藁城市污水處理廠二沉池進口設備適應化改造

侯國安,郝文靜

(11藁城市水處理中心,河北藁城052160;21瑞和環保設備安裝工程有限公司,河北石家莊050000)

藁城市污水處理廠二沉池進口設備適應化改造

侯國安1,郝文靜2

(11藁城市水處理中心,河北藁城052160;21瑞和環保設備安裝工程有限公司,河北石家莊050000)

通過對一種國外應用較廣的污泥虹吸系統的適應化改造可行性論證,對其實施了一種在改進效果、改造風險、改造難度以及成本方面都較優的改造方案。通過1a的試運行,整個系統運轉正常,整體改造十分成功。

進口設備;改造;方案選擇;污水處理廠;藁城市

隨著國內水環境的日益惡化,水處理項目在國內大量建設,截至2005年6月底,全國661座城市中還有297座城市沒有建成污水處理廠。由于受政府資金限制,很多項目使用政府貸款,所以在工程中使用了大量國外設備,整個工藝流程一般也由國外總包商負責初步設計,轉而由國內的設計院進行詳細設計,但進口設備標準運行環境和實際采用的工藝往往與實際運行情況相差較大,這就迫切需要進行適應化改造。

藁城污水處理廠坐落于石家莊市東的藁城市新區,屬滹沱河流域。采用氧化溝活性污泥法[1],主要構筑物包括進水粗細格柵、進水提升泵房、除砂池、厭氧選擇池、雙溝式氧化溝、二次沉淀池、回流污泥系統、剩余污泥脫水系統以及中水回用系統等。主要進口設備包括:粗細格柵、進水及污泥回流泵、除砂攪拌器、氧化溝表面曝氣機、二沉池刮吸泥橋、所有儀表自動化設備以及中水回用中的大部分設備。設計日處理污水10萬t,進水COD約500mg/L、BOD約150mg/L、SS約240mg/L、NH3-N約25mg/L、TP約2～3 mg/L,設計出水達到污水綜合排放標準GB8978-1996中二級標準[2]。

1 設備基本信息

二沉池刮吸泥橋及配套設施為丹麥Conpura公司生產,刮吸泥橋直徑為42m,采用全橋驅動式。每池驅動系統2套,配Nord SK3382 AB-63L/4減速機和0118kW電機。刮吸泥系統采用虹吸法[3],主要原理是池底刮泥板將污泥收集濃縮,利用液位差虹吸原理,吸泥管吸取池底的污泥。本套設備采用對稱的10根虹吸管,從中心向外依次成等距擴散式分布。如圖1所示,虹吸集泥槽中的泥位在正常情況下是低于二沉池液位的,而虹吸管頂部的標高是可調節的,操作人員可以在走道板上使用特殊的手柄通過調節絲桿來控制虹吸管口的高度,這樣就可以控制虹吸管口與二沉池液位之間的液位差,進而可以調節污泥虹吸流量[4]。污泥被吸到集泥槽后,同樣也利用虹吸原理,由虹吸槽輸送至中央集泥槽,而進入回流污泥泵站。此設備節省能源,易于調節,但是在吸取高濃度污泥時往往會發生堵塞現象。

2 設計與實際運行狀況

根據設計,每座二沉池容量為5000 m3,水力停留時間為319h,每小時進水量為2080m3,進入二沉池的污水中干污泥含量大概在4～6 g/L,設計回流比80%～100%,所以每池每小時需要回流約1040 m3污水,回流污泥干泥含量為8～10 g/L左右。而實際運行情況和原系統設計有很大差距,實際運行時日進水量達7～8萬t,進水指標遠遠高于設計值,其中固體懸浮物含量(SS)更是高出設計值1倍以上,加之COD也高于設計值016倍以上,所以實際運行時的產泥量比設計值高出115～2倍多。氧化溝污泥濃度峰值達到11 g/L,平均值為7 g/L,而原水中含有大量的化纖、棉漿和造紙廢水,其中含有極細顆粒懸浮物,在吸附作用下會粘附在活性污泥上,形成高濃度泥團及惡化微生物的生活環境,從而使污泥沉降速度明顯加快,使得二沉池刮吸泥系統的負擔更加沉重。

在二沉池設備的原有設計中,一側的5根刮吸泥管是徑向等距分布的,從而5根虹吸管承擔的刮吸面積差距很大,其中外環吸泥管承擔的吸泥負擔明顯要大于內環吸泥管(圖2,表1)。

表1 二沉池刮吸面積數據

以上分析表明,外環虹吸管的負擔明顯要大于內環虹吸管,在實際運行中1～3號虹吸管基本上能完成正常吸泥功能,而4號和5號虹吸管在運行中極易堵塞,一旦管路堵塞,所負責的刮吸區域內的污泥就會累積,從而污泥的濃度也會在重力作用下加大,使得更難被吸至池上。另外,外側管路都采用L形,更增大了污泥吸取的阻力。如果長時間堵塞,池底聚積大量的污泥,會增加刮泥橋的運行阻力,最后導致運行阻力大于驅動扭矩而造成刮吸泥橋停止運行,造成事故。

