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东州纺织UASB、BAF

东州纺织印染废水处理工程改造方案设计
1工程概况
1.1工程现状
厦门东州纺织原有的印染废水处理工程是10年前设计建造的，当时设计的废水量是按30000~40000m3/月设计，平均日处理约1500m3, 原有的设计是出水达到三级排放标准，所以主体工艺设计为气浮+水解酸化+接触氧化。这在当时的水质和水量前提下出水基本达到了设计目的。
这些年来随着染料的改进和节水的需要，贵公司在产量增加一倍的前提下，废水量只增加了40%，达到50000~60000m3/月，平均2400m3/d,当然废水的污染物指标就有相应的升高。由其是厦门地处中国南方，是亚热带湿热气侯，夏天气温多在35℃左右，印染工艺基本是高温蒸煮，出水水温高，虽然贵公司已装有两台水温冷却塔，夏天废水处理的池主体工艺的接触氧化池水温高达41~42℃，一般生化法水温超过40℃，生化效率比正常水温（20~35℃）下降50%，超过42℃下降约80%，目前贵公司的印染水生物法出水达不到三级排放要求，贵公司只有在接触氧化池的后段投加混凝剂硫酸铝和脱色剂，增加物化手段强化处理。这样COD是基本达到了了三级标准的300mg/L，但氨氮一直保持在38~40mg/L,无法达到三级标准20mg/L的要求。而且采用混凝加药工艺后，污泥量多，不但增加了药剂成本，污泥处理费用也提高。
贵公司是省级重点污染源，排水的氨氮长期不达标，无法办排污许可证，环保部门提出要求整改，我们山海青环保是原废水处理站的施工和运营商，做为友好的合作方，我们有幸再次就整改，提供周到全面的工艺设计方案。
2设计方案依据和设计范围：
1．《中华人民共和国环境保护法》
2．《中华人民共和国水污染防治法》
3．《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
4．《厦门市水污染物排放控制标准》（DB35/322-1999）
5．《室外排水设计规范》（GBJ69-1984）
6．给排水管道工程施工及验收规范GB50268—1997
7. 给排水工程结构设计规范 GBJ69—1984
8．电力装置的给电保护和自动装置设计规范 GB50062—92
9．通用用电设备配电设计规范GB50055—93
10《工业企业厂界噪声标准》GB12348-90的二类即昼间≤65dB(A);夜间≤55dB(A).
11．业主提供的有关资料
12．出水水质执行《厦门市水污水综合排放控制标准》（DB35/322-1999）的三级标准。
进水水质和排放标准如表1所示。
表1 进水水质和排放标准
指标
COD
mg·L-1
BOD5
mg·L-1
SS
mg·L-1
色度
氨氮mg·L-1
进水水质
600~700
200~250
200~300
600
30
排放标准
300
200
300

20
13．这次整改的范围只限有污水站内。
三、整改方案工艺流程：
1.1原工工艺流程：
气浮池酸化池
水解酸化池
冷却塔1
调节池气浮池
废水 冷却塔2
终沉池

