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水 污 染 治 理 宜兴市清源污水处理厂升级改造工艺设计 胡邦 1 蒋岚岚 1 汤映晖 2 季中良 2 周丽军 2 1. 无锡市政设计研究院有限公司， 江苏 无锡 214072;2. 宜兴市建邦环境投资有限责任公司， 江苏 宜兴 214200 摘要 宜兴市清源污水处理厂升级改造工程设计规模 5 104m3/d， 采用强化生物脱氮、 机械微过滤 盘片过滤 工艺， 利用现有池容进行内部改造， 同时增加深度处理设施， 提高出水标准， 改造后出水 ρ COD 、 ρ BOD5 、 ρ SS 、 ρ NH3- N 、 ρ TN 和 ρ TP 平均值分别为 34， 6， 5， 1. 3， 10. 3 和 0. 36 mg/L， 各项水质指标均达 GB18918 － 2002城镇污水处理 厂污染物排放标准 一级 A 标准。 关键词 升级改造; 生物脱氮; 机械微过滤; 工艺设计 PROCESS DESIGN FOR UPGRADING RECONSTRUCTION OF QINGYUAN WASTEWATER TREATMENT PLANT IN YIXING CITY Hu Bang1Jiang Lanlan1Tang Yinghui2Ji Zhongliang2Zhou Lijun2 1. Wuxi Municipal Design Institute Co. ， Ltd，Wuxi 214072，China; 2. Yixing Jianbang Environment Development Co. ，Ltd，Yixing 214200，China AbstractThe design capacity of upgrade project was 5 104m3/d in Qing Yuan Wastewater Treatment Plant of Yixing City. It was applied to this project that biological nitrogen removal was intensified in existence condition and micro filtration was used by mechanical discs in advanced treatment unit. The effluent quality was improved by this process，and the respective averages of COD，BOD5，SS，NH3-N，TN and TP were 34，6，5，1. 3，10. 3 and 0. 36 mg/L after this project. The various effluent inds reached the A Level of Class I of “Discharge Standard of Pollutants from Municipal Wastewater Treatment Plant” GB18918 － 2002 . Keywordsupgrading re;biological nitrogen removal;mechanical micro filtration;process design 1工程概况 “ 太 湖 蓝 藻”事 件 后， 根 据 江 苏 省 地 方 标 准 DB32 /T1072 － 2007 和无锡市“6699” 行动决定的要 求， 到 2010 年， 无锡市所辖所有城镇污水处理设施建 设需达一级 A 排放标准， 再生水利用率达 30 。 宜兴市清源污水处理厂已建成一、 二期工程， 设 计总规模 5. 0 104m3/d， 其中一期工程采用 A2/O 工艺， 二期工程采用 UCT 工艺， 设计出水指标均为 GB18918 － 2002城镇污水处理厂污染物排放标准 一级 B 排放标准。