浮动填料工艺在沈阳西部污水处理厂的应用.pdf

浮动填料工艺在沈阳西部污水处理厂的应用 刘月 1 孙笙 2 张璐 3 1. 沈阳市市政工程设计研究院， 沈阳 110180;2. 沈阳市给排水勘察设计研究院有限公司， 沈阳 110005; 3. 沈阳西部污水处理厂， 沈阳 110142 摘要 利用浮动填料工艺对沈阳西部污水进行处理， 近期设计能力为 15 104m3/d， 分析总结了浮动填料工艺的原理 和工艺特点， 详细介绍了沈阳西部污水处理厂进出水水质、 工艺流程、 设计参数以及运行情况和技术经济指标， 表明大 规模污水厂采用浮动填料工艺， 有很多的优点和特点值得借鉴。 关键词 浮动填料工艺;工艺设计;特点 THE APPLICATION OF FLOATING MATERIAL PROCESS IN SHENYANG WESTERN WASTEWATER TREATMENT PLANT Liu Yue1Sun Sheng2Zhang Lu3 1. Shenyang Municipal Engineering Design and Research Institute， Shenyang 110180，China; 2. Shenyang Water Supply ＆ Drainage Prospecting Design Research Institute Co． ， Ltd． ， Shenyang 110005，China; 3. Shenyang Western Wastewater Treatment Plant， Shenyang 110142， China AbstractFloating material process is used to treat Shenyang western wastewater，the recent design capacity is 15 104m3/d． It is analyzed and summarized the principle and characteristics of the process． It is also described the quality of influence ＆ effluent process， design parameters and operating conditions， technical and economic indicators of this plant，which shows that large-scale wastewater treatment plant with floating filling process has many advantages and features that are worth learning． Keywordsfloat material process;design process;characteristic 沈阳西部污水处理厂位于铁西新区大埃金， 铁西 新区是中国“一五” 、 “二五” 时期集中投资重点建设 起来的以机电工业为主体、 国有大中型企业为骨干的 综合性重化工业基地。总面积126 km2， 人口 102 万。 根据沈阳市总体规划和铁西新区基础设施规划， 近期 2015 年规划总的污水量为 15 104m3/d， 远期 到 2025 年规划总的污水量为 20 104m3/d， 其中生 活污水占 70 ， 工业污水占 30 。 1污水厂规模 该污水处理厂建设分两期实施 一期设计规模 15 104m3/d， 二期设计规模 20 104m3/d。一期建 设用地 11. 1 104m2， 二期预留用地 6. 7 104m2。 该水厂一期工程于 2006 年初建设完成并投入运行， 处理达标水作为细河的景观用水， 彻底解决了细河的 污染问题。工程建设总投资 2. 25 亿元。 2污水处理厂工艺 2. 1污水处理工艺原理 浮动填料工艺是将活性污泥法和生物膜法融为 一体， 并运用浮动床的运行方式， 将生化处理工艺提 高到一个新的水平。该工艺主要在曝气池中， 按照容 积投加一定比例 15 ～ 30 的生物载体， 经过微 生物培养、 驯化， 在载体表面生长 1 ～ 2 mm厚的生物 膜， 其生物量大大超过活性污泥， BOD5容积负荷最大 可达 5 ～ 15 kg/ m3d 。由于载体随水流和气流上 下浮动， 与有机物和溶解氧频繁接触， 极大的提高了 微生物的吸附降解能力， 也提高了氧的利用率。 2. 