對蔡田鋪廠一期表曝改底曝的工藝的探討

丁紅勝

（合肥蔡田鋪首創(chuàng)水務(wù)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230000）

傳統(tǒng)表曝工藝受風(fēng)量不足因素影響，容易導(dǎo)致污染物負(fù)荷過高，導(dǎo)致出水水質(zhì)受到影響。因此需要通過表曝改底曝提高工藝技術(shù)水平，從而滿足污水處理高效、節(jié)能管理要求。

1 項目概況

蔡田鋪污水處理廠位于合肥北站以東、板橋河以西的區(qū)域，一期設(shè)計能力為50 000 m3/d，工程建設(shè)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)。而在二期新建過程中，需要對一期進(jìn)行提標(biāo)改造，使出水標(biāo)準(zhǔn)提升到類IV類水標(biāo)準(zhǔn)。從一期工程運(yùn)行情況來看，設(shè)置的表曝氧化溝存在充氧效率低的問題，耐沖擊負(fù)荷能力較差，想要使出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)需要降低處理水量，且電單耗較高。為解決系列問題，決定對蔡田鋪廠一期實施底曝改造，在保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的同時，使水量得到保證，并使電單耗得到減少。

2 底曝工藝設(shè)計

2.1 改造方案

在實施工藝改造時，為實現(xiàn)工藝合理設(shè)計，還要掌握底曝氧化溝工藝特點(diǎn)。該工藝能夠體現(xiàn)氧化溝工藝循環(huán)水流水量適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢，利用原本氧化溝內(nèi)部液體循環(huán)流動特點(diǎn)，確保污水流速不受水質(zhì)、曝氣等條件影響，使污泥始終處于懸浮狀態(tài)，繼而使污水處理效率得到提高[1]。而采取水下微孔曝氣方式，能夠達(dá)到較高傳氧效率，使供氧電耗得到減小。通過在氧化溝上間斷完成曝氣裝置設(shè)置，可以形成溶解氧的濃度差，取得較好傳氧效果。結(jié)合工藝特點(diǎn)可知，在實施底曝改造時還要使底曝裝置得到合理布置，以免污泥發(fā)生沉淀，同時使水流速度得到保證。實際需要在氧化溝彎道附近設(shè)置水下曝氣器，利用產(chǎn)生的氣墻實現(xiàn)水流整流，使速度梯度得到降低，避免污泥在氧化溝轉(zhuǎn)彎位置淤積[2]。在好氧區(qū)接近回流調(diào)節(jié)門位置，應(yīng)避免設(shè)置曝氣裝置，以免回流污泥中含氧量過高，造成取氧段反消化效果受到影響。

此外，結(jié)合工藝生產(chǎn)和管理需求，本次改造采用懸掛式不放空安裝方式進(jìn)行不停水施工，總計在兩條氧化溝完成1 380套曝氣器安裝，并完成ABS磁懸浮風(fēng)機(jī)的現(xiàn)場配置。

2.2 曝氣裝置

從曝氣裝置特點(diǎn)上來看，改造過程中不會對生產(chǎn)運(yùn)行產(chǎn)生影響，后續(xù)維修同樣不會造成停機(jī)問題。從結(jié)構(gòu)上來看，裝置包含池頂空氣管路系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)管路系統(tǒng)和曝氣器三大主要組成部分，其中管路系統(tǒng)包含環(huán)形框架、配重、豎管、法蘭等配件。利用一根平衡管對裝置兩端進(jìn)行固定，然后將裝置起吊下放到生化池中安裝曝氣裝置。采用起吊方式進(jìn)行曝氣組件運(yùn)輸，達(dá)到指定位置后下放組件，然后完成風(fēng)管支架安裝。對裝置進(jìn)行檢修，同樣可以利用一根平衡管對兩端進(jìn)行固定，從生化池吊出后進(jìn)行檢修保養(yǎng)。

裝置安裝過程中，對管道進(jìn)行吹掃處理后，可以進(jìn)行管道對接。受到底部淤泥阻礙，難以完成支架下放。經(jīng)過現(xiàn)場多次試驗，最終采用螺桿空壓機(jī)進(jìn)行風(fēng)量提供，通過連接風(fēng)管實現(xiàn)池底淤泥沖刷，成功解決支架下放問題。選取該裝置，采用懸掛方式進(jìn)行底曝裝置安裝，在發(fā)生曝氣管堵塞情況時可以直接將部件提升水面更換膜片，然后重新安裝[3]。裝置在水下均勻分布，表面只有管路和閥門，人員巡檢時可以及時發(fā)現(xiàn)和鎖定故障位置。不同于表曝裝置位于氧化溝表面，底曝裝置在水下通氣，日常運(yùn)行不會產(chǎn)生較大噪音。

