水处理UASB工艺仿真.doc

上海环境学校环保水处理实训室仿真软件 UASB 工艺 使 用 手 册 (教师 /学员 二零零八年十月二十四日目 录一, 工艺流程简介 . 3 1, 工作原理 . 3 2, 工艺简介 . 4 3, 装置流程说明 . 5二, 设备列表 . 11三, 操作规程 . 13 1, 正常开工 . 13四, 事故设置一览表 . 14 1, 正常工况巡视(五级 :. 14 2, 颗粒污泥物理状态观察(五级 . 15 3, UASB日常管理(五级 . 15 4, 正常工况巡视(四级 :. 16 5, 调整来水 pH 值(四级 . 16 6, 配水不均造成 2个 UASB 反应器跑泥(四级 :. 16 7, 控制 UASB 反应器温度(四级 :. 17 8, 初次启动问题(三级 :. 17 9, 初次启动第二阶段异常问题(三级 :. 17五, 仿 DCS 系统操作画面和培训内容 . 18 1流程图画面 . 18 2UASB 工艺流程图 . 18 3培训内容一览表 . 22一,工艺流程简介1,工作原理污水简介污水中的污染物质,按化学性质可分为有机物与无机物;按存在形式可分为悬浮状态与溶解 状态。悬浮固体(英文缩写 SS 或叫悬浮物,由有机物和无机物组成,故悬浮固体又可以分为挥 发性悬浮固体(或叫灼烧减重和非挥发性悬浮固体(或叫灰分 。把悬浮固体放在马福炉中灼烧 (温度为 600 ,所失去的重量称为挥发性悬浮固体;残留的重量称为非挥发性悬浮固体。生活 污水中,前者约占 70%,后者约占 30%。溶解固体(英文缩写 DS 或叫溶解物,也是由有机物与 无机物组成。生活污水中的溶解性有机物包括尿素、淀粉、蛋白质、洗涤剂等;溶解性无机物包 括无机盐(胺盐、磷酸盐等 ,氯化物等。溶解固体的浓度与成分对污水处理方法的选择(如生物 处理法,物理化学处理法等及处理效果产生直接的影响。由于城市生活污水中含有大量的漂浮物、悬浮物(SS 等有机和无机污染物质。因此,在排 放前,必须对城市生活污水进行物理、化学和生物处理,使出水水质达到国家规定的排放标准。污水的物理处理法的去除对象是漂浮物和悬浮物质。其处理方法可分为筛滤截留法(设备有 筛网、格栅、微滤机等 、重力分离法(设备有沉砂池、沉淀池、 SBR 池等 、离心分离法(设备 有离心机、旋流分离器等等。污水的生物处理法包括活性污泥法和生物膜法等。活性污泥处理系统的新工艺包括氧化沟、 间歇式活性污泥处理系统(SBR 和 AB 法等。格栅栅格由一组平行的金属栅条或筛网制成,安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理 厂的端部,用以截留较大的悬浮物或漂浮物,如纤维、碎皮、毛发、木屑、塑料制品等,以便减 轻后续处理构筑物的处理负荷,并使之正常运行。被截流的物质称为栅渣。沉淀污水中的悬浮物质,可以在重力的作用下沉淀去除。这是一种物理过程,简便易行,效果良 好,是污水处理的重要技术之一。沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒(如泥砂、煤渣等 。沉砂池一般设于泵站、倒虹管 前,以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损;也可设于初次沉淀池前,以减轻沉淀池负荷及改善 污水处理构筑物的处理条件。常用的沉砂池有平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池等。沉淀池按工艺布置的不同,可分为初次沉淀池和二次沉淀池。初次沉淀池是一级污水处理厂 的主体处理构筑物,或作为二级污水处理厂的预处理构筑物设在生物处理构筑物的前面,处理对 象是悬浮物质(约可除去 40% 50% ,同时可以去除部分 BOD 5(约可除去 20% 30%的 BOD 5, 主要是悬浮性 BOD 5 ,可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其 BOD 5负荷。