为此， 该厂急需实施一级 A 标准 升级改造工程， 结合厂内现有处理构筑物的运行状 况， 在维持原设计规模的前提下， 重点通过内部改造， 强化处理能力， 提高出水水质， 实现达标排放。 2设计水质 宜兴市清源污水处理厂升级改造工程设计进、 出 水水质如表 1 所示， 其中出水执行 GB18918 － 2002 一级 A 类标准。 表 1设计进、 出水水质 mg/L pH 除外 项目ρ BOD5ρ CODρ SS ρ NH 4-N ρ TN ρ TPpH 进水15050030040506. 06 ～ 9 出水1050105 8150. 56 ～ 9 注 括号外数值为水温 12 ℃ 时的控制指标， 括号内数值为水温≤12 ℃ 时 控制指标。 3改造思路 由于是工程改造， 首先要保证改造过程不影响现 状构筑物的生产， 考虑到厂内现状处理水量约 2. 5 104m3/d， 仅为设计规模的一半， 所以在改造时对主 体构筑物可分组实施， 互不干扰。改造工程需要以现 有污水处理系统为基础， 根据设计水质和处理要求对 现有生物池的实际处理能力进行复核计算， 以验证改 造工程不影响现有处理规模。 1 环境工程 2010 年 4 月第 28 卷第 2 期 针对一级 A 标准改造， 主要难点是控制 TN 和 SS 指标， 其他指标如 NH3-N 和 TP 等通过延长好氧曝气 时间和投加化学药剂等方法易达到处理要求。对于 SS， 需增加深度处理设施以进一步提高去除率， 而对 于 TN 的进一步去除只能通过生物系统内部强化得 以实现 ［ 1］。 清源污水处理厂一期工程采用 A2/O 工艺， 二期 采用 UCT 工艺， 且均设置多点进水和多点回流方式， 这两种工艺均属于 A2/O 脱氮除磷工艺范畴， 本身具 有很好的脱氮除磷功能。而本次升级改造工程的重 点是解决系统的脱氮问题， 因此改造的思路是利用现 有 A2/O 生物池容， 将厌氧、 缺氧、 好氧的空间重新分 割， 延长硝化反硝化反应时间， 强化生物脱氮能力。 需要注意的是， 在对现有生物池容进行重新划分 的同时， 兼顾系统运行的灵活性， 即保证部分分区之 间通过调节便能进行功能转换， 从而改变运行工况以 满足水质变化时的处理要求。 在选择深度处理工艺时， 结合厂区布局用地情况 和水力高程的要求， 尽量利用构筑物间的富裕水头实 现重力自流， 避免二次提升带来的能耗大幅增加问 题， 为此， 采用水损小、 低能耗和占地省的机械盘片微 过滤工艺， 配合絮凝反应池使用， 进一步降低出水 SS 浓度。 4工艺流程 改造工程的工艺流程见图 1。 图 1改造工程工艺流程 新建构筑物包括 转盘过滤器池、 厂内排水泵房; 改造构筑物包括 一期 A2/O 池、 二期 UCT 池、 接触反 应池、 紫外消毒池、 接触反应池等， 其余均利用现有构 筑物。 5主要工程改造内容 5. 1生物池容的核算 一期 A2/O 反应池和二期 UCT 反应池厌氧、 缺 氧、 好 氧 三 区的水力停 留 时 间 分 别 为 1. 78， 1. 78， 7. 10 h 和 1. 60， 2. 40， 7. 15 h， 根据设计水质进行核算 的结果是缺氧和好氧的设计停留时间分别为 3. 66 h 和 7. 11 h， 可见， 两池的反硝化反应时间明显不足， 因 此考虑将厌氧区也改造成缺氧区以延长反应时间， 保 证脱氮效果。 5. 2一期 A2/O 反应池改造 1 在 3 台混合液回流泵出口处设混合液分配井， 并安装两道堰门， 将好氧区混合液回流至原缺氧区和 厌氧区， 并根据工况调节进入两区的回流混合液流 量， 将厌氧区改造为缺氧反硝化区， 按照 A/O 方式运 行， 以满足进水总氮较高时的脱氮要求。 2 好氧区共有 8 条推流廊道， 在好氧区第 1 条廊 道内增加 3 台水下搅拌器， 在必要时开启水下搅拌 器， 同时停止曝气或开启微量曝气， 进行缺氧混合搅 拌， 将此部分容积也改造成反硝化区， 强化脱氮。 3 通过以上两步改造， 针对不同水质情况， 一期 A2/O 反应池可按照 4 种模式运行， 分别为 a. 