基于MBR工艺的细格栅系统改造.pdf

2023 年第 3 期 45 CITY AND TOWN WATER SUPPLY城镇排水基于 MBR 工艺的细格栅系统改造马林 季川 李 扬（成都市排水有限责任公司，四川成都 610023）摘要：成都市某城镇污水处理厂扩能提标改造后，出水由二沉池+D 型滤池工艺改造为 MBR 工艺，设计处理水量提升至 20 万 m3/d。MBR 工艺对前端预处理除渣要求高，特别是对织状纤维物和毛发的去除。原一期预处理 3 台转鼓式细格栅已运行 12 年，除渣效果远远不能满足后续工艺的需求。在不停产的情况下，将转鼓式细格栅改造为内进流细格栅，改造以来，设备运行稳定，运行效果良好，可为采用 MBR 工艺的污水处理厂提供借鉴和参考。关键词：污水处理厂；扩能提标改造；MBR 工艺；内进流细格栅引言污水在进入城镇污水处理厂之后，首先要进行预处理，预处理的目的是去除污水中的大颗粒及悬浮物，是污水处理厂的咽喉1。近年来，MBR 作为一种新型高效的污水处理技术，在污水处理厂得到非常广泛的应用，其污水处理效率高，出水水质好，被认为是污水处理技术的未来2。相应的，MBR 工艺对前端预处理的除渣要求较高，特别是对织状纤维物和毛发的去除。本文针对采用 MBR 工艺的成都市某污水处理厂在细格栅运行过程中出现的问题进行分析，结合现场实际情况，对一期3台细格栅进行改造，并结合改造后的效果进行探讨和总结。1.工程背景1.1 工程概况成都市某污水处理厂扩能提标改造后，设计处理水量为 20 万 m3/d，主体工艺采用MBR 工艺。扩能提标项目采用 AAO+MBR 工艺替代 AAO 生物池+二沉池+D 型滤池工艺，在不新增用地、不停产的基础上实现处理水量翻倍、出水水质标准提高的目标。生产能力由原来的 10 万 m3/d 提高到 20 万 m3/d，出水水质由城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）中一级 A 标准提高到主要指标达到地表水环境质量标准（GB 3838-2002）类标准。扩能提标改造前，厂区一期预处理工艺为粗格栅+污水提升泵+细格栅+曝气沉砂池。扩能提标改造后，新增二期预处理系统，其中，二期细格栅为 3 台孔径为 3mm 的内进流网板细格栅，并在生化池前新增 6 台网板孔径为 1mm 的膜格栅和 8 台中间提升泵，以匹配新的 MBR 工艺，改造后厂区预处理工艺流程详如图 1 所示。2023 年第 3 期 46 CITY AND TOWN WATER SUPPLY城镇排水图 1预处理工艺流程一期 3 台细格栅自 2007 年建厂时开始投运，一期预处理系统未包括在本次扩能提标工程中。细格栅设备采用栅条间隙为 6mm 的转鼓式格栅，运行至今已 12 年，其设备磨损严重，耙齿磨损、栅条变形、除渣效率低的状况频发，除渣效果远远不能满足后续工序的需求。由于出水工艺改造为 MBR 工艺，加之后续工序新增了膜格栅，因此对细格栅提出了更高的要求。1.2 细格栅运行问题一期 3 台细格栅栅条间隙为 6mm，过水流量共计 10 万 m3/d，配备 2 台冲洗水泵。由于栅条间隙过大，加之设备老化陈旧，不能有效地拦截大颗粒杂质和毛发纤维，导致大部分大颗粒杂质和毛发纤维流向后续工序，对后续工序造成了很大的运行压力，特别是对膜格栅和 MBR 膜的运行。1.2.1 膜格栅运行负荷过大新增膜格栅采用孔径为1mm的孔板格栅，仅仅能通过 1mm 以下的杂质，对前端细格栅的除渣能力要求很高。由于一期细格栅除渣效果差，不能拦截大部分的大颗粒杂质，这些大颗粒杂质流入膜格栅后，对膜格栅造成了很大的运行压力，膜格栅常常因为运行负荷过大而发生堵塞和故障，导致膜格栅的过水流量远远低于设计过水流量，从而影响了整个厂区的水处理能力。