初次沉淀池中的 沉淀物质称为初次沉淀污泥;二次沉淀池设在生物处理构筑物(活性污泥法或生物膜法的后面, 用于沉淀去除活性污泥或腐殖污泥 (生物膜法脱落的生物膜 , 它是生物处理系统的重要组成部分。 沉淀池按池内水流方向的不同可分为平流式沉淀池、辐流式沉淀池和竖流式沉淀池。UASB上流式厌氧污泥床 (Upflow Anaerobic Sludge Blanket, UASB , 已成为应用最广泛的厌氧处理 方法。UASB 反应器在运行过程中,废水以一定的流速自反应器的底部进入反应器,水流在反 应器中的上升流速一般为 0. 51.5m/h,多宜在 0.60.9之间。水流依次流经污泥床,污泥 悬浮层至三相分离器及沉淀区。UASB 反应器中的水流呈推流形式,进水与污泥床及污泥悬浮 层中的微生物充分混合接触并进行厌氧分解。厌氧分解过程中产生的沼气在上升过程中将污 泥颗粒托起。由于大量气泡的产生,即使在较低的有机负荷和水力负荷的条件下也能看到污 泥床的明显的膨胀。随着反应器产气量的不断增加,由气泡上升所产生的搅拌作用,从而降 低了污泥中夹带气泡的阻力,气体便从污泥床内突发性地逸出,引起污泥床表面呈沸腾和流 化状态。 反应器中沉淀性能良好的颗粒状污泥则处于反应器的下部形成高质量浓度的污泥床。 随着水流的上升流动,气、水、泥三相混合液(消化液上升至三相分离器中,气体遇到反 射板或挡板后折向集气室而被有效地分离排出。污泥和水进入上部的静止沉淀区,在重力作 用下泥水分离。由于三相分离器的作用,使得反应器混合液中的污泥有一个良好的沉淀、分 离和絮凝的环境,有利于提高污泥的沉降性能。反应器中存在高质量浓度的以颗粒状形式的高活性污泥。这种活性污泥是在一定的运行 条件下,通过严格控制反应器的水力学特性以及有机污染物负荷,经过一段时间的培养而形 成的。UASB具有运行费用低、投资省、效果好、耐冲击负荷、适应 pH 和温度变化、结构简单 及便于操作等优点, 应用日益广泛。 UASB 反应器的特色主要体现在反应器内颗粒污泥的形成, 使反应器内的污泥浓度大幅度提高, 水力停留时间因此大大缩短, 加上 UASB 内设三相分离器 而省去了沉淀池,又不需搅拌和填料,从而使结构也趋于简单。UASB 适用于高浓度有机污染物废水处理。2,工艺简介本工艺污水处理量为 6000m 3/d, 原污水水质见表 1, 处理厂出水水质标准见表 2。 SBR 池运行 参数见表 3。表 1 原污水水质:水质指标 悬浮物(SS 总磷浓度(mg/L 125表 2 处理厂出水水质标准(达到国家二级排放标准(GB18918-2002 水质指标 COD cr 5悬浮物(SS 总磷 pH浓度(mg/L 12 1括号外数值为水温12,括号内数值为水温 12。表 3 UASB反应器运行参数UASB 反应器运行参数(1 反应器内 BOD 容积负荷:8kg/(m3d(2 UASB 水力停留时间 30h(3 UASB 厌氧反应器温度 3537(4 UASB 厌氧反应器污泥浓度 40000mg/L(5 污泥回流 0.3(6 脱气器 真空度 660102Pa(7 SBR 反 应 器 进 水 CODCr 1078mg/L, SS 320mg/L, 污 泥 负 荷 为 0.3kgCOD/(kgMLSSd ,污泥浓度为 3g/L。一级处理包括格栅及提升泵房、沉砂池、调节池和初沉池;二级处理采用处理采用 UASB 升 流式厌氧污泥床和 SBR 工艺。1、 预处理原水首先通过粗格栅及提升泵房、事故池、细格栅及沉砂池、调节池、初沉池,去除活性污 泥法无法去除的固体悬浮物,并调整 pH 值在适合活性污泥生化反应的范围内。