烏拉特后旗污水處理廠再生水工程設(shè)計(jì)

王肖

摘 要：烏拉特后旗污水處理廠二級處理出水水質(zhì)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B標(biāo)準(zhǔn)。為了提高出水水質(zhì)，進(jìn)而達(dá)到提標(biāo)改造和回用的要求，便結(jié)合再生水工程建設(shè)規(guī)模，在深度處理方面提出兩種處理工藝：將曝氣生物濾池+混凝過濾法與膜生物反應(yīng)器法作為對比方案進(jìn)行比較，合理確定再生水工程的建設(shè)方案和內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：再生水；曝氣生物濾池（BAF）；混凝過濾；膜生物反應(yīng)（MBR）

中圖分類號：TU998 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）01-0047-03

1 污水再生利用工程概況

1.1 再生水處理規(guī)模及出水用途

烏拉特后旗污水處理廠位于內(nèi)蒙古烏拉特后旗巴音寶力格鎮(zhèn)，二級處理采用奧貝爾（Orbal）氧化溝生物脫氮除磷工藝，出水達(dá)到GB18918—2002中的一級B標(biāo)準(zhǔn)。再生水工程擬建在污水處理廠廠區(qū)東南角的預(yù)留空地，占地面積2 200 m2。再生水建設(shè)規(guī)模為6 000 m3/d。出水用于工業(yè)冷卻用水、觀賞性的河道景觀用水、農(nóng)田灌溉用水。

1.2 再生水工程設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

污水處理廠實(shí)測出水水質(zhì)及再生水設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)如表1所示，再生水設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)參考《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）中一級B排放標(biāo)準(zhǔn)。

烏拉特后旗城市污水處理廠出水最終排入烏梁素海（屬黃河流域），根據(jù)國家流域治理環(huán)保要求，排入重點(diǎn)流域的污水廠出水須執(zhí)行《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)。

再生水出水執(zhí)行一級A標(biāo)準(zhǔn)，這既符合了提標(biāo)改造要求，改善了烏梁素海和黃河水域的水質(zhì)，又滿足了工業(yè)冷卻用水、觀賞性的河道景觀用水、農(nóng)田灌溉用水要求。最終確定再生水工程設(shè)計(jì)出水水質(zhì)，如表2所示。

2 再生水工藝方案分析

深度處理的對象和目標(biāo)是：①脫色、除臭，使二級處理后的水進(jìn)一步澄清；②進(jìn)一步降低BOD5，CODCr，SS等水質(zhì)指標(biāo)；③脫氮除磷，防止水體富營養(yǎng)化；④殺菌消毒，去除水中有毒有害物質(zhì)。

隨著污水二級處理后進(jìn)入深度處理程序，進(jìn)水的BOD5等物質(zhì)的質(zhì)量濃度會有所降低，進(jìn)一步的生物處理需要采用能在低濃度下正常穩(wěn)定運(yùn)行的工藝，目前較適合的工藝有混凝、沉淀、過濾、活性炭吸附、自然處理和生物膜法等。其中的生物膜法的處理工藝有如下特征：①對水量、水質(zhì)變動有較強(qiáng)的適應(yīng)性；②在低水溫條件下，也能夠保持一定的凈化功能；③宜于固液分離；④適宜處理低濃度污水；⑤動力費(fèi)用低；⑥產(chǎn)生的污泥量少；⑦具有較好的脫氨氮功能。

3 深度處理方案比較

結(jié)合再生水工程建設(shè)規(guī)模和進(jìn)出水水質(zhì)要求，對于深度處理提出兩種處理工藝進(jìn)行比較：曝氣生物濾池+混凝過濾法和膜生物反應(yīng)器法，擇優(yōu)選取。