厌氧 / 缺氧 /好氧; b. 厌氧 /缺氧 /缺氧 /好氧; c. 缺氧 /好氧; d. 缺氧 /缺氧 /好氧。其中后两种是强化脱氮的运行 模式。 5. 3二期 UCT 反应池改造 1 通过墙体改造， 将池内厌氧到缺氧的廊道推 流形式改造成循环搅拌形式， 改善缺氧环境的水力混 合效果， 以利于脱氮。 2 同一期 A2/O 反应池改造方法一样， 改造厌氧 区为缺氧区， 按照 A/O 方式运行， 同时在好氧区第 1 条廊道内增加 3 台水下搅拌器， 进行缺氧搅拌并停止 曝气， 将其改造为反硝化区， 强化脱氮。 3 通过改造， 二期 UCT 反应池同样可针对不同 水质按照上述 4 种模式运行， 此外， 在需要强化除磷 功能时， 原设计的 UCT 工艺模式也可恢复运行。 5. 4化学除磷措施 生物池改造强化了脱氮功能， 但同时由于取消了 厌氧区因此也削弱了除磷功能， 为此， 需要在生物处 理之后增加化学除磷措施保证除磷效果， 化学药剂选 用聚合氯化铝 PAC ， 投加点选择在生物池出水堰之 后， 药剂投加后在二沉池内同步沉淀。 5. 5深度处理措施 生物部分改造之后， 需要增加深度处理措施进一 步去除 SS 和颗粒性的有机污染物。深度处理由絮凝 反应池和转盘过滤器池组成， 絮凝反应池由一期时已 废弃的接触消毒池改造而成， 结合化学除磷措施投加 2 环境工程 2010 年 4 月第 28 卷第 2 期 部分药剂絮凝反应再经转盘过滤器微过滤， 可进一步 提高处理效果。 5. 6紫外消毒池改造 由于在现状二沉池和紫外消毒池之间增加了絮 凝反应池和转盘过滤器池， 为满足水损增加的要求， 将紫外消毒池底垫层拆除， 降低消毒模块和池内水位 0. 9 m， 为上游构筑物留出水头空间， 同时增加灯管 数量提高杀菌效率。 5. 7污泥处理系统改造 生物处理系统每天排除污泥量13. 78 t DS ， 污 泥含水率以 99. 2 计。污泥处理系统由污泥浓缩 池、 污泥匀质池、 污泥回流泵房和脱水机房组成， 前三 者经复核处理均满足要求， 脱水机房内现配置 3 台带 式脱水机， 带宽2. 0 m， 每天工作约12 h可基本满足处 理要求， 负荷较高， 为此， 建议增加 1 台同型号脱水 机， 减少设备损耗。 5. 8新建厂内排水设施 厂区进水由厂外泵房提升直接送入细格栅前， 厂 区内部排水由一泵井收集后再提升至细格栅前， 现状 排水系统容量有限已无法满足新增构筑物排水的要 求， 因此， 在厂内新增 1 座排水泵房并改造部分管网， 主要收集提升转盘过滤器的反冲洗废水和脱水机的 冲洗废水。 6单体工艺设计 6. 1生物反应池 设计规模 2. 5 104m3/d， 共 2 座， 均在原池体基 础上 进 行 改 造， 平 面 尺 寸 55. 18 m 41. 93 m 一 期 、 57. 08 m 40. 98 m 二期 ， 有效水深4. 8 m， 水 力停留时间 10. 7 h 一期 、 10. 8 h 二期 ， BOD5污 泥负荷0. 074 kg/ kgd ， 泥龄13. 7 d， 设计污泥浓 度 4 000 mg/L，污 泥 产 率 系 数1. 06，需 氧 量 7 330 kg/d， 供气量166 m3/min， 每池新增潜水搅拌器 3 台， 叶轮直径 D 450 mm， 功率 N 3. 0 kW， 调节堰 门 1 套， 规格 B H 2 000 600， 带手动启闭机。 6. 2配水井 设计规模 2. 5 104m3/d， 共 2 座， 为现有构筑物 不做改造， 单池平面尺寸 7. 0 m， 通过堰门调节进入 各二沉池的水量。 6. 3二沉池 设计规模 1. 25 104m3/d， 共 4 座， 目前厂区内 已建， 单池平面尺寸 30 m， 有效水深 4. 5 m， 沉淀时 间 4. 0 h， 峰值表面负荷0. 99 m3/ m2h ， 每池各配 置刮吸泥机 1 台。 6. 4絮凝反应池 将一期接触消毒池改造成絮凝反应池， 平面尺寸 18. 0 m 12. 