1.2.2 MBR 膜缠绕毛发和纤维厂区内 MBR 膜采用中空纤维膜，在运行过程中，发现膜池内仍含有大量毛发、纤维，这些毛发、纤维缠绕在膜丝上，不仅影响了膜池的产水量，还易导致膜丝积泥，降低膜丝的使用寿命。如果不能依靠细格栅去除部分毛发、纤维，仅仅通过膜格栅很难全部去除。这些毛发、纤维若不能通过前端预处理去除，将一直在系统里无法去除，长此下去，将越积越多，对 MBR 膜系统造成极大的损坏。2.改造方案2.1 设备选型细格栅主要有回转式细格栅、转鼓式细格栅以及内进流细格栅，其中转鼓式细格栅和内进流细格栅近年来在污水处理厂应用较多3。厂区二期细格栅为孔径 3mm 的内进流细格栅，扩能提标改造后已运行 3 年，实际运行情况良好，除渣效果和过水流量都能满足要求。针对一期细格栅在运行过程中出现的问题和二期细格栅实际运行情况，对比分析了三种细格栅的原理以及在 MBR 工艺中运行的优缺点，如表 1 所示。通过表 1 对比三种细格栅，在毛发、纤维的去除效果上，内进流细格栅远远优于另外两种细格栅。通过了解全国各地 MBR 工艺预处理细格栅的使用情况，内进流孔板格栅具有较小的过滤精度和较强的垃圾拦截能力，被广泛应用于 MBR 工艺中8。并结合二期细格栅的运行使用情况，选定将一期细格栅改造为3mm 孔径的内进流细格栅。2.2 设计参数由于将栅条格栅改为网板格栅后，格栅自身形式发生变化，虽然渣物的去除量增大，特别是对毛发、纤维状渣物的去除率大大提高，但是直接影响其原有构筑物的设计过水量，可能会导致“除渣效果好，但是过水量不足”的问题。细格栅采用两用一备的运行模式，2 台细格栅须满足 10 万 m3/d 的过水流量，同2023 年第 3 期 47 CITY AND TOWN WATER SUPPLY城镇排水时考虑极端情况下 1.1 的变化系数，即最大流量需达到 11 万 m3/d 的过水流量，设计单台细格栅的过水流量为 5.5 万 m3/d。原 有 的 单 个 细 格 栅 渠 道 深 1700mm、宽 1650mm，溢 流 渠 道 深 1700mm、宽1925mm，由于细格栅原有渠道的限制，在不改变原有细格栅渠道的情况下，设计细格栅尺寸匹配原渠道。细格栅设计参数：穿孔流速 1m/s，网板长度为 2300mm，网板孔径为 3mm，网板开孔率为 0.32，有效水深为700 1050mm。2.3 改造思路为保证厂内的正常生产，细格栅改造过程中不能影响厂区正常生产，具体改造步骤为：当拆除一台原有细格栅后，必须安装好一台新细格栅，待新细格栅运行稳定后方可拆除第二台原有细格栅，以此类推，直至三台细格栅都顺利拆装改造完成。2.4 系统配套2.4.1 冲洗系统为有效的去除细格栅拦截的渣物，每台细格栅各配备了一台中压冲洗水泵，具体参数为：Q=32m3/h，P=11kw，H=80m。冲洗装置覆盖整个网板长度，采用可拆卸式喷嘴设计，便于后期维护，且可以调整出水口角度，出水口为刀片状，能够对缠绕在格栅上的毛发、纤维等进行切割。在细格栅运转过程中，冲洗水不断冲洗整个转动的网板，确保将细格栅拦截的渣物和纤维等冲洗干净，避免网板堵塞，造成过水流量不足。三台细格栅共同配备一台高压冲洗水泵，具体参数为：Q=2.4m3/h,P=11kw，最大出口压力可达 20Mpa。高压喷嘴在网板长度方向来回运动，对整个网板轮流进行冲洗，将一些中压水泵无法冲洗掉的渣物彻底去除。高压泵采用时间控制，可设定高压泵运行时间以及运行间隙。2.4.2 压榨机系统三台细格栅配备两台压榨机，一用一备，单台处理量为 Q=7m3/h，渣物经过压榨脱水，含水率低于 80%。