3.1 方案之一：曝氣生物濾池+混凝過濾工藝

3.1.1 概述

曝氣生物濾池由濾池池體、濾料、承托層、布水系統(tǒng)、布?xì)庀到y(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)、出水系統(tǒng)、管道和自控系統(tǒng)組成。濾料層底設(shè)支撐濾板，濾板上安裝440 mm長柄濾頭進(jìn)行配水，上鋪設(shè)厚為20～30 cm的卵石承托層，以防止濾頭被濾料堵塞。中上部是填料層，厚度一般為2.5～4.5 m。填料頂部裝有擋板，防止懸浮填料的流失。濾料上部為貯水區(qū)，濾池出水和反沖洗水通過出水堰均勻出水。濾料層頂部與出水堰間留有反沖洗時濾料膨脹所需的空間。濾池供氣設(shè)曝氣和氣反沖洗兩套管路。曝氣管一般設(shè)在濾料層底部，運(yùn)行時濾料層處于好氧狀態(tài)，而反沖洗空氣管則設(shè)在濾池底部。曝氣生物濾池的過濾周期和反沖洗強(qiáng)度應(yīng)依據(jù)濾池的實(shí)際運(yùn)行情況、出水水質(zhì)的化驗(yàn)數(shù)據(jù)來決定。一般過濾周期為48 h，反沖洗時間15 min。

3.1.2 組合工藝特征

本方案采用曝氣生物濾池+混凝過濾的工藝，該工藝具有以下特征：①處理流程簡單，構(gòu)筑物少；②處理出水水質(zhì)好且穩(wěn)定；③曝氣生物濾池進(jìn)一步脫除氨氮和磷凈化水質(zhì)。

3.1.3 工藝流程

具體工藝流程，如圖1所示。

3.1.4 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)

曝氣生物濾池采用上向流進(jìn)水方式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)參數(shù)如表3所示。

折板絮凝池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。功能：投加混凝劑并經(jīng)充分混合后的原水，在水流作用下使微絮粒相互接觸碰撞，以形成更大絮粒。折板絮凝池絮凝時間較短，絮凝效果好。總絮凝時間16 min，分三段絮凝，第一、二段采用相對折板，第三段采用平行直板。設(shè)計(jì)參數(shù)如表4所示。

V型濾池功能：進(jìn)一步去除水中的懸浮物質(zhì)。設(shè)計(jì)參數(shù)如表5所示。

3.2 方案之二：膜生物反應(yīng)器工藝

3.2.1 概述

膜生物反應(yīng)器法是一種先進(jìn)的污水深度處理技術(shù)，其核心是基于浸入式高強(qiáng)中空纖維膜分離和生物反應(yīng)技術(shù)，將懸浮生長生物反應(yīng)器與超濾膜分離系統(tǒng)一體化，用超濾膜分離方法替代了傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)中的砂濾系統(tǒng)。其特點(diǎn)是處理水水質(zhì)好，出水SS，CODCr，NH3-N，BOD5 渾濁度低，可直接回用作為生活雜用水，如道路灑澆、綠化、洗車、冷卻用水等。

超濾膜通常是直接浸沒在小型曝氣池中，直接與生物反應(yīng)混合液接觸，通過過濾泵的負(fù)壓抽吸使濾后水通過外壓式中空纖維膜達(dá)到固液分離的作用。負(fù)壓抽吸的壓差非常低，最大只有2.2 m的水頭，單位處理水所需的能量較小。在過濾過程中，通過鼓風(fēng)機(jī)在膜的底部通入空氣達(dá)到兩個目的：①氣流上升產(chǎn)生的湍流對中空纖維膜的外表面產(chǎn)生擦洗作用，從而可連續(xù)清除掉膜表面上黏附的固體物質(zhì)，防止或降低膜的污染或堵塞；②這種氣流同時也具有曝氣作用，可提供生物降解所需的大部分耗氧量。生物降解所需要的其余部分氧還要通過擴(kuò)散曝氣系統(tǒng)來完成。生物反應(yīng)中產(chǎn)生的污泥一部分回流到二級處理工藝系統(tǒng)中進(jìn)一步凈化二級污水，剩余污泥直接從超濾膜池中排出。

3.2.2 膜生物反應(yīng)器工藝特征

膜生物反應(yīng)器工藝有如下特征：①無需大量投加化學(xué)藥劑，易實(shí)現(xiàn)自動控制、運(yùn)行管理簡單；②處理效率高、出水水質(zhì)好，有機(jī)物、氨氮去除率分別在95%，97%以上，回收率可達(dá)99%以上；③設(shè)備緊湊、占地面積小；④系統(tǒng)采用流量傳送器和壓力傳送器等邏輯進(jìn)程監(jiān)控系統(tǒng)；⑤清洗和衛(wèi)生處理較靈活，避免細(xì)菌繁殖及相關(guān)問題的產(chǎn)生；⑥各種流入條件下都能可靠運(yùn)行；⑦使用壽命長，連續(xù)運(yùn)行時間可達(dá)7×104 h，斷絲率小于1‰.

