万博在线登录注册 設計案例 | 氧化溝工藝万博在线登录注册廠如何實現低成本升級改造

2021-01-16  來自: 万博在线登录注册 瀏覽次數:344

本文介紹某 万博在线登录注册廠 氧化溝 脫氮 工藝 的低成本改造案例,和大家探討一下如何在不停水、施工周期短、投資費用低的條件下,對 污水廠 實施臨時性改造。

氧化 溝工藝具有運行成本低、管理方便、 万博在线登录注册 流程簡單、抗沖擊負荷強等優點,應用廣泛,在城鎮處理廠中占比約20%。

近年來,各地對 污水 排放提出了更高要求,污 水處理 廠出水需要滿足一級A甚至更高 標準 。然而氧化溝在實際運行過程中,由于采用轉刷、轉碟、倒傘曝氣裝置進行表面充氧曝氣,易造成溝內 污泥 淤積、充氧效率低,且氧化溝體內沒有獨立的 缺氧 區域,導致硝化效果不理想,脫氮效率不穩定。

很多早期建設氧化溝的工藝的万博在线登录注册廠,在現狀運行條件下的已經無法滿足一級A標準,亟需升級改造。

打破重來或者整體搬遷都會浪費很大的人力物力,如何找到一種低成本、高1效、快捷的改造技術顯得尤為關鍵。

01 項目 概況

該万博在线登录注册廠規劃總設計處理規模為3.0×104 m3/d,服務面積為9.32 km²,服務人口約14萬人,主要收集服務范圍內居民生活污水、少量類似生活污水 水質 的工業 万博在线登录注册 以及初期雨水。

一期于2003年8月建成投運,建成處理規模為2.0×104 m3/d,采用改良型氧化溝處理工藝。其中,廠內提升泵站、粗格柵、細格柵按3.0×104 m3/d一次建成,改良型氧化溝、 二沉池 、接觸消毒池按2.0×104 m3/d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)的一級B 標準。万博在线登录注册廠尾水經管道排入長江,污泥經脫水后運輸至當地水泥廠焚燒處置。

氧化溝

02 改造前氧化溝

氧化溝有2組,單組處理能力為1.0×104 m3/d,池容為6 336 m3,4條溝。單溝寬為6.0 m,深度為4.0 m,長度為70.0 m,水力停留時間為15 h。

單組氧化溝配備3臺倒傘式表曝設備,單機裝機容量為55 kW,充氧能力為71~107 kg O2/h。每組氧化溝配備2臺潛水推流器,單機裝機容量為4.0 kW。

氧化溝

03 水量出現超負荷

由于污水收集采用截留式合流制方式,2017年全年實際處理水量在0.68萬~3.45萬m³/d,進廠水量波動較大。全年平均日處理水量為2.12萬m³/d,平均負荷率為106%,該万博在线登录注册廠已處于超負荷運行狀態。

據統計,2017年超負荷運行天數為209 d。超負荷運行縮短了污水在氧化溝和二沉池的停留時間,出水超標風險增大;同時,進水水量超過設計處理水量時,易造成配套管網溢流,增加了 水體 環境污染的風險。

04 部分指標無法穩定達一級A標準

氧化溝

污水廠各項出水指標均能達到一級B排放標準,如果參照一級A標準排放, TN 、NH3-N、TP無法穩定達標。TP的去除可通過在曝氣池出口增加 除磷 劑用量保證出水TP達標。因此,TN、NH3-N的達標問題成為升級的重1點。

(1)NH3-N不達標問題——曝氣量不足

好氧 環境下,硝化菌將NH3-N氧化成硝態氮。但是由于表曝設備充氧效率較低,在超負荷運行情況下,需要更大的曝氣量確保 微生物 對污染物的分解。因此,NH3-N不達標主要是因為曝氣量不足。

如每組氧化溝內3臺倒傘式表曝設備全開,增加曝氣量,在一1定程度上可提高NH3-N的去除效果,但在實際運行過程中,表曝設備全開縮短了缺氧環境的停留時間,不能保證出水TN達標,同時曝氣過量會導致污泥解絮和過度氧化,易造成其他出水指標波動。

(2)TN不達標問題——脫氮容積不足

氧化溝未設置獨立的缺氧區,無法形成反硝化菌適宜的脫氮環境,導致 脫氮效果 差。根據現場 溶解氧 濃度分析,氧化溝內實際運行的工藝流程為“ 厭氧 —好氧—缺氧”,氧化溝大部分區域為好氧段,僅在氧化溝出水口之后形成小段缺氧段,缺氧段有效容積約960 m³,停留時間約2.3 h,脫氮容積嚴重不足。氧化溝的進水和 外回流 污泥經過厭氧區后直接進入好氧段,污水在好氧階段降解 COD BOD ,同時發生硝化作用,然后再進入缺氧段,在缺氧段發生反硝化作用,此時污水中的 碳源 已經較少,滿足不了反硝化作用對碳源的需求。即使通過投加碳源和工藝調控,TN均無法實現穩定達標,再加上該廠處于超負荷運行,污水在生化池的停留時間減小,TN的處理效率進一步降低。