冲洗水泵将细格栅拦截的渣物从网板上冲洗到压榨机中，通过压榨机表 13 种类型的细格栅对比格栅类型回转式细格栅转鼓式细格栅内进流细格栅原理一般由安装在回转链上的耙齿组成，在驱电机减速器的驱动下，在迎水面耙齿由下向上运动，将水中漂浮物捞出至顶端翻转后卸下4污水从圆柱状转鼓的前端流入，经转鼓侧面的栅缝流出，污水中的栅渣被拦截在鼓栅内侧的栅条上，转鼓内的内耙齿沿着转鼓旋转，将拦截在栅条上的栅渣带动至最高点落入中央螺旋输送槽内 5污水从格栅中部开口进入，从内向外通过两侧的孔板进行杂质过滤后流出，过滤孔板同时旋转，淤积在孔板内侧的杂质被孔板上的提升板提升至顶部栅渣排放区，并被冲洗水冲洗至栅渣收集槽中 6优点结构紧凑、体积小、重量轻，运行比较稳定水头损失小，占地面积小，集打捞、输送、压榨处理等功能于一体清污范围广、能力强，适合各种水质，尤其对纤维及毛发等易缠绕絮状物有明显效果，分离效率可达 957缺点检修复杂，过流能力差，易被毛发纤维缠绕过流能力差，分离效率不高，对纤维及毛发等易缠绕絮状物没有明显效果，容易产生板结现象7需要稳定的冲洗水82023 年第 3 期 48 CITY AND TOWN WATER SUPPLY城镇排水压榨脱水，过液流入厂平管网返回至前端粗格栅。2.4.3 控制系统每台细格栅前后各安装了一个液位差计，液位差信号通过模拟量模块输入 PLC，同时在控制系统的二次回路中接入时间继电器，通过液位差和时间共同控制细格栅以及冲洗水泵的启停。细格栅设备运行时的“运行”、“故障”和“停用”等输出信号可在厂区中控系统中查看，便于运行人员更好地了解细格栅的运行状态。3.运行效果分析细格栅改造完成已运行两年时间，改造前细格栅运行出现的问题都已经得到了很大的缓解：细格栅运行一年半时间，运行状况良好，平稳，未出现机械故障；细格栅过水量达到设计要求，处渣效果也满足过水流量的要求，且渣物经压榨机压榨脱水后，含水率低至 65%以下；膜格栅运行压力大大减轻，细格栅改造至今，膜格栅未出现堵塞的情况；目 前 厂 区 日 出 水 流 量 高 峰 时 到 达20 万 m3/d，预处理的过水流量已不再是厂区的瓶颈；进入 MBR 膜池的毛发、纤维已大大减少，MBR 膜丝很少出现被毛发、纤维缠绕的情况，膜污染问题得到了很大的改善。4.结论同回转式细格栅和转鼓式细格栅相比较，内进流细格栅去除污水中毛发、纤维的效果更好，随着工艺的改进，越来越多的污水处理厂采用 MBR 工艺，在毛发、纤维的去除问题上，内进流细格栅具有更多的优越性。采用 3mm 孔径网板的内进流细格栅，能够很好地满足过水流量和除渣效果的要求。冲洗水采用中压泵和高压泵配套的模式，对去除细格栅网板上的渣物有很好的效果。参考文献：1 王浩，赵凯，董楷.吴家村再生水厂细格栅改造方案探究 J.通用机械，2019（04）：51 542 郝晓地，陈峤，李季，曹达啟.MBR 工艺全球应用现状及趋势分析J.中国给水排水，2018，34（20）：7 123 梁汀，蒋岚岚，张万里，胡邦，冯仕训.中空纤维膜 MBR 污水处理工艺中细格栅系统设计探讨 J.给水排水，2014，50（04）：99 1014 蒋岚岚，胡邦，冯成军.MBR 工艺机械性预处理系统的选择与设计 J.给水排水，2010，46（05）：37 405 郭红峰，张丽丽，姚旭峰，严国奇.七格三期污水处理厂转鼓式细格栅的改造与运 行 J.中 国 给 水 排 水，2020，36（16）：132 1366 冯成军，蒋岚岚，梁汀，吴文海.污水处理厂格栅设备综述 J.环境工程，2015，33（S1）：941 945 7 谷京泽，马宁，张炯.未来科技城再生水厂两种细格栅设备的选择 J.北京水务，2014（03）：42 448 李辉.孔板细格栅在 MBR 工艺预处理系统改造中的应用 J.给水排水，2016，52（02）：92 96作者通联：