3.2.3 工藝流程

具體工藝流程，如圖2所示。

圖2 膜生物反應(yīng)器工藝流程圖

3.2.4 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)

膜池：承接調(diào)節(jié)池出水，進(jìn)行膜處理。設(shè)計(jì)參數(shù)如表6所示。

3.3 方案比選

3.3.1 經(jīng)濟(jì)比選

具體比較情況，如表7所示。

方案二比方案一增加投資423.67萬元。主要成本指標(biāo)顯示，方案一在經(jīng)濟(jì)上比方案二更優(yōu)。方案二經(jīng)營成本優(yōu)于方案一的主要原因是方案一的藥劑費(fèi)用高。方案一的的藥劑費(fèi)是按照最不利水質(zhì)計(jì)算的，PAM的最大投加量是5 mg/L，當(dāng)二級處理水的水質(zhì)正常時，回用水的PAM的投加量一般低于5 mg/L。通過加強(qiáng)管理，方案一的各項(xiàng)財(cái)務(wù)指標(biāo)可以得到較大改善。

3.3.2 技術(shù)比較

兩種工藝進(jìn)行技術(shù)比較，考慮到膜使用一定的年限要及時更換，自動化水平和檢測儀表要求較高，操作管理較為復(fù)雜。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)變化大時，方案一可以很快的進(jìn)行調(diào)整，方案二的膜則可能受到損害，必須更換，因此從技術(shù)角度比較，方案一優(yōu)于方案二。

4 結(jié)論

由以上比較分析可知，兩種方案都能達(dá)到預(yù)期的處理效果，但經(jīng)比較，方案一工藝成熟，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢，操作簡便，運(yùn)行可靠，因此推薦采用曝氣生物濾池+混凝過濾工藝。

參考文獻(xiàn)

[1]崔玉川，員建，陳宏平.給水廠處理設(shè)施設(shè)計(jì)計(jì)算[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[2]崔玉川，楊崇豪，張東偉.城市污水回用深度處理設(shè)施設(shè)計(jì)計(jì)算[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[3]R Rautenbach.膜工藝——組件和裝置設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（王樂夫譯）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998.

[4]劉長榮.曝氣生物濾池技術(shù)應(yīng)用與設(shè)計(jì)計(jì)算[J].給水排水，2002（7）：15-18.

[5]王海燕，陶金成，仲志，等.采用浸沒式超濾膜處理水廠沉淀池出水的研究[J].給水排水.2010，36（11）：136-139.

〔編輯：胡雪飛〕

3.2.2 膜生物反應(yīng)器工藝特征

膜生物反應(yīng)器工藝有如下特征：①無需大量投加化學(xué)藥劑，易實(shí)現(xiàn)自動控制、運(yùn)行管理簡單；②處理效率高、出水水質(zhì)好，有機(jī)物、氨氮去除率分別在95%，97%以上，回收率可達(dá)99%以上；③設(shè)備緊湊、占地面積小；④系統(tǒng)采用流量傳送器和壓力傳送器等邏輯進(jìn)程監(jiān)控系統(tǒng)；⑤清洗和衛(wèi)生處理較靈活，避免細(xì)菌繁殖及相關(guān)問題的產(chǎn)生；⑥各種流入條件下都能可靠運(yùn)行；⑦使用壽命長，連續(xù)運(yùn)行時間可達(dá)7×104 h，斷絲率小于1‰.

3.2.3 工藝流程

具體工藝流程，如圖2所示。

圖2 膜生物反應(yīng)器工藝流程圖

3.2.4 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)

膜池：承接調(diào)節(jié)池出水，進(jìn)行膜處理。設(shè)計(jì)參數(shù)如表6所示。

3.3 方案比選

3.3.1 經(jīng)濟(jì)比選

具體比較情況，如表7所示。

方案二比方案一增加投資423.67萬元。主要成本指標(biāo)顯示，方案一在經(jīng)濟(jì)上比方案二更優(yōu)。方案二經(jīng)營成本優(yōu)于方案一的主要原因是方案一的藥劑費(fèi)用高。方案一的的藥劑費(fèi)是按照最不利水質(zhì)計(jì)算的，PAM的最大投加量是5 mg/L，當(dāng)二級處理水的水質(zhì)正常時，回用水的PAM的投加量一般低于5 mg/L。通過加強(qiáng)管理，方案一的各項(xiàng)財(cái)務(wù)指標(biāo)可以得到較大改善。