接触氧化池
达标排水
污泥排放
污泥干化池
污泥浓缩池

1.2整改后工艺流程：
废水
调 节 池
冷却塔1
UASB池
水解酸化池
接触氧化池池
终沉池
曝气生物滤池BAFBAF
清水池
达标外排水
反洗
反洗回流

1.3整改新工艺流程改善之处。
贵公司经过这10年的发展，原设计1500m3/d的处理容量，现在处理量要达到2400m3/d,而且污染指标还略有提升，现有水质水量要达到三级排放标准，不增加处理构筑物是无法做到的。还有水量增加后沉淀池表面负荷增大近1倍，水力停留时间减少，这对沉降效果极为不利。
贵公司空地极为有限，目前污水处理站附近原有的干化池是最经济的水处理扩大用地，这块空地的面积约19×15m,这次增加水处理设施中，增加处理工艺，延长原有系统的水力停留时间，经比选决定采用增加厌氧工艺UASB（升流式厌氧污泥床）做前处理理，后续用曝气生物滤池做终工艺。因为只有干化池空地，所采用的池型是深池。
为减少增加设施的占地面积，这此整改采用增加深池的UASB工艺，全称是上流式厌氧污泥床，因为厌氧工艺无需曝气设施，池内水深可以不受限制，加上厌氧是在生物法处理的最前端，不用考虑后端水头而做深埋建筑，建设费用最为节省。
UASB因为是厌氧工艺，污泥产量少，而且还能消化后续好氧处理的少量污泥，这样就能减少大部分污泥处理量，加上厌氧工艺不用增加曝气动力消耗，动力费用比现有的工艺增加不多。
增加UASB工艺后，处理流程延长，加上UASB的生物降解作用，会降低后续处理的有机物负荷，使原有的生化处理是以有机物碳化阶段为主的设计，扩大到好氧硝化阶段，以达到氨氮氧化成为硝态氮，通过混合液回流到缺氧池，依靠反硝化作用，实现经济的生物脱氮的目的。
因为印染污水磷源不足，一般纯印染废水处理要外加少量的磷源，贵公司原生活污水没有进废水处理站，这次一并考虑，抽引到废水站作为磷源的补充，如不引生活污水，污水站每日需投加面粉8公斤，做为营养元素的补充。
UASB反应器对进水的PH要求较高，一般以7.5~8为宜，贵公司的印染废水一般进水PH较高，一般在9~12之间，宜加酸中和过多的碱，因为硫酸价格便宜，废水中和一般是采用硫酸。但过多的硫酸根离子（一般大于600mg/L）对厌氧菌的生物活性有抑制作用，最好是用盐酸来中和。对比同类性质的水处理数据，中和用的硫酸用量约为360mg/L，用硫酸中和也可。设1台加酸泵，采用米顿罗机械隔膜泵，容量60L/h，PH控制表选MORE工业用PH控制表。
为减少施工对废水处理站的影响，原接触氧化池不做改动，但原沉淀池面积68m2,设计的负荷约65m3/h,这次改造后设计处理时间按20hr,设计处理量为120m3/h，设计量为原设计量约2倍，原沉淀池负荷较高。
为同时去除剩余COD和氨氮，这次在沉淀池末增设曝气生物滤池（BAF）做为最终把关工艺，保证出水COD和氨氮达标。
增加的UASB工艺出水后，UASB出水是到气浮池。加上UASB出水是重力流，原来的2#冷却塔进水高程就不够了，解决方法是2#冷却塔去消。但因为UASB是在中温厌氧段，最合适水温是在35~38℃，而贵公司进水是超过40℃，所以原地面上的1#冷却塔保留。
具体的设计计算体现在构筑物设计中。拆除原干化池后，需要设计一个贮泥池，并增加一台污泥压滤机干化污泥。
四、增加构筑物及工艺参数：
①UASB池：
贵公司调节池COD在650~700之间，对厌氧反应器来说，属低浓度有机废水，设计COD负荷为1.0kg/m3d,COD去除率40%，计算出UASB的有效容积不小于840 m3,根据空地的地形布置，UASB池净容积尺寸为14×10×10m，其中上部3.4m是沉淀区。沉淀器缝隙处流速Vg约2m/h,合适。沉淀器表面Vs1.5m/h，合适。具体的池形尺寸参照设计图。理论停留时间约12hr。
因为进水浓度小，甲烷产量约200m3/d,量太少。对厌氧区的搅拌动能偏小，因此必须增加厌氧池的搅动力，为不增加动力消耗，设计在厌氧池进水采用分区进水，即将进水分为3个独立的区，独立进水管，每次只进1个区，这样进水处搅拌作用加强，增加混合强度。进水管同时做为厌氧池排泥管。
厌氧产生的甲烷气是一种清洁燃料，可设1个容积约60m3的贮存柜存贮后使用。也可不收集，直接排空。
②采用曝气生物滤池设计：按脱氮池设计。
滤料的表面负荷计算法。S=QΔNH3-N/qNH3-N
S=2000×（38-5）/0.5 =132000 qNH3-N取0.5~1
滤料体积V=13200/1200=110 m3
高取2.5米，面积110/2.5=44m2；分为3池，每池14.6m2
曝气量取3：1，曝气量气量6000/20=300m3/h;5m3/min
单池反洗气量10L/m2S;14.6×10×60/1000=8.76m3/min。选用2台罗茨风机，型号HSR100,流量4.75m3/min,压力49KPa,功率7.5KW。
具体池子分为4.2X3.6共2个，4.8X3一个，面积分别为15.12m2,14.4m2;
滤头每平方36个，共1608个，单孔膜曝气器1140个。
单池反洗水量：263m3/h，取反洗泵ISG200-200，流量260m3/h，杨程10.6m,功率15KW。反洗排水管径300 mm。
③反洗水池：反洗时间按15min,反洗池有效容积为：
263/4=66m3,反洗池尺寸：9X3.6X5,有效容积121m3
④污泥浓缩池
采用重力式污泥浓缩池1座，钢筋混凝土，尺寸3.9×3.6×5,污泥停留时间为24h,上清液回流到调节池，浓缩污泥进入框式压滤机进行脱水处理。框式压滤机选用杭州科滤，面积30m2。型号X/630，滤室个数48个，总容积300L。并配套G-30螺杆泵1台。
因为UASB工艺可分解生化法污泥，大管路上可设计为正常出水可经过污泥浓缩池出水，这样同时可做为加次氯酸钠脱色池，增加次氯酸钠投加泵和加酸泵各1 台，容量15Lh。
⑤原有的水解酸化池绑的松针填料是水平绑扎，很多已断，水解池这么多年污泥沉淀，估计容积中的底部约一半已被污泥占用，成为死容积，这次活性污泥池建好后，可先让水直接进活性污泥池，空了水解池清空维修，更换水解池填料，增加水流上下翻转流隔板，共4块约50m2。
虽然前端的UASB已分解大部分的有机物，剩余的有机物应可以达到三级要求的COD小于300mg/L的要求，但生物脱氮要求先将NH3-N 氧化为NO3-N,每氧化1克氨要消耗4.6克的氧，反硝化会产生2.86克氧。这次增加曝气生物滤池可增加供氧量，但要回流才可实现反硝化，增加2台上海连泉管道泵，型号ISG80-100（I）A，流量116m3/h,杨程8.8m,功率4KW，安装在接触氧化池后端。抽取后端的硝化液回流到水解酸化池。
⑥原沉淀池填料支架已大部分塌陷，这次新的终沉池建好后，可将水全引到新池，对原池填料和支架换新。
五、投资估算
设备投资报价表2
序号
项目