實際運行中,工作人員必須對二沉池采取高頻率的巡檢,當發現外側管路出泥不通暢時,及時人工疏通干預,才能保證穩定運行。但由于管路堵塞的不確定性,使得工作人員難以完全控制管路的通暢,進而采取降低虹吸管口高度,提高液位差的措施來保證虹吸功能,但這同時也增加了虹吸量,加之為了保證整個系統的穩定,就必須同時降低污泥泵站的液位(從二沉池中央集泥槽到回流污泥泵站采用自流方式),使得回流比遠高于設計值,達到100%甚至更高。而本廠剩余污泥處理系統處理量有限,不能及時將剩余的污泥處理,整個工藝系統中的污泥量處于不斷上漲中,形成了惡性循環。在工藝方面,泥齡增大,可揮發污泥比降低,二沉池出現污泥上浮,出水SS超標[5]。從運行安全角度來講,過多的污泥加大了二沉池的運行風險,而一旦二沉池發生故障停產,將會導致全廠停產。

3 改造方案的選擇

在參考了國內外眾多二沉池吸泥設備后,又結合本廠實際設備狀況,決定采用空氣壓差助流方案,在虹吸管底部離管口200mm處開孔,連接一根管路至走道板,安裝一臺小型鼓風機,向管路中鼓入高壓氣體,控制好合適的壓力后,在虹吸管下部開孔處與上管口形成一個氣壓差而推動污泥向上流動。此方案的優勢在于對原有設備的改動小,設備少,改造周期短,適應能力強等。它不會增加虹吸污泥中的污泥含量,也不會大規模地對原有設備進行修改,所以對工藝沒有任何影響。主要設備為1臺小型鼓風機及其相關閥門管路系統。

4 空氣壓差助流法改造詳述

4.1 原理

空氣壓差法的原理是利用鼓風機產生高壓空氣,鼓入虹吸管,當空氣壓力合適時,壓力空氣不會從管底泄露,而抵消從池液面到虹吸管空氣進口之間水柱產生的壓力,使虹吸管空氣進口與虹吸管上管口之間產生空氣壓力差,推動污泥向上運動,而形成的氣泡也變相稀釋了污泥,使其流動性增強,而在原有虹吸壓力差的共同推動下,管路的虹吸效果就會大大提高。而且一旦壓力調節合適,就不需要人工干預,維護比較簡單。

4.2 改造計劃及設備選擇

改造所需設備、材料如表2所示。由于本次改造新增的管路大部分處于水下,而需要連接的管路為316 L材質的不銹鋼,為了避免管路的腐蝕和降低焊接難度,決定新增管路的材質也為316 L不銹鋼管。而相應的配套閥門也采用316 L材質的耐腐蝕型。主要設備鼓風機采用小型渦輪風機,此類鼓風機有結構簡單,維護簡便,成本低廉的優點。

表2 改造所需設備和材料

4.3 具體施工過程

首先將池體排空清理干凈,徹底清洗需要改造的污泥虹吸管,在虹吸管下部直管區離下管口200mm開孔,將90°的不銹鋼彎頭焊接在孔中,將裁切好的不銹鋼管先用連接板焊接至虹吸管上,再將其彎頭焊接,再根據水上部分的實際長度裁切其他管路。由于本改造計算得出的安裝風機大概功率在3kW左右,而原設備的集電環不能輸出足夠的電力,所以將集電環中負責輸送電力的傳導環和觸點更換為國產電導環,而不對原集電環做任何硬修改,另外更換了電器柜中的保險以及調節了繼電器的保護設置。其中一些施工細節值得注意:由于風機工作時有一定震動,所以一般風機出風口與管路連接采用橡膠管的軟連接;凡是不銹鋼焊接的地方都要做鈍化處理,防止銹蝕。

5 實際運行效果

由于氣體的稀釋和推動效果,使得外側虹吸管的虹吸能力明顯加強,試運行1a來,外側管路順利地承擔了大量的吸泥工作,未發生堵塞現象。而整個污泥回流系統也趨于正常,出水水質也有了好轉。整體來看,本次改造十分成功,未發現不良后果。

本次的改造成功給了我們很大的啟發,進口設備整體質量比較好,但是不能適應實際的運行負荷,經過簡單的改造,使其發揮應有的作用,給污水廠的運行帶來很大幫助。由于進口設備的零配件價格高昂,到貨期限長,應在選擇改造方案時,首先估計改造的風險,否則一旦改造不成功,很難恢復設備原有的性能,而帶來負面的影響。

[1]周雹.活性污泥工藝簡明原理及設計計算[M].北京:中國建筑工業出版社,2005.

[2]GB89782-1996,污水綜合排放標準[S].

[3]崔玉川,劉振江,張紹怡.城市污水廠處理設施設計計算[M].北京:化學工業出版社,2004.

[4]劉天齊.三廢處理工業技術手冊廢水卷、廢氣卷[M].北京:化學工業出版社,2001.

[5]上海市環保局.廢水生化處理[M].上海:同濟大學出版社,1999.

[6]中國市政工程西北設計院.給水排水設計手冊(第11冊)[M].北京:中國建筑工業出版社,2002.

Adaptive Transform of the Secondary Setting Tank Imported Equipment in Gaocheng Sewage Treatment Plant

HOU Guo2’an1,HAO Wen2jing2
(1.Center ofWater Treatment in Gaocheng,Gaocheng Hebei 052160 China)

According the adaptive transform feasibility demonstration of a sludge siphon system which is applied widely in foreign,the reform program,which is better on the effects,risks and difficultieswas i mplemented.After one2year trial operation,the system is operating properly.The overall transfor mation obtains a great success.

i mported equipment;transform;program selection;sewage treatment plant;Gaocheng

X703

A

1673-9655(2010)05-0060-03

2010-05-10