姜堰市城區污水處理廠的設計與運行

丁海燕 李圣發

CAST工藝是目前國內廣泛應用的污水處理工藝,具有生物脫氮除磷處理功能,較傳統處理工藝具有集約化程度高、占地省、投資少、運行靈活可調、運行費用低等優點。姜堰市城區污水處理廠一期工程即采用該工藝。

1 項目概況

姜堰市城區污水處理廠位于姜堰市姜堰鎮城北村。服務范圍為城區生活污水和開發區工業廢水,部分區域為合流制,其余為分流制。服務面積8.75 km2,服務人口23萬人。污水處理廠設計規模為6×104m3/d,一期已完成 3×104m3/d。該廠總投資約4 000萬元,運行費用0.49元/m3,運行電耗0.22 kW·h/m3。該廠于2007年2月調試運行,2007年5月通過泰州市環保局驗收。

1.1 設計進、出水水質

姜堰市城區污水處理廠出水水質執行GB 18918-2002城鎮污水處理廠污染物排放標準一級B標準。具體設計進、出水水質見表1。

表1 設計進、出水水質

1.2 工藝流程

工程占地為68畝,采用循環式活性污泥法CAST(Cyclic Activated Sludge Technology)脫氮除磷工藝,工藝流程見圖1。

2 各處理單元的設計參數

2.1 粗格柵及進水泵房

粗格柵間與進水泵房為合建式,采用地下式鋼筋混凝土結構。粗格柵2臺,回轉式格柵除污機,柵槽寬度為1 200 mm,柵距20 mm,柵前水深為1.1 m;進水潛水泵3臺。

2.2 細格柵及旋流沉砂池

為去除水中的大顆粒懸浮物和無機砂礫設置了細格柵間和旋流沉砂池,采用合建式。細格柵2臺,固液分離機,柵槽寬度為1 000 mm,柵距5 mm,柵前水深為1.0 m;旋流沉砂池1座,池直徑3.2 m,深4.1 m;旋流沉砂除砂器1臺,攪拌葉輪轉速 V=17 r/min,吸砂泵流量 Q=50 m3/h;砂水分離器1臺,處理量12 L/s～20 L/s,分離效果(粒徑不小于0.1 mm)75%。

2.3 CAST生化池

CAST反應池共有4格,矩形混凝土結構,每組池分為:選擇區、缺氧區和主反應區(好氧曝氣區)。

CAST池設計運行參數:污泥負荷F/M=0.08 kg BOD5/(kg M LSS·d),混合液懸浮固體濃度 MLSS=4 000 mg/L,水力停留時間HRT=19.2 h,污泥齡 SRT=15 d,混合液回流比 R=20%。每周期每格CAST池的運行為進水和曝氣(同時進行)為2.5 h;靜沉為1.3 h;潷水1.0 h。即每周期4.8 h,每天為5個周期。

2.4 鼓風機房

鼓風機房平面尺寸23.4 m×11.0 m,內裝有3臺BK9030型三葉羅茨風機,出口口徑 D=300 mm,風量 Q=72 m3/min,風壓ΔP=60 kPa,轉速 n=1 150 r/min,電機功率 N=110 kW。

2.5 儲泥池

為提高剩余污泥的濃度,設有2座儲泥池,鋼筋混凝土結構。儲泥池平面尺寸15.2 m×16.0 m,池深4 m,單池按3×104m3/d規模建設,一期一次建成。為攪拌均勻和提升污泥濃度,池內各設有一臺潛水攪拌器,每天2 h間隙運轉,其功率為1.5 kW。

2.6 污泥濃縮脫水機房

污泥脫水單元由污泥脫水間和污泥堆棚組成。脫水機房平面尺寸34.2 m×16.0 m,污泥處理采用DNY2000-N型帶式濃縮壓濾一體脫水機 1臺,處理能力為50 m3/h,二期增加1臺,設置水平螺旋輸送機和斜螺旋輸送機各1臺,N濃縮段=1.5 kW,N壓濾段=2.2 kW。濃縮前污泥含固率0.8%,濃縮后污泥含固率3%～5%,脫水后泥餅含水率80%左右。污泥調理采用化學調理法。即向污泥中加陽離子型聚丙烯酰胺(CPAM)助凝劑,其分子量為800萬,配藥濃度為1.2‰,用量為0.65 kg PAM/t干污泥。

2.7 消毒間

消毒間為加氯系統服務,消毒藥劑采用液氯,設計最大加氯量5 mg/L,消毒池停留時間為20 min。

2.8 自動控制系統

實時控制系統由PLC控制站、操作員站上位計算機和工業以太網絡構成。在進水和出水處以及CAST池等必要的位置設置在線檢測儀表和在各構筑物上設置的閉路電視系統,將檢測結果和生產情況送至中控室,中控人員在中控室可以了解各個構筑物的運行狀況和池面情況,從而進行中控操作或現場控制。

3 運行效果及分析

3.1 運行效果

該工程運行至今已兩年多,目前工藝運行穩定,設備運轉正常,自動控制系統運轉狀況良好。對2009年第一季度數據統計結果見表2。由表2可知,各項出水水質均優于設計值,其中NH3-N的去除率為66.3%～89.6%,TP的去除率為73.5%～83.3%,達到較好的脫氮除磷效果。另外,溫度對活性污泥法的影響較大,特別是在低溫條件下。

表2 2009年第一季度進出水水質

3.2 運行參數

1)隨著SV增加,污泥齡SRT延長,出水NH3-N下降而TP上升。所以將污泥齡 SRT控制在8 d～12 d是較合適的;2)當進水CODCr＜200 mg/L時,SV控制在10%～30%;3)當進水200 mg/L≤CODCr≤300 mg/L時,SV控制在 20%～40%;4)當進水 CODCr≥300 mg/L時,SV控制在40%～60%。CAST脫氮除磷工藝能同時達到較好的效果,不會出現飄泥,出水水質優于排放標準。

4 結論與建議

1)經運行發現旋流沉砂池吸砂方式和砂水分離效率存在問題,所采用的提砂泵系統和閥門產生故障,導致沉砂池除砂效果差。建議吸砂系統采用汽提或曝氣沉砂,對砂水分離器的內部結構進行改造,提高分離效率。2)CAST生化池中的主反應區中的微孔曝氣器曝氣不均勻,可能是管道內的污垢將曝氣頭膜片的小孔堵塞,嚴重影響了曝氣效果。建議在主反應區安裝反沖洗曝氣頭裝置。同時,建議設置提升裝置。3)現只有1臺是變頻風機,能耗較高。建議優化鼓風機風量調節能力,以滿足工藝控制的要求,同時隨著進水水量的逐步增加,在對溶解氧和曝氣時間等方面的控制,可以進一步降低能耗。4)管網配套不齊全,特別是在老城區,以及開發區工業廢水排污預處理效果較差,導致部分管網堵塞。應重視管網配套的建設以及提高預處理的效率。在姜堰市城區污水處理廠一期工程設計和運行管理過程中,根據該廠的實際情況,確定采用CAST處理工藝,并積累了一些經驗。

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