MBBR工藝用于污水處理廠提標改造工程

朱　智

(太原市市政工程設計研究院，山西 太原　030002)

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·水·暖·電·

MBBR工藝用于污水處理廠提標改造工程

朱智

(太原市市政工程設計研究院，山西 太原030002)

針對陽泉市污水處理廠提標改造工程情況，提出了移動床生物膜(MBBR)工藝作為主體工藝，介紹了該工程的工藝流程及設計參數(shù)，并從污水、污泥處理系統(tǒng)、除臭系統(tǒng)方面，對其工藝技術要求及特點進行了總結，指出該工程的改造建設取得了良好的環(huán)境、社會及經(jīng)濟效益。

污水廠，提標改造，MBBR工藝

1　項目概況

陽泉市污水處理廠位于陽泉市東部，桃河南岸，主要服務范圍為陽泉市區(qū)的桃北、桃南、義井河三個系統(tǒng)所有范圍內(nèi)污水。陽泉市污水處理廠始建于2000年10月，現(xiàn)狀規(guī)模8萬m3/d。原設計污水處理廠出水排放標準執(zhí)行GB 8978—1996污水綜合排放標準二級標準。

近年來，隨著城市的發(fā)展，該服務區(qū)域的污水量達到11萬m3/d，需按照規(guī)劃擴建污水處理廠。由于污水廠預留用地已被占用建成電廠，部分已建構筑物還將拆除用來修建鐵路。因此本工程只能按照減產(chǎn)提標、異地擴建的原則進行設計，本次設計為現(xiàn)狀污水廠提標改造工程，設計規(guī)模6萬m3/d，多余的污水納入同步新建的污水廠二期工程。

2　設計水質(zhì)

出水水質(zhì)執(zhí)行GB 18918—2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準一級A標準。

通過對現(xiàn)狀污水廠近三年實測進水水質(zhì)進行數(shù)理統(tǒng)計[1]，并以一定保證率為前提下確定的提標改造進出水水質(zhì)如表1所示。

表1　設計進、出水水質(zhì)　mg/L

3　工藝流程

提標改造工程工藝流程見圖1。

4　工程設計

提標改造工程新建的構筑物有高效反應沉淀池、加藥間、加乙酸鈉間，改造的構筑物有粗格柵、進水提升泵房、細格柵、曝氣沉砂池、MBBR生物池、脫氣井、加氯間、加藥間、加乙酸鈉間、回流及剩余污泥泵房、中間提升泵房、脫水機房及鼓風機房，并對廠區(qū)道路、圍墻管線等進行改造。

4.1污水處理系統(tǒng)

4.1.1粗格柵及進水提升泵房

粗格柵及進水提升泵房土建利用，對構筑物內(nèi)設備進行更換。粗格柵間平面尺寸L×B×H=9.4 m×12 m×5.5 m，分為2組，可獨立運行，單格柵渠寬度B=1 200 mm。主要設備有鋼絲繩粗格柵3套(2用1備)，柵隙e=20 mm。進水提升泵房平面尺寸L×B×H=12 m×4.8 m×5.5 m，內(nèi)設潛污泵4臺(3用1備，其中1臺變頻)，單泵流量Q=1 200 m3/h ，揚程H=18.6 m。

4.1.2細格柵及曝氣沉砂池

現(xiàn)狀細格柵間平面尺寸L×B×H=11.1 m×10 m×3.0 m，分為3組，可獨立運行，單格渠寬1 200 mm。土建全部保留利用，對現(xiàn)有3臺回轉(zhuǎn)式格柵更換為內(nèi)進流式旋轉(zhuǎn)細格柵。主要設備有內(nèi)進流旋轉(zhuǎn)式格柵3套，柵隙e=3 mm，安裝角度90°，中壓沖洗水泵4臺(3用1備)，單泵流量10 m3/h，揚程H=78 m，沖洗水箱1套。