05 改造方案

鑒于該廠氧化溝無獨立缺氧區,在應對超負荷運行時,即使通過優化工藝控制方式也不能滿足TN和NH3-N同時達標排放。5年內該廠將面臨拆遷,如實施 提標改造 工程,建設周期長、投資成本高,后期拆遷后會造成資產浪費。同時,當地政府已制定相應方案對該廠多余污水進行分流,但短期內超負荷運行情況不會得到解決。為此,本著改造周期短、投資省、運行成本低、管理難度小的原則,在充分利用原廠構建筑物和設施,以及確保施工期間不影響万博在线登录注册廠正常運行的基礎上,選擇切實可行的改造方案。本次改造的重1點為新增缺氧池、在氧化溝內新增曝氣裝置,同時加大除磷劑用量并優化 運行參數 ,確保出水達標排放。

(1)新增缺氧池

該廠二期預留用地現有約3 000 m³的万博在线登录注册池,万博在线登录注册池工藝尺寸:L×B×H=39.0 m×29.0 m×3.0 m,為增大缺氧區停留時間,將該万博在线登录注册池改造為缺氧池,可增加3.6 h缺氧停留時間。同時,改造原有污泥泵房,將污泥泵房剩余污泥混合液以自流方式進入缺氧池,高濃度污泥混合液在缺氧池中進行反硝化脫氮后,最終采用提升泵將脫氮后的混合液泵送至生化系統,補充生化系統 污泥濃度 。為確保混合液在缺氧池內均勻混合,防止沉淀,新增潛水推流器4個,單機裝機容量為4.0 kW,提升泵2臺,N=30 kW,H=15 m,Q=400 m³/h。

(2)新增曝氣裝置

鑒于超負荷運行導致充氧不足,影響出水NH3-N指標,擬在每組氧化溝3#表曝機所在溝渠內,安裝管式曝氣裝置,增加好氧段容積,增大系統充氧能力。每組氧化溝配備MS70型號薄膜管式微孔曝氣器30個,曝氣管間距為1.0 m,羅茨鼓風機2臺(每組氧化溝1臺),N=22 kW,Q=13.23 m³/min。曝氣管安裝方法:將2塊角鋼用膨脹螺絲固定在氧化溝池壁作為支架(2塊角鋼之間預留縫隙),曝氣管兩端采用DN15不銹鋼管連接成U型管,U型管沿著氧化溝池壁角鋼支架縫隙插入池底,這種曝氣管安裝方法可實現不停水安裝,具有安裝方便、維修便利等特點。

氧化溝

06 改造后運行效果

該廠通過新增缺氧池和曝氣裝置改造后,優化了運行模式,氧化溝內開啟曝氣機2#、曝氣機3#和底部曝氣裝置進行曝氣,氧化溝內形成了厭氧—缺氧—好氧的運行模式,同時針對進水水質水量波動情況,靈活調整曝氣機1#設備的運行時間,保證好氧段末端溶解氧在2.0 mg/L以上以提高硝化效果。

污泥泵房的高濃度剩余污泥流入缺氧池,反硝化進一步脫氮,脫氮后的污泥提升至氧化溝以補充生化池所需污泥,在保證處理效果和降低能耗的同時,回流污泥量控制在50%~80%。根據季節性變化,將氧化溝污泥濃度控制在3 500~6 000 mg/L,控制泥齡為18~22 d, 冬季 污泥活性較差,可適當提高 活性污泥 濃度和泥齡。

改造前,氧化溝出口硝態氮和NH3-N的濃度分別為8.68、2.69 mg/L。新增曝氣裝置提高系統的充氧能力后,氧化溝出水NH3-N大幅度降低,氧化溝出口NH3-N平均濃度為0.78 mg/L。新增缺氧池后,污泥泵房的高濃度剩余污泥流入缺氧池,由于污泥泵房的溶解氧較低,流入缺氧池后能形成良好的缺氧環境,在未額外投加碳源的缺氧環境下,高濃度的微生物利用內源反硝化進一步脫氮,缺氧池出口硝態氮濃度降低至0.8 mg/L,脫氮較徹1底。脫氮后的污泥提升至氧化溝厭氧區,一方面,補充了生化池中的污泥濃度;另一方面,饑餓狀態的污泥進入氧化溝后,能快速吸附進水中的污染物,提高了污染物的處理效果。改造后的氧化溝出口硝態氮平均濃度為7.28 mg/L,較改造前降幅為16.13%。

改造后,硝態氮和NH3-N濃度均有不同程度的降低,出水TN由原來的12.44 mg/L降低至9.66 mg/L。

氧化溝

07 改造效益

本次改造在充分利舊的基礎上,新增提升泵2臺、羅茨風機2臺、潛水推流器4臺、MS70曝氣管60根、管道等,改造污泥泵房及外回流管道。改造總費用為80.1萬元(其中,設備及管道改造費用為72.08萬元,其他費用為8.02萬元),比整個工程提標改造可節約投資約1 400萬元,與同類改造項目相比節約投資593.46萬元。同時本次改造可在未停水條件下進行施工,施工周期短(約30 d),對廠內生產無影響。


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