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污水处理厂升级改造工程工艺优化
作者:佚名 文章来源:南京蓝污环保 点击数: 更新时间:2013-8-6
 

摘要:在分析某污水处理厂原有工艺设计参数和实际运行情况的基础上,通过升级改造,将原有一级B标出水改造为一级A标出水,系统能耗却下降了80kwh/千吨水,详细介绍了改造的技术方案、内容和效果,可为当前SBR工艺污水处理厂升级改造提供参考。

关键词:污水处理厂,升级改造,脱氮除磷,转盘过滤器

1、工程概况
某污水处理厂为满足«城镇污水处理厂污染物排放标准»(GB18918-2002)的一级A 标,对已建成的5 万m3/d 的一级B 标出水的二级污水处理厂进行脱氮除磷升级改造工程。
1.1、工艺流程
污水处理厂设计运行现状:5 万m3/d 的污水处理厂分两期建设,一期工程建设规模2 万m3/d,采用厌氧水解+SBR 工艺;二期工程建设规模3 万m3/d,采用厌氧水解+P-SBR 工艺。二期工艺流程分别见图1、图2:
一期工程工艺流程:

二期工程工艺流程:

1.2、目前,污水处理厂出水可以达到一级B 标,根据一级A 标相关水质指标,按污水处理厂目前的运行状况需要调整的地方有:
1.2.1、根据现状进水水质,BOD5/TKN 较低,碳源不足,系统的反硝化能力难以提高,TN 的去除率较低;
1.2.2、按脱氮除磷工程的设计进出水水质,一期供气量偏低;
1.2.3、根据现状进水水质,PH 值较低,反硝化所需碱度不足;
1.2.4、原二期设计中P-SBR 池缺氧反硝化池容难以满足脱总氮要求,反硝化液回流存在短路现象。
2、原有工艺流程的升级改造:
根据以上情况,确定生物段采用强化二级生物脱氮除磷处理工艺,核心是强化生物脱氮。污水深度处理工艺采用微过滤技术,设计采用盘片式微过滤器,过滤精度达到10 微米,从而保证了出水悬浮物处理效果。
一期2 万吨/天,工艺考虑在CAST 池的反应周期中增设缺氧搅拌段,缺氧搅拌段时长0.5h,采用浮筒式搅拌机,同时为提高N 的去除率,增设碳源投加装置一套,确保TN 去除所需碳源;为提高硝化反应能力,增设石灰投加装置一套;把原有10%溶氧率旋混式曝气头更换成35%高溶氧率膜片式曝气头。同时由于原一期DN300 风管管径偏小,设计考虑增设两路DN300 的风管,以减小风管阻力,增大风机使用效率。二期3 万吨/天,P--SBR 反应池采用新增4 台硝化液回泵,缺氧区增设4 台浮筒式搅拌机,增设碳源、石灰投加系统各一套,强化硝化、反硝化效果,从而保证达到一级A 生物处理效果。
3、工程实施情况
3.1、一期4 个钢结构SBR 反应池,池容17371m3,更换曝气头采用轮流更换方式,只对其中一个SBR 反应池停水放空,先拆除原有旋混式曝气头,再进行钢结构池体防腐,最后更换新的膜片式曝气头,一个钢结构池体施工周期一个月左右,施工期间其余3 个SBR 池继续运行,4 个SBR 池体轮流施工作业,避免了一期2 万吨/天污水处理厂全部停产,影响整个服务区域正常排水。
3.2、原有4 个SBR 池运行周期为6 小时,分别由两台79.8m3/min 罗茨鼓风机2 路架空DN300 的风管间歇供气,每个SBR 池曝气时间3 小时,经核算供气管道管径偏小,造成风管噪音比较大,设计考虑另增设两路DN300 的风管,池内曝气主管也分两路分别与2 路DN300的曝气主管对接。整个曝气管路改造完工实际运行后,风管噪音明显下降,降低了风管阻力,提高了风机使用效率。