2污水处理工艺特点 该工艺的主要特点是流程短、 污泥回流设施规模 小、 厂区占地面积少、 处理效率高、 出水水质稳定、 建 设和成本费用低。对于城市污水根据进水水质情况， 03 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期 一级处理构筑物可以不设初沉池， 曝气池中投加浮动 填料， 曝气池停留时间比普通活性污泥法短， 不但可 以缩小曝气池容积， 也可以减少回流污泥量， 同时二 沉池和曝气池可以一体化设计。由于构筑物比常规 污水处理工艺少， 所以在占地、 工艺设备、 工程建设投 资和水厂运行费用上较少。污泥处理采用机械离心 浓缩脱水， 全封闭运行， 对厂区不会造成二次污染。 污泥处置、 近期泥饼及沉渣采取运到垃圾填埋场卫生 填埋进行处置; 远期， 按照综合利用进行考虑。工艺 流程见图 1。 图 1污水处理工艺流程 3进水水质及排放标准 由于处理后污水所排入的细河水体为Ⅳ类水体， 污水处理厂设计出水水质执行 GB 189182002城 镇污水处理厂污染物排放标准 中的二级排放标准。 进水水质及排放标准见表 1。 表 1污水进水水质及排放标准 mg/L 项目 ρ BOD5 ρ CODρ SS ρ NH 4-N ρ TP 进水水质180470150315. 9 排放标准3010030253 处理程度 /83. 378. 7 8019. 449 4主要构筑物和设备及设计参数 污水处理构筑物按照两个系列布置设计。 4. 1粗格栅间 粗格栅最大设计流量为 Qmax 19. 5 104m3/d， 过栅流速 v 0. 9 m/s， 栅前水深 H 1. 5 m。设计 4 台回转式格栅除污机， 栅条间距为20 mm， 安装角度 α 75， 电机功率 N 2. 2 kW。设计 1 台螺旋式栅渣 压榨机， 电机功率为 N 3 kW。粗格栅采用液位差 和定时控制， 液位差大于20 cm开始运转。 4. 2进水提升泵房 泵房内设计 4 台潜水排污泵， 3 用 1 备; 每台泵 技 术 参 数 为Q 2 700 m3/h，H 15. 5 m，P 185 kW， 转速 n 980 r/min， η 82. 2 。 在泵房前池设计安装 1 套液位计， 其液位信号送 入 PLC， 由 PLC 根据不同水位开停不同机组。当前 池水位达到高水位时， PLC 发出报警信号; 当前池水 位达到最低水位时， 发出报警信号， 且全部停泵， 并设 浮球保护。 在水泵前池设在线 COD 和 BOD 分析仪、 悬浮物 浓度 SS 仪、 温度传感器。由于污水厂前池臭味较 大， 在泵站前池设计安装了一套除臭装置， 通过药液 化学作用与异味分子反应生成稳定无味物质。该装 置通过药液雾化喷淋装置除臭; 同时药液要求符合无 毒无害等卫生要求， 并有相关卫生检验报告。 4. 3细格栅间 最大设计流量 Qmax 19. 5 104m3/d， 过栅流速 v 0. 8 m/s， 栅前水深 H 1. 25 m。在曝气沉砂池的 进水渠道进水前端安装 6 台回转式细格栅， 每两台组 成 1 组; 共 3 组。栅条间距为3 mm， 安装角度 α 60， 电机功率 N 3. 0 kW。设计 1 台栅渣螺旋压榨 机， 电机功率 N 1. 1 kW。细格栅机采用液位差和 定时与远程控制方式。 4. 4曝气沉砂池 设计流量 Qmax 19. 5 104m3/d， 采用平流式曝 气沉砂池， 分 3 条廊道， 每条廊道宽 B 4. 4 m， 长度 L 21. 6 m， 有效水深 H 3 m， 停留时间 t 4. 3 min。 池上设有 1 座桁车式吸砂桥， 桥上自备 3 台气提砂 泵， 分别对应 3 条廊道， 用于吸砂。 在曝气沉砂池砂斗的一侧设有曝气管道， 曝气管 道上向外倾斜 45开孔为污水曝气。曝气沉砂池每 条廊道供气管路均设置有调节气量的阀门， 以便调节 流量。 在曝气沉砂池上设有消泡装置， 每两个喷头负责 一条廊道的消泡工作， 消泡喷头采用手动控制， 为防 13 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期 止污水中颗粒在进入曝气沉砂池前沉降， 在细格栅前 后进行空气搅拌; 设计 1 座分砂机房， 内设立式吸砂 泵、 反冲洗泵等。 4. 5浮动填料生化池 设计水量 Q 16. 5 10 4 m 3 /d， BOD 填 料 负 荷2 kg / m 3d ， 氨 氮 负 荷0. 4 kg / m3d ， 混 合 液污 泥 浓 度 NW 5 700 mg /L， BOD5污 泥 负 荷 LS 0. 