2.3 工藝比較

按照工藝方案將好氧區(qū)的表曝改造為底曝后，比較氧化溝改造前后的流速，發(fā)現(xiàn)改造前氧化溝流速在0.2～1.0 m/s，改造后在0.1～0.7 m/s，流速下降，而內(nèi)回流流速基本不發(fā)生變化。經(jīng)過近1個月的運(yùn)行，好氧區(qū)流速下降明顯。但在推流器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，生產(chǎn)并未受到影響，氧化溝內(nèi)未出現(xiàn)明顯分層或異常冒泡問題，也不存在大塊浮泥上浮等問題，因此能夠滿足生產(chǎn)要求。從工藝比較角度來看，相較于改造前倒傘曝氣位置單一，改造后裝置分布較為均勻，能夠避免局部污泥沉積導(dǎo)致厭氧釋磷問題的發(fā)生，可以防止污泥老化上浮現(xiàn)象的發(fā)生。

改造前前段DO較高，最大能夠達(dá)到2.3 mg/L左右，后段DO較小，最大約1.0 mg/L，分布存在較大偏差。經(jīng)過改造后，前段DO明顯減小，最大約0.6 mg/L，而后段DO明顯提升，最大能夠達(dá)到1.3 mg/L左右，并且整體分布相對均衡，能夠節(jié)省需氧量，降低生產(chǎn)能耗。氧化溝各廊道分布有曝氣盤，且各曝氣管上設(shè)置閥門，實現(xiàn)各條溝氣量的精確調(diào)節(jié)。結(jié)合進(jìn)水水質(zhì)對氣閥進(jìn)行調(diào)控，能夠使水體硝化和反硝化時間得到控制，因此能夠使能耗得到最大限度節(jié)省。

2.4 施工效果

對施工效果展開分析，還要對污水處理廠進(jìn)出水質(zhì)變化情況進(jìn)行確認(rèn)，如表1所示，為改造前后進(jìn)出水工況變化。

改造后氧化溝對COD、氨氮、TP的去除率略有提升，但對TN去除率有所下降，推測與試運(yùn)行期間未能準(zhǔn)確完成工藝參數(shù)調(diào)節(jié)有關(guān)。經(jīng)過重新調(diào)節(jié)后，TN去除率達(dá)到了67%左右，能夠滿足工藝生產(chǎn)要求。

從電單耗變化情況來看，在平均日處理水量大致相同的情況下。改造后全廠一期平均電耗從0.328 kWh/t下降至0.239 kWh/t，電單耗下降0.089 kWh/t，降幅比例達(dá)到27.13%。按照0.667元/度電費(fèi)單價和40 000 m3/d負(fù)荷水量進(jìn)行計算，每天可以節(jié)省0.089×40 000×0.667=2 374.52元，全年節(jié)省約86.67萬元。而改造項目約花費(fèi)238萬元，能夠在33個月內(nèi)完成投資回收。

從曝氣設(shè)備電單耗變化情況來看，能夠從0.136度/t下降至0.038度/t，下降0.099 kWh/t水，降幅達(dá)到72.1%，單位氨氮耗電量從10 354度/t下降至7 002度/t。按照曝氣設(shè)備電單耗變化進(jìn)行計算，在水量接近情況下，在下降數(shù)額達(dá)到0.099 kWh/t時，每天能夠節(jié)省0.099×40 000×0.667=2 641.32元，全年約節(jié)省96.41萬元，能夠在30個月內(nèi)完成投資回收。因此從一期改造工程整體施工，不僅可以滿足出水水質(zhì)改善要求，同時施工和維護(hù)作業(yè)期間也不會出現(xiàn)停機(jī)問題，從而使處理水量得到維持，并使工藝電單耗得到減少，繼而取得良好運(yùn)行效果。

3 結(jié)論

通過工藝改造能夠取得較好節(jié)能降耗效果，全廠一期平均電電耗從0.328 kWh/t下降至0.239 kWh/t，全年節(jié)省金額在86～97萬元，為污水處理廠創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，因此值得在城市排污系統(tǒng)建設(shè)過程中加強(qiáng)底曝工藝推行應(yīng)用。