現(xiàn)狀曝氣沉砂池平面尺寸L×B×H=16 m×12 m×4.45 m，分成2組，土建部分保留利用。單格設計流量Q=0.472 m3/s，水平流速0.05 m/s，有效水深2.5 m，停留時間5.67 min。主要設備有羅茨鼓風機2臺(1用1備)，風量Q=590 Nm3/min，風壓H=3.5 m，功率N=11 kW；吸砂池橋驅(qū)動設備2套，跨度B=4 m，池深H=4.45 m，功率N=0.55 kW。

4.1.3MBBR生物池

MBBR生物池為二級生物處理工藝核心構筑物，在該構筑物內(nèi)完成污水中有機物的氧化、氨氮的硝化以及生物脫氮、除磷。MBBR生物池采用現(xiàn)狀AOC生物池改造。工藝改造的思路：優(yōu)先保證預缺氧區(qū)、厭氧區(qū)、缺氧區(qū)池容，好氧區(qū)池容不足部分通過投加填料來補充。改造前，單池好氧區(qū)容積為14 000 m3，厭氧區(qū)容積3 000 m3。單池直徑56 m，內(nèi)環(huán)為厭氧區(qū),直徑23.4 m，外環(huán)為好氧區(qū)。設計將內(nèi)環(huán)(直徑23.4 m)改造作預缺氧區(qū)、厭氧區(qū)，并增設閥門井(半徑3.7 m)，外圈增加中環(huán)(直徑45.6 m),作為缺氧區(qū)，剩余部分作為好氧區(qū)。好氧區(qū)容積不足，硝化作用及有機物去除能力降低，需設置好氧MBBR區(qū)域，投加懸浮填料，利用生長在填料上的生物膜進行氨氮的硝化及有機物的去除，好氧區(qū)末端增加內(nèi)回流泵，將硝化混合液回流至缺氧區(qū)進行反硝化脫氮。改造前后單池示意圖見圖2，圖3。

設計生物池10%～30%進水直接進入預缺氧區(qū)，70%～90%進水通過配水管進入?yún)捬鯀^(qū)，并通過閥門分配進水流量。利用原水中的碳源通過反硝化作用去除回流污泥及原水中的部分硝態(tài)氮，降低硝態(tài)氮對厭氧環(huán)境釋放磷的影響，保證厭氧除磷的效果。厭氧區(qū)后為缺氧區(qū)，缺氧區(qū)與好氧區(qū)相鄰，回流硝化液中的硝態(tài)氮與厭氧池的來水混合，實現(xiàn)反硝化脫氮，缺氧池污水進入好氧池，在好氧池內(nèi)實現(xiàn)污水中BOD5的降解，將氨氮轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮，并實現(xiàn)磷的攝取；好氧區(qū)為環(huán)流特征，為完全混合型，具有較強的抗沖擊負荷能力[2]。

預缺氧區(qū)、厭氧區(qū)、缺氧區(qū)不充氧，潛水攪拌機及潛水推流器用于混合液的攪拌及推流，厭氧區(qū)DO控制在0.2 mg/L以下，缺氧區(qū)DO控制在0.5 mg/L以下，好氧區(qū)DO控制在2 mg/L。

設計在預缺氧區(qū)、厭氧區(qū)分別設置潛水攪拌器1臺，單臺功率7.5 kW；缺氧區(qū)設潛水推流器6臺，其中，外圈3臺推流器單臺功率為5.5 kW，內(nèi)圈3臺推流器單臺功率為3.5 kW；好氧區(qū)(填料區(qū))設填料專用潛水推流器3臺，單臺功率為5.5 kW。設計填料攔截篩網(wǎng)，防止填料進入其他區(qū)域。此外，好氧區(qū)(填料區(qū))底部安裝微孔曝氣器，攔截網(wǎng)篩附近采用管式曝氣器，同時輔助一些吹脫措施防止填料堵塞或沉降，使填料達到流化狀態(tài)。由于好氧區(qū)(填料區(qū))池容較小，為避免回流泵對好氧區(qū)流態(tài)的干擾，也避免填料對水泵的影響，本次改造工程在生物池后的每座脫氣井內(nèi)設置硝化液回流泵2臺，單臺流量110 m3/h，揚程4 m；在污泥泵房內(nèi)設置污泥回流泵6臺(3用3備)，單臺840 m3/h，揚程7.5 m。

