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MBBR+磁混凝高效沉淀磁分離機工藝用于污水處理廠提標改造

發表時間: 2019-10-09 09:24:15

作者: 江蘇清寧環境工程有限公司

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本項目深度處理的主要去除對象為TP和SS,化學除磷和過濾是污水廠一級A提標工程常用的深度處理技術。

摘要:鹽城城東污水處理廠原設計采用AAO工藝,出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)中的一級B標準,提標改造工程要求出水水質執行一級A標準。通過生物處理系統的仿真模擬分析,把3座AAO生物反應池改造為MBBR池,以實現充分硝化、反硝化;采用磁混凝澄清池去除TP及SS;對全廠散發臭氣的構筑物采用玻璃鋼加蓋,除臭采用土壤法。工程總投資約為7000萬元,單位經營成本增加0.22元/m3。工程投運后取得了較好的處理效果,MBBR+磁混凝工藝輔以土壤除臭技術對我國污水廠提標改造工程具有較好的借鑒意義。

本文作者:熊建英(1970-),女,江西南昌人,碩士,高級工程師,第五設計研究院副總工程師,主要從事城鎮污水處理、再生水回用、工業廢水處理、垃圾滲濾液處理、餐廚垃圾處理工程設計及研究工作。

鹽城市城東污水處理廠服務范圍為東至通榆運河、西至串場河、南至贛江路、北至新洋港,總服務面積為30.5 km2,另外接納來自鹽城經濟技術開發區印染企業預處理后的工業廢水(約為2×104 m3/d),污水廠占地約124.8畝。污水處理廠總設計模為10×104 m3/d,分三期建設,一、二期設計處理能力各為2.5×104 m3/d,三期為5×104 m3/d。一、二、三期現狀工藝均為:原生污水→粗格柵進水泵房→細格柵曝氣沉砂池→AAO生物反應池→二沉池→接觸消毒池→出水泵房。原設計出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)中的一級B標準,尾水排入新洋港。污水處理關鍵構筑物生物反應池的總水力停留時間為9.5h,有效水深為5.2m,實際運行結果顯示出水水質基本能穩定達到一級B標準。為實現江蘇省環保廳節能減排目標,城東污水處理廠于2014年啟動了提標改造工程,2016年12月底提標改造工程投產運行。

01

設計水量水質

提標改造之前(2013年—2014年),城東污水處理廠旱季處理水量約為(6.0~6.5)×104 m3/d,其中一、二期實際處理水量約為(3~3.5)×104 m3/d,三期實際處理水量約為(2.5~3.0)×104 m3/d,雨季時污水處理量可達10×104 m3/d以上。根據污水處理廠服務范圍內的地塊發展及污水管網建設情況,確定提標改造工程設計規模為10×104 m3/d。

 

提標改造之前,污水處理廠實測進水COD為150~400 mg/L、BOD5為76~145 mg/L、SS為67~190 mg/L、氨氮為17~30 mg/L、總氮為20~40 mg/L、總磷為2.25~4.9 mg/L,不同保證率下的實測進水水質如表1所示。

    表1 提標改造前實測進水水質          mg·L-1

項目
原設計
進水水質
80%
保證率
85%
保證率
90%
保證率
COD
400
343
353
370
BOD5
200
109
111
117
SS
250
189
190
237
NH3-N
30
23.2
24
25.7
TN
40
32.3
32.7
35.5
TP
3
4.36
4.54
4.8


由表1可以看出, 進水COD、SS、NH3-N、TN等指標接近原設計值,B/C值偏低(僅為0.32),TP比原設計值要高。本次提標改造工程設計進水水質除TP調整為5 mg/L外,其余水質指標維持原設計值,出水水質執行GB 18918—2002中的一級A標準,主要水質指標如表2所示。

表2 設計進出水水質指標            mg·L-1

項目
設計進水水質
設計出水水質
COD
400
50
BOD5
200
10
SS
250
10
TN
40
15
NH3-N
30
5(8)*
TP
5
0.5
pH
6~9
6~9
   注:括號外為水溫>12時的控制指標,括號內數值為水溫≤12時的控制指標。

02

提標改造工程技術方案分析

2.1生物處理系統仿真模擬

污水處理廠原設計生物反應池的停留時間為9.8~10.8 h,由于尚未滿負荷運行,實際停留時間約為13.8 h,在這樣的運行工況下各項污染物指標取得了較好的去除效果,實測出水水質如表3所示。

 表3 提標改造前實測出水水質表          mg·L-1

項目
原設計出水水質
實測出水水質
80%保證率
90%保證率
平均
COD
60
42.1
44.3
43.2
BOD5
20
9.7
10.1
9.9
SS
20
11.5
12.9
12.2
NH3-N
8(15)
5.5
8.9
7.2
TN
20
12.6
15.5
14.1
TP
1.5
1.12
1.26
1.19

當污水廠達到滿負荷運行時,現狀生物處理系統對COD、NH3-N、TN的去除效果是否能滿足排放要求,這是提標改造工程需考慮的內容。本項目的設計采用污水處理數學仿真模型(ASM2D)模擬對有機物的去除過程,硝化、反硝化過程,釋磷、吸磷過程。生物反應池的工藝參數如表4所示,模擬的進出水水質如表5所示。