2、 SBR 处理原污水流入到间歇式曝气池,按时间顺序依次进行进水反应沉淀出水待机(闲置 等五个基本过程,然后周而复始反复进行。3、 排泥系统排出失活污泥,使系统通过排泥维持系统的稳定运行。泥龄参数是排泥是否正常的重要指标。 4、 污泥处理系统对污泥进行浓缩、脱水、稳定处理和最终处置以达到减量化、稳定化、无害化以及资源化的 目的。3,装置流程说明下图是某污水处理厂 SBR 工艺总流程界面。 具体的仿真流程图界面请查看本手册第五部分 (仿 DCS 系统操作画面 。北京东方仿真控制技术有限公司 E -mail: service 6 图 1 UASB水处理单元工艺流程图粗格栅及提升泵房的工艺流程如图 2所示,待处理的污水首先进入粗格栅,粗格栅将污水中大块污物拦截下来,防止堵 塞后续单元的机泵和工艺管道。经粗格栅处理的污水进入提升泵房,提升泵将进水提升至后续 处理单元所要求的高度,使其实现重力自流,提升泵房出来的流水进入细。图 2 粗格栅和提升泵房细格栅及平流沉砂池的工艺流程图 3为细格栅和平流沉砂池的工艺流程图,如图所示流水由提升泵流经细格栅进入平流沉砂北京东方仿真控制技术有限公司 E -mail: service 7 池,在平流沉砂池中,在重力的作用下,部分大颗粒的悬浮颗粒 SS 从污水中沉淀分离出来,沉砂 池出水由重力自流进入调节池。图 3 细格栅和平流沉砂池工艺流程图调节池的工艺流程调节池的作用是用于调节水量和水质。如图 4所示。调节池出水进入平流式初沉池。图 4 调节池工艺流程图平流式初沉池的工艺流程图 5为初沉池流程图仿真界面,来自沉砂池的污水进入初沉池,在初沉池中通过物理沉降, 去除 40%的 SS 、 25%的 BOD 5和 30%的 COD cr 。初沉池出水进入 SBR 池进一步处理。北京东方仿真控制技术有限公司 E -mail: service 8图 5 平流式初沉池工艺流程图UASB 的工艺流程进水配水系统:将进入反应器的原废水均匀的分配到反应器整个断面,并均匀上升;起到水 力搅拌的作用。反应区是升流式厌氧污泥床的主要部位。三相分离器将气、固、液三相进行分离。气室的功能是收集产生的沼气。处理水排水系统功能是将沉淀去水面上的处理水,均匀地加以收集,并将其排出反应器。北京东方仿真控制技术有限公司 E -mail: service 9图 6 UASB池工艺流程图SBR 的工艺流程如图 7所示,原污水流入到 SBR 池子,间歇的进行水处理。按时间顺序依次进行进水反应 沉淀出水待机(闲置等五个基本过程,然后周而复始反复进行。图 7 SBR池工艺流程图浓缩池和脱水机房的工艺流程如图 7所示,来自 SBR 池的污泥在浓缩池中进行浓缩,剩余水经重力自流至粗格栅,污泥由北京东方仿真控制技术有限公司 E -mail: service 10 提升泵送至脱水机房。来自浓缩池的污泥在脱水机房中进行脱水、稳定处理和最终处置,滤饼排 放,剩余水经重力自流至粗格栅入口。图 8 浓缩池和脱水机房集水配水井和消毒池调节进入消毒池水量,对出水进行消毒杀菌。图 9 集水井、消毒池工艺流程图二,设备列表主要设备一览表(设备作用 正常值范围位号 名 称 说 明1回转式粗格栅 去除污水大颗粒杂质2回转式细格栅 去除污水较小颗粒杂质3SBR 池 去除有机物,净化水质4初沉池 去除固体悬浮物5沉砂池 去除较小的沙粒6污泥浓缩池 对回流井沉积的污泥进行浓缩7污泥脱水机房 对污泥进行脱水处理8事故池 对来水起分流的作用9UASB 反应器 去除有机物,净化水质10调节池 调整 PH 值11配水井 1 暂存缓冲12配水井 2 暂存缓冲13集水井 暂存缓冲14冲洗池 暂存缓冲15消毒池 消毒出水主要显示仪表一览表 (仪表测量位置 例如测量何地的 PH ,正常值 单位 范围位号名 称 说 明16污水来源流量计 正常值 5000M3/D17沉砂池入口流量计 正常值 5000M3/D18事故池入口流量计 正常值 