生物池基本設計參數(shù)如表2所示。

表2　MBBR生物池設計參數(shù)

4.1.4二沉池

現(xiàn)狀3座二沉池采用中心進水、周邊出水輻流式沉淀池，單座規(guī)模20 000 m3/d，表面負荷qmax=0.54 m3/(m2·h)，直徑52 m，有效水深3.6 m，沉淀時間t=6.7 h。相應配備半橋式周邊傳動刮吸泥機。本工程對現(xiàn)狀二沉池土建保留利用，對二沉池中心傳動刮泥機進行更換。

4.1.5高效反應沉淀池

新建2座高效反應沉淀池，單座平面尺寸14 m×22.3 m，該構筑物由反應、預沉—濃縮及斜管沉淀等反應單元組成，在此構筑物中從低速反應區(qū)到斜管沉淀區(qū)礬花能保持完整，并且產(chǎn)生的礬花質(zhì)均密度高，在斜管沉淀高密度礬花得到很好的沉淀。單座高效反應沉淀池設計參數(shù)如表3所示。

表3　高效反應沉淀池設計參數(shù)

4.1.6中間提升泵房及濾池

中間提升泵房利用原提升泵房，不再新建。提升泵房位于濾站內(nèi)，為將污水提升至V形混凝土濾池，濾站內(nèi)設V形混凝土濾池4組，每組濾床面積49 m2。站內(nèi)設提升泵房，為 V形混凝土濾池提供進水；站內(nèi)還設有鼓風機為濾池反洗供氣；設有反洗水泵2臺(互為備用)為濾池反洗供水。另外還設有3臺水泵供帶式脫水機濾帶沖洗，2臺綠化澆灑泵進行廠區(qū)綠化澆灑。設專用空壓機1臺。站內(nèi)還設有必要的提升設備及配電、值班等配套用房。主要設備有立式離心泵，4臺(3用1備，其中1臺變頻啟動)，流量Q=670 m3/h，揚程H=10.5 m，功率N=30 kW；濾池反沖洗泵(利用)，3臺(2用1備)，單臺流量Q=735 m3/h，揚程H=9 m；脫水機房濾帶沖洗泵3臺(2用1備)，單臺流量Q=40 m3/h，揚程H=60 m；綠化澆灑泵2臺，單臺流量Q=20 m3/h，揚程H=50 m；羅茨鼓風機(利用)，2臺(1用1備)，單機風量Q=45 Nm3/min，風壓H=5 m。

4.1.7加氯間及接觸消毒池

現(xiàn)狀加氯間內(nèi)采用液氯消毒，由于本地難以購買液氯，外地運輸較為不便且費用較高，加上液氯消毒安全隱患較多，管理水平需要提高。因此本次將現(xiàn)有加氯設施更換為二氧化氯消毒。選用復合型二氧化氯發(fā)生器，以氯酸鈉和鹽酸為原料，將產(chǎn)生的含有二氧化氯和氯氣的復合消毒劑投加到水中，加氯間利用原加氯間改造而成。設計投氯量12 mg/L(有效氯)每日所需氯酸鈉量426.3 kg(原料轉(zhuǎn)化率≥85%)，氯酸鈉配置濃度33%，每日所需鹽酸量779.25 kg，濃度31%。氯酸鈉原材料貯罐按照最大用量7 d考慮，鹽酸原材料貯罐按照最大用量10 d考慮。

受陽大鐵路工程建設影響現(xiàn)狀接觸消毒池需要拆除。拆除后污水廠出水將匯集至濾站B濾后水池進行接觸消毒。濾站B濾后水池有效容積6 000 m3。滿足消毒接觸時間要求(≥30 min)。