3.3、为提高一期CAST 池缺氧脱氮能力,初步设计考虑CAST 池增设进水缺氧搅拌段,缺氧搅拌时间0.5h,采用污水混流泵干式安装对进水进行水力搅拌,需在钢结构池体上两边各开DN400 孔2 个,修正设计为采用诸暨菲达宏宇的立式环流搅拌机,每个池内放置3 个3KW的立式环流搅拌机,既节约了安装时间,又减少了运行费用,避免了钢结构池体开孔。同时为保持CAST 池运行周期6h 不变,将沉淀时间由原来1.5h 缩短为1h。
3.4、根据进出水核算,二期工程P-SBR 池总池容及供气量均能满足一级A 标出水,只是缺氧区容积稍缺,为此在不改变池容的基础上,将原来厌氧区改为缺氧区,即将原来P-SBR 池的A2/O 方式变更为A/O 的运行方式;同时为有效减少P-SBR 池内回流“短流”现象,将硝化液回流泵由原来主曝气区回流改装到SBR 区隔墙回流到缺氧区,考虑拆改费用,实际施工采用了新增4 台硝化液回流泵,来自主曝气区、SBR 区硝化液和进水100%~200%混合液回流均进入缺氧段,使得缺氧段污泥浓度较好氧段高出50%,从而增加了处理能力,反硝化速率明显提高,提高了出水总氮去除率。
3.5、根据进水水质及实际运行情况分析得知:原水B/C 比=0.367,污水的可生化性较好,但是进水TKN=41.9mg/l, BOD5/TKN=2.92<4,(规范要求>4)。原水碳源不充足,较难满足反硝化要求,为此增设碳源投加装置一套,分别向一、二期生化反应池投加碳源,通过在进水泵房处增设COD 及TKN 在线检测仪来控制碳源投加量。初步设计碳源采用淀粉,考虑易降解性后改用醋酸钠,设计用量1.2T/天,但实际运行中需根据阶段性水质变化情况调整用量,一般控制BOD5/TKN>4,一期4 个SBR 池分别于进水曝气时投加,二期2 座P-SBR 池分别投加于进水缺氧区,连续投加。
3.6、由于硝化反应对进水碱度要求比较高,经核算总碱度应大于250(以CaCO3 计)换算成PH>7,通过对厌氧水解出水平均分析得知为6.77,为提高系统硝化反应能力,增设石灰投加装置一套,投加熟石灰用量为1.5T/D,控制出水碱度应不小于50mg/l, 一期进水曝气阶段间歇投加于SBR 池中,二期连续投加于2 个P-SBR 池的主曝气硝化反应区。实际运行中由于二期P-SBR 工艺硝化反应能力比较强,只对一期CAST 池进行了碱度的加药调整。
3.7、盘片式微过滤池为本工程三级处理系统核心单元,设计处理能力5 万吨/天,KZ=1.38,反冲洗水直接排入厂区污水管,平面尺寸:18.7*6.5,采用德国琥珀公司专利产品转盘过滤器,设备数量4 套,设计进水SS 浓度<25mg/l,出水SS<5~10mg/l,滤网孔径10um,水头损失<0.15m,运转方式:压差形成时,间歇运转(水冲1 分钟,6 次/小时)。
四、试运行效果
本工程2008 年元月开始建设,2008 年8 月30 日完工,2008 年9 月3 日开始进入工程试运行阶段,2008 年12 月30 日通过区环保局竣工验收。试运行期间加药装置连续运行了2周左右,二期反硝化液回流泵没有运行,转盘过滤器11 月份开始运行,其余设备均正常运行。试运行以来进出水水质见表1、表2。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