5000M3/D19沉砂池出口流量计 (调节池进水流量计 正常值 5000M3/D20调节池出水流量计 正常值 5000M3/D21初沉池出水流量计 (氧化沟进水流量计 正常值 5000M3/D22SBR 池入水流量计 正常值 5000M3/D23SBR 池出水流量计 正常值 5000M3/D24SBR 池排泥流量计 间歇操作,最大 3000 M3/D25浓缩池进泥流量 间歇操作,最大 10000 M3/D北京东方仿真控制技术有限公司 E -mail: service 1126集水井入口流量计 间歇操作,最大 10000 M3/D27集水井出口流量计 间歇操作,最大 10000 M3/D28出水井出口流量计 间歇操作,最大 10000 M3/D29粗格栅液位 单位为 M ,设计最大为 10M ,实际最大 7M30粗格栅液位差 单位为 M31调节池液位 单位为 M ,设计最大为 4M ,实际最大 4M32初沉池液位 单位为 M ,设计最大为 4M ,实际最大 4M33初沉池泥 单位为 M ,设计最大为 4M ,实际最大 4M34SBR 池水面位 单位为 M ,设计最大为 4M ,实际最大 4M35SBR 池泥面位 单位为 M ,设计最大为 4M ,实际最大 4M36浓缩池液位 单位为 M ,设计最大为 4M ,实际最大 4M37集水井水位 单位为 M ,设计最大为 4M ,实际最大 4M38消毒池水位 单位为 M ,设计最大为 4M ,实际最大 4M39污水源 BOD 值 正常值:170mg/l,暂无相关事故值40初沉池出口 BOD 值 正常值:50 mg/l,暂无相关事故值41SBR 出口 BOD 值 正常值:15 mg/l,暂无相关事故值42污水源 COD 值 正常值:300 mg/l,事故值 680mg/l43初沉池出口 COD 值 正常值:245 mg/l,暂无相关事故值44SBR 出口 COD 值 正常值:49-70 mg/l,事故值 7545污水源固体悬浮物值 正常值:200mg/l,事故值 30046初沉池固体悬浮物值 正常值:120mg/l,事故值 18047SBR 固体悬浮物值 正常值:120mg/l,事故值 18048出水井固体悬浮物值 正常值:30mg/l,事故值 =4049污水源 NH3-N 值 正常值:30mg/l,暂无事故值50初沉池 NH3-N 值 正常值:30mg/l,暂无事故值51消毒池出水 NH3-N 值 正常值:3-6mg/l,暂无事故值52污水源 PH 值 7531号鼓风机电压 380V542号鼓风机电压 380V553号鼓风机电压 380V561号鼓风机电流 185A572号鼓风机电流 185A北京东方仿真控制技术有限公司 E -mail: service 12583号鼓风机电流 185A主要泵类设备一览表1. 泵房提升泵两个为经粗格栅过滤的污水提供压力,使之进入沉 砂池2. 污泥浓缩池污泥泵为去脱水机房的污泥提供动力,使之到脱水机 房3. SBR 池污泥泵 为去浓缩池的污泥提供动力,使之到脱水机房4. P503吸式排砂机 沉砂池刮渣机5. P505 初沉池周边转动刮泥机初沉池刮泥机,清除初沉池累计的污泥6. P513浓缩池刮泥机 浓缩池刮泥机,清除浓缩池累计的污泥三,操作规程1,正常开工(一开工前的准备工作及全面大检查开工前全面大检查、处理完毕,设备处于良好的备用状态。(二粗格栅和提升泵房岗位1打开粗格栅入口现场阀2启动粗格栅3启动潜水泵4开潜水泵后止回阀(三细格栅和平流沉砂池岗位1打开平流沉砂池刮渣机电源,启动刮渣机2开平流沉砂池出口闸阀(四初沉池岗位1打开初沉池刮泥机电源,启动刮泥机2开初沉池出口排水闸阀3当初沉池中污泥积累到一定高度时,打开初沉池出口排泥闸阀,排泥入浓缩池(五调节池岗位用于调节水量和水质(六 UASB 反应器岗位1原污水流入到 UASB 反应器北京东方仿真控制技术有限公司 E -mail: service 132进入三相分离器将气、固、液三相进行分离。