188 kg / kgd ，BOD5容 积 负 荷 LV 0. 85 kg / kgd ， 回流比 R 10 ， 实际水力停留 时间ts 4. 07 h， 气水比为 7∶ 1。 生化池为半地下式矩形水池， 分为两个系列， 每 个系列分为 2 个廊道， 每个廊道宽10 m， 廊道净长度 110 m， 生化池有效水深7 m， 总高度8. 7 m。生化池 有效容积为30 800 m3内， 池内浮动填料的填充率为 池容的 25 ， 共需投入填料7 700 m3， 填料采用多孔 型球形高密度聚乙烯悬浮填料。每个系列的污水和 回流污泥进入生化池池首的进水区， 进水区内设置导 流墙， 污水和回流污泥在进水区内充分混合后分别进 入 2 个廊道， 每个廊道用隔墙分为 4 段， 每段曝气强 度和溶解氧量可自动调节。 每个系列的生化池设置 1 条供气干管， 布设于位 于 2 个廊道之间的空气廊道内， 供气干管由池首进入， 向池尾延伸， 支管上设手动蝶阀， 用于调节供气量。 4. 6二沉池 全厂共设 4 座直径 D 47 m， 中心进水， 周边出 水的辐流式沉淀池， 每座辐流式沉淀池的有效水深为 3. 5 m， 池内安装47 m全桥式周边驱动自动吸泥机 1 台， 污泥靠吸泥机吸至中心泥斗， 通过管道排至回流 污泥泵房， 经回流污泥泵的提升 10 回流至生化池。 浮渣通过排渣管排入池外的浮渣井。 4. 7鼓风机房 设计安装 8 台 6 用 2 备 离心式鼓风机， 单台鼓 风机设备参数为 Q 9 170 m3/h， 风压83 kPa， 风量 调节范围 30 ～ 100 ， N 240 kW。 鼓风机的运行主要通过溶解氧检测仪测得的含 氧量信号， 反馈到 MCP 主控制器内， 该信号与事先设 定的值进行比较， MCP 主控制器根据含氧量的要求 来控制每台鼓风机风量， 通过调整风机的转速， 满足 总流量的要求。 4. 8加氯消毒 污水厂设计采用加氯消毒， 为保证氯气消毒效 果， 使处理后水与氯气充分混合接触， 在二沉池后设 置加氯接触池。 加氯接触池设计按氯气与污水的接触时间 包 括接触池后污水在管渠中流动的全部时间 采用 30 min计， 并保证剩余氯≥ 0. 5 mg/L。污水在接触 池内的水流速度为 V 0. 15 m/s。为防止短流， 池内 设置 8 个廊道， 并设置积水坑、 潜水泵和闸门， 以便清 空池时排水用; 接触池出水方式采用矩形非淹没式出 水堰。 为加强氯气的扩散效果， 在接触池前设置混合 井， 井内安装氯气扩散器。 设计 1 座加氯间， 设置 20 个吨级氯瓶， 满足15 d 的氯瓶贮藏量。其中每 5 个氯瓶为 1 个工作组， 经压 力切换装置切换到备用工作组。氯气经过滤器滤去 杂质后， 经蒸发器至加氯机， 经加氯机调节将加氯量 调至设计加氯量。由真空调节器将气源送出的氯气 进行正压到负压的转换， 使氯气在负压状态下被输送 至水射器。水射器将真空状态的氯气与增压水充分 混合后， 投加至加氯接触池。 为防止氯气泄露， 在置氯瓶工作间内氯瓶出口 处， 设 有 地 沟 上 盖 玻 璃 钢 格 板收 集 氯 气， 并 被 1 000 kg/h的 漏 氯 吸 收 仪 吸 收。在 加 氯 间 内 设 置 BT35- 11 型轴流风机， 由于氯气比空气重， 轴流风机 轴心距室内地面350 mm。氯瓶工作间内选用电动单 梁悬挂式起重机。 4. 9回流污泥泵房和剩余污泥泵房 回流污泥泵房内共设置 3 台潜水排污泵 2 用 1 备 。设计流量为165 000 m3/d; 污泥回流比 R 10 ， 污 泥 回 流 量 为 16 500 m3/d; 剩 余 污 泥 量 为 2 561 m3/d。 为了控制回流污泥泵的运行， 在每台水泵的出口 管道上设置 1 个电动对夹式蝶阀。 剩余污泥泵房设置 2 台潜水排污泵 1 用 1 备 。 4. 10污泥浓缩脱水间 污泥浓缩脱水机设计 3 台 2 用 1 备 卧螺离心 机， 采用污泥直接脱水 浓缩脱水一体机 的卧螺离 心机。设备全天24 h连续运行。在储泥池内还设有 泥位计和 SS 显示计， 以控制液位和污泥螺杆泵的输 出流量。处理量 54 m3/h， 出口污泥含量 泥饼干度 ≥22 ， 电机功率 N 45 kW; 离心机为全封闭式结 构， 在正常操作情况下， 不会由于污泥、 水、 异味的溢 出而污染车间。 为防止冬季泥饼冻结， 且考虑泥饼运输车停放， 23 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期 在脱水机房旁设泥饼装运车间， 平面尺寸为15 m 7. 