试运行至今整个升级改造工程已初见成效,具体体现以下几个方面:
4.1、一期采用浮筒式搅拌机,从试运行至今,运行状态良好,明显提高了一期系统总的氮效果。一期总氮合格率8 月份为 70%,9 月份为80%,9 月28 日浮筒式搅拌器正式投入运行后,10 月份一期出水总氮指标合格率达到了100%。系统总氮去除率从10 月份的58%提高至11 月份的65%。
4.2、转盘过滤器经过设备单机调试、中控联动试运行至今,出水水质得到了明显改善,经过化验室连续检测转盘过滤器进出水水质数据统计分析表明:转盘过滤器出水SS<4mg/l,达到了化验室无法检测出其含量的程度,由于去除了SS,相应降低了其它指标,11 月份转盘过滤器COD 平均去除率达到:32%,总氮去除率达到:11%,总磷去除率达到56%,氨氮去除率达到:17%。
4.3、原一期生化反应池采用旋混式曝气头,更换成膜片式曝气头后,平均溶解氧上升3mg/l 左右,节能80kwh/吨水,每年可节省150 万元运行电费及维修费用,同时节约变电所、风机房建设费用近200 万元。
4.4、由于原有一期两路DN300 风管管径偏小,导致整个污水处理厂厂区噪音很大,新增两路DN300 的风管,经过新增空气管上电动阀联动调试运行后,风管噪音明显降低,风管阻力下降,风机效率增加,节能效果明显。
5、存在问题及改进措施
由升级改造工程试运行情况来看,主要有以下问题:
5.1、石灰、淀粉加药装置比较容易堵塞,原设计石灰、淀粉加药装置时已考虑了管道堵塞问题,采用以下多方面措施来控制管道堵塞:
5.1.1、一期、二期共计六个加药点分别采用6 台计量泵来计量投加和控制加药,并设置一台计量泵作为冷备用泵,避免管道、阀门切换等带来堵塞问题;
5.1.2、加药设备设置增设停泵自动反洗程序,即停止加药时,反冲洗电磁阀自动打开,计量泵延时5min 继续用自来水冲洗加药管道和计量泵,以保证管道内不积存石灰、淀粉等药液,避免管道堵塞;
5.1.3、加药溶解罐、储存罐程序确保一定的搅拌强度,以免罐内石灰、淀粉等存积,同时加药罐、储存罐增设检修人孔、放空管等,考虑定期清理、检修。
5.1.4、2 套加药装置共有12 根加药管道,采用拉管施工方法,沿程拐弯处共设置了5 个加药管道检修口,在每个检修口都分别每根管道都增设了放空检修阀。即使采取了以上措施,在实际加药装置运行过程中,还是出现了堵塞问题,主要堵在计量泵入口处Y 形过滤器入口,目前采取以下改进措施,有效改进了加药堵塞问题
5.1.5、原DN32 吸液管偏小,改用DN50 放空管作为吸液管,并在吸液总管上增设DN50Y 形过滤器;
5.1.6、计量泵入口处DN15 的Y 形过滤器改为DN25,减少吸液管道阻力。
5.1.7、延长反冲洗时间至20min,确保管道内没有积液。通过以上措施,目前石灰加药系统已能正常运行。
5.1.8、在以上改造的基础上,工艺运行时考虑尽量利用工艺原水碳源,减少碳源投加量,实际试运行后二期采用沉砂池出水不经过水解酸化池直接超越至P-SBR 反应池,通过此运行工艺改进,二期出水总氮达标率可提高20%左右。减少了碳源的投加量。
5.2、由于转盘过滤器用于升级改造工程在国内还属于起步阶段,设计运行过程中有些不足之处。
5.2.1、多台转盘过滤器运行中必须考虑配水的均匀性;
5.2.2、单台转盘过滤器过水能力有限,对于水量变化较大的污水处理厂来说,瞬时过水能力过大部分势必超越排放,影响出水水质的稳定达标。本工程总投资概算2417.63 万元,通过升级改造后,提高了系统水处理能力,使原有出水一级B 标提高至一级A 标,然而水处理系统能耗却降低了80kwh/千吨水,可为当前SBR工艺污水处理厂升级改造提供参考。(无锡市锡山区污水处理厂)

 

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