气室的功能是收集产生的沼气。处理水排水 系统功能是将沉淀去水面上的处理水,均匀地加以收集,并将其排出反应器。(七 SBR 池岗位1原污水流入到间歇式曝气池2按时间顺序依次进行进水反应沉淀出水待机(闲置等五个基本过程,周而复始 反复进行(八浓缩池1启动浓缩池刮泥机2开浓缩池后提升泵前阀3启动浓缩池后提升泵4开浓缩池后提升泵后截至阀,输送污泥入脱水机房5开浓缩池后闸阀,排水入粗格栅(九脱水机房1启动脱水机房加药计量泵2启动脱水机房离心脱水机3开脱水机房后闸阀,排水入粗格栅四,事故设置一览表1,正常工况巡视(五级 :各项指标均符合标准,过程稳定。重在监控,基本不需要进行操作,巡视整个工艺后将结果 填入巡视记录表中。(1选择巡视间隔时间:2h(2巡视记录表:格栅提升泵 房 平流沉砂池调节池辐流式初沉池配水井UASB 反应器SBR污泥浓缩污泥脱水机房鼓风机房巡 检 时间 间 隔 格栅运行情况液栅渣状刮砂机运行情况刮渣机运行情水泵液曝气状态加药剂量泵的运刮泥机状况水量是否均匀反应温度污泥颜色排气流量滗水器工作情污泥泵运行情加药计泵运行情带式压滤机的脱压力计风 量 温 度北京东方仿真控制技术有限公司 E -mail: service 14行 状 态 水 状 况2,颗粒污泥物理状态观察(五级给出三个不同的颗粒污泥图案, 1灰色,絮状; 2灰黑色,红豆粒大小; 3黑色,黄豆粒大小。 正确答案:2 。(2带式压滤机开机操作提示:请对带式压滤机进行开机操作。1加入絮凝剂,启动药液搅拌系统。 (设置控制面板,在面板上操作 (去掉 2008.10.92启动空压机,打开进气阀,将进气压力调整到 0.3Mpa 。 (设置进气压力选择框,可上 下调整压力的3启动清洗水泵,打开进水总阀,开始清洗滤带。4启动主传动电机,使滤带运转正常。 (面板上操作5依次启动絮凝剂加药泵、污泥进料和絮凝搅拌电机。6将进气压力调整到 0.6Mpa ,让两条滤带的压力一致。 (设置进气压力选择框,可上下 调整压力的 (对空压机进行操作7调整进泥量和滤带的速度,使处理量和脱水率达到最佳。 (可不操作,观察上述操作 后,脱水率达标3, UASB 日常管理(五级提示:在对 UASB 反应器进行日常管理时, 需要准确控制一下参数, 请选择正确的运行控制参数。 名称 UASB 日常管理 目标 正常运行现象描述:在完整流程图中,显示所有参数,参数值见运行数据。操作界面 操作步骤UASB 1、 水质控制:PH6.5-7.5为佳,进水 SS 小于 100UASB 2、水温以2030为宜UASB 3、 状态指标:ORP-520-530, 挥发性VFA50500mg/L碱度ALK15003000,沼气中CH 4大于60%,CO 2小 于20%,COD去除率大于80%UASB 4、负荷控制在3050KgCOD/m3.d,消化时间为4050小时北京东方仿真控制技术有限公司 E -mail: service 154,正常工况巡视(四级 :各项指标均符合标准,过程稳定。重在监控,基本不需要进行操作,巡视整个工艺后将结果 填入巡视记录表中。(1选择巡视间隔时间:2h(2巡视记录表:格栅提 升泵房 平流沉砂池调节池配水 UASB 反应器 SBR 池污泥浓缩池污泥脱水机房鼓风机房巡 检时 间 间 隔 格栅运液位栅渣状刮砂机运刮渣机运pH流量pH COD NH3-N SS SS COD NH3-N污泥泵运加药计量泵带式压滤机的脱水状况加药计量泵运行情况风量温 度 压 力计5,调整来水 pH 值(四级提示:来水的 pH 值在 4.5-5.0之间波动,不能够达到 UASB 反应器反应的要求,请调整废水在进入 UASB 反应器之前 pH 值能够达到反应要求。