業(yè)中處于領(lǐng)先水平。
5 結(jié)語
。1)在升級改造過程中,充分利用原有構(gòu)筑物,如將初沉池—SBR池改造為水解酸化池—完全混合式曝氣池,節(jié)省了工程投資。
(2)構(gòu)筑物布置緊湊,管道無迂回,減少連絡(luò)管渠的水頭損失,節(jié)省污水提升能耗;提升泵和鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置變頻裝置,以適應(yīng)來水水量的變化,節(jié)省運轉(zhuǎn)能耗。
。3)將二沉池剩余活性污泥作為絮凝劑回流至初沉池,具有良好的吸附性能和沉降性能,可減少運行中的藥劑投加量,節(jié)省藥劑費用,降低工程運行成本。深度處理工藝采用混凝沉淀與過濾消毒相結(jié)合,進(jìn)一步去除了SS并增強(qiáng)了脫色效果。
(來源:刊載于《工業(yè)水處理》2015年第3期,參考文獻(xiàn)略)
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