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污水厂深度处理氮磷示范工程设计探讨
更新时间:2017-03-07 来源:《中国给水排水》 作者:刘海燕,李树苑,张怀宇

摘要:在某污水处理示范工程设计中,通过对污水处理厂二级处理的现状水质及处理设施的分析,采用优化现状氮磷处理系统以及设置同步脱氮除磷深度处理滤池的工艺方案,即生物处理+ 同步脱氮除磷滤池工艺。实际实施中,只采用了脱氮除磷深度处理滤池工艺,运行结果表明,出水水质和经济指标均达到预期目标。出水水质优于一级A 排放标准,能够稳定达到TN<10 mg /L、TP< 0.3mg /L 的目标。

水体富营养化是世界性问题,大量的研究已经证明,污水中的氮磷是导致受纳水体富营养化的主要原因之一。滇池的主要污染问题为草海的异常富营养化和外海的严重富营养化,主要污染指标TN、TP 相对规划水质Ⅳ类和Ⅲ类标准的超标率均为100%。对于城市封闭水体,控制污水处理厂尾水的氮、磷排放量可有效提升其水质,避免水体的富营养化。

某污水处理示范工程是“十五”国家863 计划资源环境技术领域2005 年课题“滇池入湖河流水环境治理技术与工程示范”中的一个子项,以氮磷深度强化处理工艺的研究为核心,结合污水处理厂现状污水二级工艺的改造和优化,降低出厂水中的氮磷含量,以较低的处理成本实现污水资源化。

该工程原执行一级B 排放标准,示范提标改造工程将出水标准提高至优于一级A 标准,即要求出水TN < 10 mg /L,TP < 0. 3 mg /L,其他指标执行一级A 标准。

1 污水处理厂现状及存在的主要问题

1. 1 现状

处理规模为10 × 104 m3 /d,总变化系数为1.5,峰值流量为15 × 104 m3 /d。现状处理工艺: 提升泵房→沉砂池→厌氧池→同心圆转碟曝气AO 生物池→二沉池。进水以生活污水为主,水质见表1。进水的BOD5 /COD 为0. 45,BOD5 /TN 为3. 11,BOD5 /TP 为26. 63。进水碳磷比值大于规范17 的要求,但是碳氮比> 4 的频率仅有5%左右,大于3 的频率也仅有40%左右。

污水厂的出水水质基本上达到一级A 标准,与生态回用水水质尚有一定的差距,不能达到TN <10mg /L、TP < 0. 3 mg /L 的氮磷深度处理的目标。

1. 2 存在主要问题

针对氮磷深度处理的目标,存在的主要问题是碳氮比值较低,不能满足脱氮要求,实际脱氮率只有65% 左右。AO 生物池采用同心圆的形式,内圈为缺氧区,外圈为好氧区。混合液内回流靠内圈池壁上的可调堰控制,但在实际运行时,内回流量无法控制,达不到要求,且无法计量,脱氮效果达不到要求。厌氧池出水跌水过大,使得较多的溶解氧进入混合液,影响缺氧区的脱氮。

2 示范工程设计

优化改造目标: 结合污水处理厂整体工艺的优化和改造,深度脱氮除磷组合工艺的处理能力≥2 ×104 m3 /d,出水水质满足TN <10 mg /L、TP < 0.3mg /L 的要求,运营成本≤0. 30 元/m3。

2. 1 二级处理优化改造方案

为提高现状污水二级处理脱氮的效果,主要采取碳源充分利用和增加回流的措施。

① 改变生物处理池现状的进水点以及方式由于进厂污水首先进入生物处理池的厌氧区,因此污水中的碳源不能被反硝化脱氮有效利用。为强化脱氮效果,将进入生物处理池的污水分成两部分,一部分( 30% 左右) 维持原来的从厌氧区进入,另一部分利用现状的厌氧池超越管直接从缺氧区进入,这样能够充分利用有限的碳源,提高污水生物脱氮的效果。对于除磷,则可以考虑后续化学除磷进行补充。

② 增大从好氧区回流至缺氧区的内回流量目前的内回流量主要靠好氧区的转碟形成的外沟流速自然回流,实际的回流比值较低,而且无法控制,为加大内回流量,在好氧区增设内回流水泵,人工强化混合液的内回流量,提高脱氮率。

按理论计算,在进水NH3 - N 全部硝化的前提条件下,回流比为300%时脱氮率为75%,实际运行时的回流比应比理论值大。为满足生物脱氮对回流量的要求,在生物池外圈设潜水泵,将好氧区的混合液抽升至内圈缺氧区强制回流量按200% 计,即共设8 台泵,每座生物池设2 台,水泵规格: Q = 1 100m3 /h,H = 30 kPa,P = 22 kW。增加后的内回流量由两部分构成,包括水泵以及原通过回转闸控制靠转碟曝气机形成的内回流量,约为150% ~ 300%。

以上改造措施由于资金困难未予实施,最终只实施了深度处理工艺。

2. 2 深度处理设计

2. 2. 1 工艺流程

深度处理采用同步脱氮除磷滤池,并投加碳源和除磷药剂。工艺流程见图1。

2. 2. 2 构筑物设计参数

① 提升泵房

提升泵房为地下式,平面净尺寸为4. 0 m × 5.5m,深为3. 55 m。泵房内共设有3 台潜水泵( 2 用1备) ,单台Q = 450 m3 /h,H = 80 kPa,P = 15 kW。

② 同步脱氮除磷滤池[1]

示范工程设计为6 格,由于其他原因,实施为3格滤池,考虑到下一步仍有8 × 104 m3 /d 滤池建设,因此本次示范工程的过滤面积为138. 18 m2,分3格,单格46. 06 m2,设计滤速为6 m/h。滤料: 石英砂滤料粒径为1. 5 ~ 2. 0 mm,H =1. 5 m; 砾石承托层: 粒径为( 2 ~ 4) 、( 4 ~ 8) 、( 8 ~16) mm,厚度均为50 mm,滤池平面尺寸为15. 10 m× 23. 10 m,总高为4. 40 m。

③ 反冲洗泵房

气冲强度为15 L /( s·m2 ) ,气水同时冲洗时水冲强度为4 L /( s·m2 ) ,水单独冲洗强度为5 L /( s·m2 ) ; 冲洗历时: 气冲1. 5 min,气水同时冲洗5min,单独水冲6. 5 min,总历时12 min。正常工作周期为24 h。

平面尺寸为19. 50 m × 12. 07 m。与气水反冲洗滤池合建。

泵房内设反冲洗水泵3 台( 2 用1 备) ,单泵Q= 488 m3 /h,H = 85 kPa,P = 18. 5 kW。罗茨鼓风机2 台( 1 用1 备) ,用于气水反冲洗滤池反冲洗,单台Q = 44. 1 m3 /min,出风压力为40 kPa,P = 45 kW。

空压机2 台( 1 用1 备) ,单台Q = 1. 6 m3 /min,H =0. 85 MPa,N = 11 kW。并配套储气罐。压缩空气经净化后进入气动机构,空气净化装置由冷干机、微油雾过滤器、主管路过滤器、离心式油水分离器组成。冷干机,24 m3 /min,≤10 MPa,1. 2 kW; 微油雾过滤器,2.4 m3 /min,2 .1 MPa; 主管路过滤器,2m3 /min,2 . 1 MPa; 离心式油水分离器,2m3 /min,2 . 1 MPa。

版权、出处:《中国给水排水》

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