名称 调整来水 pH 值 目标 调整进水 pH 在 6-9之间现象描述:在完整流程图中,显示所有参数,参数值见运行数据,其中设置:在格栅及提升泵房界面中,设置来水 pH 值在 4.5-5之间波动,用红色显示不正常参数。操作界面 操作步骤调节池 1、打开加药计量泵,设置流量逐渐增大调节池 2、 pH 值逐渐显示在 6-9之间调节池 3、观察来水 pH 值,调整计量泵加药量6,配水不均造成 2个 UASB 反应器跑泥(四级 :提示:1号 UASB 反应器跑泥,请找出跑泥的原因,并解决该反应器的跑泥问题。名称 配水不均造成 2个UASB 反应器跑泥目标 均匀配水现象描述:在完整流程图中,显示所有参数,参数值见运行数据,其中一个反应器跑泥操作界面 操作步骤配水井 1、调节配水井配水阀门,使流量相同配水井 2、观察出水 SS 直至正常7,控制 UASB 反应器温度(四级 :提示:在 UASB 反应器控制过程中,发现进水温度降低,为 24,请给进水加热,使其符合 UASB 反应器的反应温度名称 控制 UASB 反应器温度目标现象描述:在完整流程图中, 显示所有参数, 参数值见运行数据, 其中设置故障点:进水温度为 24, 红色显示不正常参数。操作界面 操作步骤UASB 反应器 1、关闭进水阀门UASB 反应器 2、打开加热装置,给进水加热(电加热UASB 反应器 3、直至水温升到 2731之间UASB 反应器 4、打开进水阀门8,初次启动问题(三级 :在 UASB 反应器初次启动的第一阶段,必须进行系统渗漏试验和气密性试验。气密性试验要求 池内加压到 350mm 水柱,稳定 15分钟后,压力降小于 10mm 水柱。而且在厌氧污泥培养和驯化之 前使用氮气吹扫。 (红色部分做选择题提示:UASB反应器进入初次启动第二阶段,加入的接种污泥量超过了 60%,请调整控制接种污泥 量。 (调整至 30%9,初次启动第二阶段异常问题(三级 :提示:UASB反应器进入初次启动第二阶段,引入的接种污水 COD=2000mg/L,请调整控制接种 污水的 COD 浓度。 (调整 UASB 反应器出水回流阀门, 开大回流阀门, 出水循环回流比为 30到 50%, 至 COD 降低为 1000mg/L选择题:初次启动第三阶段:反应器的有机负荷由 2kgCOD/m3d 到 4.9kgCOD/m3d 的运行阶段。 初次启动第四阶段:这一阶段是指反应器的有机负荷达到设计指标 4.9kgCOD/m3d ,以后的 稳定运行阶段。五,仿 DCS 系统操作画面和培训内容1 流程图画面图 名说明调图方式UASB 工艺流程总貌图 格栅和沉砂池 平流式初沉池 UASB 反应器 SBR 反应器 浓缩池 带式脱水机房 鼓风机房2 UASB 工艺流程图 OVERVIEW GR5001 GR5002 GR5003 GR5004使用手册 GR5005 GR5006 北京东方仿真控制技术有限公司 电话：[phone] E-mail: service 网 址: 21 使用手册 GR5007 3 培训内容一览表 1 五级操作培训 正常工况巡视（五级） 带式压滤机开机操作 UASB 日常管理 正常工况巡视（四级） 调整来水 pH 值 配水不均造成 2 个 UASB 反应器跑泥 控制 UASB 反应器温度 正常工况巡视（五级） 带式压滤机开机操作 UASB 日常管理 初次启动问题 初次启动第二阶段异常问题处理 正常工况巡视（四级） 调整来水 pH 值 配水不均造成 2 个 UASB 反应器跑泥 控制 UASB 反应器温度 2 3 1 2 3 四级操作培训 4 5 6 7 三级操作培训 1 2 3 4 5 6 北京东方仿真控制技术有限公司 电话：[phone] E-mail: service 网 址: 22 使用手册 7 8 9 正常工况巡视（五级） 带式压滤机开机操作 UASB 日常管理 北京东方仿真控制技术有限公司 电话：[phone] E-mail: service 网 址: 23