3.3.2 技術(shù)比較

兩種工藝進(jìn)行技術(shù)比較，考慮到膜使用一定的年限要及時更換，自動化水平和檢測儀表要求較高，操作管理較為復(fù)雜。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)變化大時，方案一可以很快的進(jìn)行調(diào)整，方案二的膜則可能受到損害，必須更換，因此從技術(shù)角度比較，方案一優(yōu)于方案二。

4 結(jié)論

由以上比較分析可知，兩種方案都能達(dá)到預(yù)期的處理效果，但經(jīng)比較，方案一工藝成熟，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢，操作簡便，運(yùn)行可靠，因此推薦采用曝氣生物濾池+混凝過濾工藝。

參考文獻(xiàn)

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[2]崔玉川，楊崇豪，張東偉.城市污水回用深度處理設(shè)施設(shè)計(jì)計(jì)算[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

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[5]王海燕，陶金成，仲志，等.采用浸沒式超濾膜處理水廠沉淀池出水的研究[J].給水排水.2010，36（11）：136-139.

〔編輯：胡雪飛〕

3.2.2 膜生物反應(yīng)器工藝特征

膜生物反應(yīng)器工藝有如下特征：①無需大量投加化學(xué)藥劑，易實(shí)現(xiàn)自動控制、運(yùn)行管理簡單；②處理效率高、出水水質(zhì)好，有機(jī)物、氨氮去除率分別在95%，97%以上，回收率可達(dá)99%以上；③設(shè)備緊湊、占地面積小；④系統(tǒng)采用流量傳送器和壓力傳送器等邏輯進(jìn)程監(jiān)控系統(tǒng)；⑤清洗和衛(wèi)生處理較靈活，避免細(xì)菌繁殖及相關(guān)問題的產(chǎn)生；⑥各種流入條件下都能可靠運(yùn)行；⑦使用壽命長，連續(xù)運(yùn)行時間可達(dá)7×104 h，斷絲率小于1‰.

3.2.3 工藝流程

具體工藝流程，如圖2所示。

圖2 膜生物反應(yīng)器工藝流程圖

3.2.4 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)

膜池：承接調(diào)節(jié)池出水，進(jìn)行膜處理。設(shè)計(jì)參數(shù)如表6所示。

3.3 方案比選

3.3.1 經(jīng)濟(jì)比選

具體比較情況，如表7所示。

方案二比方案一增加投資423.67萬元。主要成本指標(biāo)顯示，方案一在經(jīng)濟(jì)上比方案二更優(yōu)。方案二經(jīng)營成本優(yōu)于方案一的主要原因是方案一的藥劑費(fèi)用高。方案一的的藥劑費(fèi)是按照最不利水質(zhì)計(jì)算的，PAM的最大投加量是5 mg/L，當(dāng)二級處理水的水質(zhì)正常時，回用水的PAM的投加量一般低于5 mg/L。通過加強(qiáng)管理，方案一的各項(xiàng)財(cái)務(wù)指標(biāo)可以得到較大改善。

3.3.2 技術(shù)比較

兩種工藝進(jìn)行技術(shù)比較，考慮到膜使用一定的年限要及時更換，自動化水平和檢測儀表要求較高，操作管理較為復(fù)雜。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)變化大時，方案一可以很快的進(jìn)行調(diào)整，方案二的膜則可能受到損害，必須更換，因此從技術(shù)角度比較，方案一優(yōu)于方案二。

4 結(jié)論

由以上比較分析可知，兩種方案都能達(dá)到預(yù)期的處理效果，但經(jīng)比較，方案一工藝成熟，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢，操作簡便，運(yùn)行可靠，因此推薦采用曝氣生物濾池+混凝過濾工藝。

參考文獻(xiàn)

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[5]王海燕，陶金成，仲志，等.采用浸沒式超濾膜處理水廠沉淀池出水的研究[J].給水排水.2010，36（11）：136-139.

〔編輯：胡雪飛〕