4 m， 泥饼装运间内设置采暖。 5栅渣和污泥的最终处置 粗格栅和细格栅拦截的栅渣经过压榨进行打包， 与经过脱水的污泥同时， 近期运送到沈阳老虎冲垃圾 填埋场进行填埋处理， 远期污泥的处置考虑综合利用。 6设计特点和经验总结 6. 1城市污水可以不设初沉池 通过已经建设和借鉴国外的先进经验， 并通过该 水厂的运行可知 对于城市污水处理厂， 采用浮动填 料工艺; 一级处理不设初沉池是完全可行的， 同时还 可以保证碳源。但是在细格栅设计选型上， 必须控制 格栅栅隙， 一般栅隙控制在 1. 5 ～ 3 mm。目的是防止 比较大的颗粒污物进入浮动填料生化池， 堵塞填料。 6. 2曝气池的容积比普通曝气池小 对于添加浮动填料的曝气池， 反应池内呈悬浮状 态的 MLSS 及附着于载体上的 MLSS 两部分微生物组 成了污水二级处理的生物反应系统。混合液浓度比 普通活性污泥法、 A/O、 A2/O 等高， 一般混合液浓度 为5 000 mg/L以上， 水力停留时间短， 所以曝气池的 容积比普通活性污泥法、 A/O、 A2/O 等曝气池小， 节 省了曝气池的土建投资。 6. 3曝气器 生化反应池的曝气器一般选用盘式微孔曝气器， 本次选用通气量和使用面积大， 安装简便， 氧利用率 高， 使用寿命长的管式微孔曝气器。提高了整个曝气 系统工作的安全稳定性， 解决了使用盘式微孔曝气器 易堵塞， 老化的问题; 同时由于氧利用率高， 也节约了 运行费用。由于维护量小， 使用寿命长; 所以， 综合投 资费用较省。 6. 4污泥回流量小 采用浮动填料工艺， 曝气池中的混合液浓度增 大; 回流污泥量比普通活性污泥法、 A/O、 A2/O 等低。 一般满 足 脱 氮 要 求 的 污 水 处 理 工 艺 的 回 流 量 为 100 ～ 200 ， 而浮动填料工艺的污泥回流量只有 10 ～ 20 ， 所以整个污水厂的污泥回流量降低， 设 备和土建工程的费用比 A/O、 A2/O 等都低。 7运行效果 该污水处理厂 2007 年正式投产运行以来， 处理 效果良好。2010 年 17 月对水厂的水量和水质监 测可 知， 当 进 水 流 量、 ρ COD 、 ρ BOD5 、 ρ SS 、 ρ NH 4 -N 、 ρ TP 、 pH、 温度平均值分别为 13. 76 104m3/d、279. 4 mg/L、116 mg/L、111 mg/L、 26. 1 mg/L、 3. 9 mg/L、 7. 1、 16. 4 ℃ 时， 出水ρ COD 、 ρ BOD5 、 ρ SS 、 ρ NH 4 -N 、 ρ TP 、 pH、 温度平均 值 分 别 为 43. 5 mg/L、11. 2 mg/L、10. 3 mg/L、 18. 7 mg/L、 1. 0 mg/L、 7. 2、16. 9 ℃ ， 优于设计达标 标准。特别是在 1、 2 月份冬季进水温度为11. 9 ℃ 和 12. 9 ℃ 时均能达到设计标准， 处理每吨水的平均电 耗为0. 19 kWh。 从目前水厂的运行来看， 出水完全符合设计要 求， 通过以上的总结和经验分析可以看到， 在规模大 的污水厂采用浮动填料工艺， 有较多的优点和特点值 得借鉴。 作者通信处刘月110180沈阳市浑南新区郎云街 河畔新城 235 号 121 单元 E- mailly199065 sina． com 2010 － 12 － 03 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 环保科技 泡沫玻璃泡沫玻璃 泡沫玻璃因其具有重量轻、 导热系数小、 吸水率小、 不燃烧、 不霉变、 强度高、 耐腐蚀、 无毒、 物理 化学性能稳定等优点， 被广泛应用于石油、 化工、 地下工程、 国防军工等领域， 能达到隔热、 保温、 保冷、 吸音之效 果， 另外还广泛用于民用建筑外墙和屋顶的隔热保温。随着人类对环境保护的要求越来越高， 泡沫玻璃将成为 城市民用建筑的高级墙体绝热材料和屋面绝热材料。泡沫玻璃以其无机硅酸盐材质和独立的封闭微小气孔汇 集了不透气、 不燃烧、 防啮防蛀、 耐酸耐碱 氢氟酸除外 、 无毒、 无放射性、 化学性能稳定、 易加工而且不变形等 特点， 使用寿命等同于建筑物使用寿命， 是一种既安全可靠又经久耐用的建筑节能环保材料。 33 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期