0 m， 有效水深 2. 7 m， 絮凝反应时间 16 min， 池内设 11 条廊道。 6. 5转盘过滤器池 新建 1 座， 设计规模 5. 0 104m3/d， 安装 3 套转 盘过滤器， 每套盘片数 20 片， 过滤孔径10 μm， 最大 过水量833 m3/h， 每套过滤器配套冲洗水泵 1 台， 流 量 Q 30 m3/h， 扬程 H 7. 5 105～ 8 105Pa， 功率 N 11 kW。 6. 6紫外消毒池 设计规模 5. 0 104m3/d， 现消毒池改造， 更换现 有紫外灯管 96 支， 再增加灯管 64 支， 单管功率 320 W， 配套新增镇流器柜 1 套， 水位控制溢流堰板 4 组， 其余设备继续利用。 6. 7脱水机房 现脱水机房内增加带式压滤脱水机 1 套， 带宽 2. 0 m， 功率 N 2. 25 kW。配套污泥螺杆泵、 冲洗泵、 空压机和加药装置各 1 套。 6. 8厂内排水泵房 新建厂内排水泵房 1 座， 地下式沉井结构， 平面 尺寸 8. 0 m 5. 0 m， 泵房内安装潜水提升泵 4 台， 2 大 2 小， 其 中 1 台 大 泵 备 用， 大 泵 单 台 流 量 Q 120 m3/h， 扬程 H 8 m， 功率 N 5. 5 kW， 小泵单台 流量 Q 60 m3/h， 扬程 H 9 m， 功率 N 4. 0 kW。 6. 9鼓风机房 现鼓风机房内已安装 5 台罗茨鼓风机， 4 用 1 备， 单台风量 Q 86. 67 m3/min， 升压 P 0. 061 MPa， 功率 N 132 kW， 经复核可满足处理要求。 其他构筑物如旋流沉砂池、 污泥浓缩池、 匀质池、 回流泵房和变电所等仍继续利用， 无需改造。 7运行效果 该污水处理厂经升级改造后， 目前已运行近半 年， 效 果 稳 定，根 据 日 常 检 测 结 果 显 示，出 水 ρ COD 、 ρ BOD5 、 ρ SS 、 ρ NH3-N 、 ρ TN和 ρ TP平 均 值 分 别 为 34，6，5，1. 3，10. 3和 0. 36 mg/L， 各项水质指标均达到 GB18918 － 2002 一 级 A 标准。 8设计特点 1 充分结合厂区现状条件和处理要求， 力求 下转第 20 页 3 环境工程 2010 年 4 月第 28 卷第 2 期 1进水; 2出水; 3去除率 图 6 SS 的去除效果 样会造成生物膜脱落。从图 6 可以看出， 系统稳定后 对 SS 的去除率基本保持在 95 左右， 出水 SS 平均 值为2. 2 mg/L， 达 GB18918 － 2002 的一级排放标准 10 mg/L ， 因此系统对 SS 具有良好的去除效果。 2. 4. 4对浊度去除效果的影响 膜生物工艺对废水浊度的去除主要是依靠附着 生物膜对悬浮物和胶体的物理截留作用以及吸附、 絮 凝和降解作用。由试验可知， 膜生物工艺的出水浊度 可控制在 0. 5NTU 以下。因此膜生物工艺对浊度具 有很好的去除效果。 3结论 1 折流生物膜工艺利用折流挡板与传统生物膜 工艺相结合， 在气水比为 3 ∶ 1 时， 最佳水力负荷为 0. 24 m3/ m2h ， 折流生物膜工艺对有机物、 氨氮、 SS 及浊度去除率分别为 89. 1 、 82. 28 、 95. 3 和 98. 2 ， 处理效果显著。 2 气水比是影响折流生物膜工艺处理效果的一 项重要参数， 该试验条件下较好的气水比为3∶ 1 ～5∶1; 考虑到实际工程中， 增加气水比将会增加运行费用， 建议工程中最佳气水比为 3∶ 1。 3 在 水 力 负 荷 适 宜 的 条 件 下 ［0. 18～ 0. 30 m3/ m2h ］ ， 进水有机物浓度越高， 出水有机 浓度也相应增加， 但总去除率基本保持稳定， 说明系 统在适当的水力负荷范围内具有良好的抗冲击负荷 能力。 参考文献 ［ 1］ Nichaiyasit S. 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