4.1.8加藥、加乙酸鈉間

加藥的目的是為污水化學除磷提供除磷劑(聚鋁)，加乙酸鈉的目的是向生物池反硝化反應提供碳源。新建加藥間及加乙酸鈉間，加藥間內(nèi)設一體化PAC加藥裝置及一體化PAM加藥設備各一套,混凝劑(PAC)投加量25 mg/L，助凝劑(PAM)投加量0.5 mg/L；加乙酸鈉間內(nèi)設溶液池、溶解池及加藥泵，乙酸鈉投加量100 mg/L。

4.2污泥處理系統(tǒng)

現(xiàn)狀陽泉市污水處理廠污泥處理采用污泥濃縮脫水壓濾機，把污泥濃縮與脫水兩個環(huán)節(jié)結合在一起考慮，實現(xiàn)了污泥濃縮脫水一體化，這一技術不僅可以節(jié)省占地，降低基建投資，減少高分子絮凝劑的用量，同時從污泥處理技術發(fā)展方向及污泥處理設施對環(huán)境的影響等方面考慮，采用污泥機械濃縮脫水還可以大大減少臭氣源與大氣的接觸面積，減輕對大氣的影響及污染。因此本工程設計污泥處理仍采用濃縮脫水一體化技術。

目前，陽泉市污水廠已經(jīng)與格盟電力公司簽署了污泥無害化處理的協(xié)議文件，污水廠污泥經(jīng)濃縮脫水后(含水率≤80%)輸送到電力公司，并由后者采用低溫碳化技術進行污泥的后續(xù)無害化處理和處置。

4.3除臭系統(tǒng)

同污水處理工藝一樣，臭味的處理方法也有很多，有物理法、化學法和生物法三大系列。主要方法有：活性炭吸附法、化學吸收法、生物濾池法、離子除臭法等。不同的除臭方法，除臭的機理不同，其技術特點、適用條件等也不盡相同。根據(jù)各種不同除臭技術的特點，結合本工程實際情況使用離子除臭工藝。

5　經(jīng)濟分析

該工程總投資6 975.95萬元，其中建設工程費用6 067.79萬元。主要經(jīng)濟指標：單位處理成本1.52元/m3，單位經(jīng)營成本1.18元/m3。

6　設計特點

1)本著充分發(fā)揮現(xiàn)有處理設施處理能力，避免現(xiàn)有設施閑置及過低負荷運行(預處理、二沉池)的原則進行設計。

2)設計采用可同步強化脫氮除磷的移動床生物膜(MBBR)工藝，該工藝容積負荷高，節(jié)約占地，適用于污水處理廠升級改造及立體擴容。

3)采用高效反應沉淀池作為混凝沉淀工藝。該工藝由反應區(qū)、預沉濃縮區(qū)、斜管分離區(qū)三個主要部分組成，是典型的高效混凝沉淀工藝，混凝、反應、沉淀功能于一體的高效反應沉淀池。

7　結語

該工程的改造建設，不僅可以減輕桃河水體污染，還可為娘子關水源水質(zhì)提供有效保障，具有重大的環(huán)境、社會、經(jīng)濟效益。

[1]周麗穎，張竑，張云霞.泰州第一污水處理廠升級改擴建工程AAO工藝的應用[J].中國給排水，2014,30(20)：90-93.

[2]張萬里，周平，毛小偉，等.改良型A2O+反硝化濾池工藝用于污水處理擴建工程[J].中國給排水，2015,31(24)：52-55.

Sewage plant upgrading transformation engineering with MBBR technology

Zhu Zhi

(TaiyuanAcademyofMunicipalEngineeringDesign,Taiyuan030002,China)

In light of Yangquan sewage plant upgrading transformation engineering conditions, the paper puts forward MBBR technology as major technology, introduces the engineering technology procedures and design parameters, summarizes its technological demands and properties from aspects of sewage, slurry treatment system and deodorizing system, and finally points out that: the transformation engineering construction achieves great environmental social and economic benefits.

sewage plant, upgrading transformation, MBBR technology

1009-6825(2016)08-0146-03

2016-01-05

朱智(1983- )，男，碩士，工程師

X703

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