表4  生物反應池工藝設計參數

一期工程
二期工程
總停留時間/h
9.8
厭氧時間 /h
1.66
缺氧時間 /h
1.66
好氧時間 /h
6.5
溶解氧濃度 /mg·L-1
2.0
污泥回流 /%
50~100
內回流比 /%
100~300
二沉池平均流量負荷 /m·h-1
1.02
三期工程
總停留時間/h
10.8
厭氧時間 /h
1.78
缺氧時間 /h
1.78
好氧時間 /h
7.3
溶解氧濃度 /mg·L-1
2.0
污泥回流 /%
50~100
內回流比 /%
100~300
二沉池平均流量負荷 /m·h-1
1.06

由圖1可以看出,在設計水質條件下,現狀生物處理系統的處理能力為(6.5~7.0)×104 m3/d,即污水處理廠總水力停留時間應該不低于14.0 h。由圖2可以看出,在設計水量水質條件下,一、二期工程生物反應池污泥濃度控制在6.0 g/L,三期工程生物反應池污泥濃度控制在5.0 g/L方能保證硝化效果。

 

根據仿真模擬分析,可行的技術方案是采取工程措施提升污水處理系統的污泥濃度,包括:(1)對回流污泥進行預濃縮,提升系統的污泥濃度至5~6 g/L;(2)在現有生物處理系統內投加懸浮填料,通過生物膜彌補活性污泥量的不足;(3)采用膜分離替代二沉池,使系統的污泥濃度維持在5~6 g/L以上。根據進水水質特點、出水水質要求以及污水處理廠現狀用地緊張情況,本著充分利用現有設施進行挖潛改造的原則,提標改造工程推薦采用投加懸浮填料方案,即污水二級處理采用活性污泥-生物膜復合工藝(MBBR)。

 

2.2深度處理方案分析

本項目深度處理的主要去除對象為TP和SS,化學除磷和過濾是污水廠一級A提標工程常用的深度處理技術?;瘜W除磷工藝大多采用高效沉淀池,過濾工藝有砂濾池、纖維濾池、濾布濾池等?;谡嫉孛娣e少、運行管理方便等優點,“高效沉淀池+濾布濾池”組合工藝在污水處理廠的應用較為普遍。高效沉淀池出水SS一般小于20 mg/L,穩定在10 mg/L以下有一定困難,通過濾布濾池進一步去除SS。在實際運行中發現往高效沉淀池投加助凝劑PAM后,濾布濾池很容易發生粘堵現象,不加PAM,高效沉淀池的化學藥劑投加量大、絮體沉降性能不佳。磁混凝工藝從污染物去除效果、節省用地等方面要優于常規的高效沉淀池,通過調研磁混澄清池在其他類似污水廠的運行情況,在正常情況下磁混凝澄清池出水SS可達到≤5 mg/L,即便在單組檢修工況、另一組處理量加倍時,也能保障出水SS≤10mg/L。鑒于本項目用地緊張,不具備建砂濾池、纖維濾池的條件,設計采用磁混凝技術除磷、除SS。

 

磁混澄清池構造如圖3所示。

03提標改造核心工藝方案設計

3.1生物反應池工藝參數及布置

基于設計進水水質和排放指標的限值,生物反應池出水COD、BOD5、NH3-N和TN應分別控制在50、10、5、15 mg/L以下方能確保經深度處理后的出水穩定達標,因此生物反應池關鍵污染物去除指標為COD、BOD5、NH3-N和TN。

 

一、二期生物反應池原設計為8條好氧廊道,三期生物反應池原設計為6條好氧廊道。根據一、二、三期工程生物反應池現狀工藝布置及本項目的處理目標,確定生物反應池改造為MBBR池的方案如下:將一、二、三期生物反應池的第1條廊道設計為交替區,內設潛水攪拌器和微孔曝氣器,正常情況下采用好氧模式運行,脫氮能力不足時改為缺氧模式運行。一、二期生物反應池的第6、7條廊道設計為MBBR區,三期生物反應池的第4、5條廊道設計為MBBR區,合計投加比表面積為620 m2/m3的懸浮填料約為3 090 m3,填料體積占MBBR區池容比例為30%~40%。MBBR區的充氧采用微孔曝氣器,填料硫化采用穿孔曝氣管;在兩個廊道之間的隔墻兩端開連通孔,通過潛水推流器使懸浮填料在兩個廊道之間循環運動

3.2磁混凝澄清池工藝參數及布置

二沉池出水經泵提升后進入磁混凝澄清池,提升泵房與磁混凝澄清池合建。提升泵房設4臺潛水軸流泵,經提升后的污水經配水井依次流入第一格反應池、第二格反應池、第三格反應池、澄清池,出水匯流至接觸消毒池?;炷齽┩都釉诘谝桓穹磻?,磁粉投加在第二格反應池,助凝劑投加在第三格反應池,澄清池的沉淀污泥回流至第二格反應池,排出系統的化學污泥經磁分離機回收磁粉后排至儲泥池。


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MBBR+磁混凝高效沉淀磁分離機工藝用于污水處理廠提標改造
本項目深度處理的主要去除對象為TP和SS,化學除磷和過濾是污水廠一級A提標工程常用的深度處理技術。
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