数量
单价
项价
备注
1
UASB
加酸泵
1

机械隔膜泵
PH控制表
1

MORE工业用
进水气动阀
4

DN200
三相分离器
300m2

出水堰
50

不锈钢
布水管
3

10个DN32；2条150
2
水解酸化池
松针填料
800m3

水解池整改
曝气头
100

填料支架
114

隔板
48m2

3
原斜管沉淀池
斜管填料
68m3

修旧池
填料支架
68m2

原沉淀池整改
出水堰
18

出水管改造
1

4
曝气生物滤池
罗茨风机
2

HSR100
滤头
1608

单孔膜曝气器
1140

滤板
62

滤料
120

气动阀
3

DN250
气动阀
6

DN150
5
反洗水池
反洗泵
1

ISG200-200
反硝化回流泵
1

ISG80-100（I）A
6

电控箱

7

电线

8

抽水
1200

9

管道

10

支架
30

11

墙上开孔
10

12

次氯酸钠泵
1

13

补酸泵
1

14

小计

15

安装费

16

税收

17

合计

合计人民币：。
5讨论：
①本工艺延用原生化为主工艺设计，增加厌氧UASB工艺，主要为去除COD和氨氮，目标为三级排放要求，动力消耗少，只增加了2台7.5KW的罗茨风机。如采用外置MBR膜法气水比约30：1，动力消耗是现有的2倍。
②对于有机物浓度高，可生化性差的废水，采用组合生物处理工艺具有较好的效果，厌氧、缺氧和生物接触氧化法各自的优势菌种不同，有利于提高处理效率。
③水解酸化工艺将厌氧过程控制在酸化阶段，对废水中的有毒有害物质有较强的降解作用，有利于后续处理系统的稳定。回流部分接触池混合液，缺氧脱氮。
④施工时原污水处理不停机，接驳时只打开接口墙和封堵少量原水口，不用或少用临时设施。原池改造更改少量水管
⑤新增的曝气生物滤池是一种高效的生化工艺，占地少，效率高。

山海青环保科技有限公司
2011年3月31日
正式运行结果：
工程式改造完，经过一年运行。出水COD由未改前的400mg/L(不加混凝剂)下降到170（2000t/d）,进水1000t/d时出水COD下降到90mg/L。
出水NH3-N由整改前的37mg/L,下了到17mg/L。完全达到厦门市三级排放要求。
原投加的脱色剂、PAM全部去消，进水只用硫酸调节PH到8.7, 加药费从整改前的1000元/d,下降约30元/d.
污泥量大为减少，计划增加的压滤机去消不用了。
2012年10月