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1、某污水处理厂概念设计 赵宇新 〔摘 要〕 某市拟新建一座污水处理厂,根据处理要求,拟采用氧化沟工艺。本文简要介绍各 处理单元的主要设计参数和主要设备的技术参数。 〔关键词〕 污水处理;污水处理厂;卡鲁塞尔;氧化沟;设计参数 1 工程概况 该拟建污水处理厂处理规模为10万t/ d(生活污水4万t/d,工业废水6万t/d),总 变化系数1.2,最高日最高时流量5 000 m3, 平均日平均时流量4 166.7 m3。工程总投资 约10 080万元。 2 进、出水水质 2.1 进水水质 2.2 出水水质 设计出水水质满足《国家城镇污水处理 厂污染物排放标准》GB
2、18918-2002中一级 B标准,具体指标如下: 3 污水处理工艺 该污水处理厂污水中的工业废水含量较 高(60%左右),根据建设部、环保总局、科技 部联合颁发的《城市污水处理及污染防治技 术政策(建城〔2000〕124号)》文件精神,结合 国内外污水处理厂的建设、当地的运行经验, 本设计主体工艺采用目前技术成熟、在国内 外广为使用的Carrousel氧化沟,配以分体 式沉淀池,为了防止和抑制污泥龄长可能引 起的污泥膨胀问题,改善沉淀性能,在氧化沟 的入流处设置厌氧选择池。 3.1 氧化沟处理工艺简介 氧化沟工艺从本质上讲也是活性污泥 法,其主要区别是构筑物
3、的形式。自从20世 纪50年代初世界上第1座循环跑道式氧化 沟在荷兰投入运行以来,随着工艺研究和曝 气技术的发展,氧化沟已成为城市污水处理 首选的工艺之一。从氧化沟沟内水流状态 分,有T型、DE型、循环跑道式和Carrousel 式等;从氧化沟的结构讲,有单沟式、双沟式、 三沟式;从污泥分离的角度讲,有一体式(沟 内沉淀)和分体式(另设沉淀池)。现代氧化 沟工艺不仅保留了传统氧化沟剩余污泥量 少、污泥稳定等基本特征,而且通过改变沟内 的供氧状态,使氧化沟在传统除碳(去除 COD)的基础上,同时具有脱氮和除磷的功 能。因而广泛应用于城市污水处理。氧化沟 工艺的主要特点
4、是: (1)剩余污泥量少,且污泥稳定,处理简 单,可直接浓缩脱水后作它用或卫生填埋; (2)由于污泥龄长,生物种群丰富,因此, 处理效率高且稳定,出水水质好; (3)工艺流程相对简单,运行管理方便。 3.2 工艺流程 工艺流程见附图。污水经粗格栅、细格 栅和旋流沉砂池后,直接进入选择池和氧化 沟,进行除碳、脱氮和除磷处理,从氧化沟排 出的混合液经沉淀池进行固液分离,从沉淀 池排出的上清液经接触池消毒后完全达到设 计要求直接排放,沉淀的污泥部分返回选择 池,部分作为剩余污泥排入污泥处理系统进 行污泥处理。 与其它工艺相比,氧化沟工艺的污泥处 理也相对简单,由于
5、污泥已被好氧稳定,因 此,不需要厌氧处理,也不存在磷的释放和处 理问题,可直接浓缩、脱水后作为绿化肥料或 卫生填埋。 4 主要构筑物的设计 4.1 进水井 进水井是污水处理厂与排水系统的衔接 点。当污水处理系统出现故障或由于其它原 因进入污水处理厂的流量大于最大设计流量 时,污水可由此溢流。 4.2 粗格栅间 粗格栅为污水厂第1道预处理设施,用 于去除污水中大的悬浮物和漂浮物,保证后 续处理设施的正常运行。粗格栅的开、停由 现场PLC根据格栅前后水位差自动启闭机 械栅耙,并联动栅渣输送压榨机,完成栅渣的 收集、输送和装箱。栅渣定期运往厂外填埋。 4.2.1 设
6、计参数 设计流量:100 000×1.2 m3/d; 格栅间距:20 mm; 栅前明渠流速:0.79 m/s。 4.2.2 主要设备 (1)LHG型回转式格栅除污机2台,型 号:LHG—1.2×5.03,功率:1.5 kW。 (2)螺旋输送压榨机1台,型号: LYZ300,功率:3 kW。 4.3 提升泵房 提升泵房用于将入流污水提升至设计高 度,以便自流进入各后续处理单元。该泵房 采用半地下式污水泵站,选用潜污泵6台,4 用2备,其中一台变频控制,以便进行水量调 节。水泵的启停根据集水池内污水水位变化 由PLC系统自动控制,必要时也可切换为手 动。泵房内配2
7、t电动葫芦一套,以备安装 及检修用。 4.3.1 设计参数 设计流量:100 000×1.2 m3/d; 设计扬程:15 m; 集水池容积:365 m3(单台泵10 min的 最大流量)。 4.3.2 主要设备 (1)潜污泵6台,型号:CP3306/605,Q= 1 500 m3/h,H=15 m,功率:90 kW。 (2)潜水搅拌机2台,型号:QJB2.2/8- 320/3-740/C/S,功率:2.2 kW。 4.4 细格栅间 细格栅可进一步去除污水中的悬浮物和 漂浮物,保证后续设备和工艺的正常运行。 细格栅采用连续运行方式,栅渣由一台无轴 螺旋压实输送机收
8、集脱水后运往厂外填埋。 为了方便管理和维护,细格栅间与沉砂池合 建,细格栅间出水直接进入沉砂池。 4.4.1 设计参数 设计流量:100 000×1.2 m3/d; 栅条间距:6 mm; 栅前明渠流速:0.95 m/s。 4.4.2 主要设备 回转式格栅除污机, 4台,型号: HF1000,功率:0.75 kW。 4.5 旋流沉砂池 沉砂池的作用是将污水中物理、化学及 生物性质不同的无机颗粒和有机颗粒(悬浮 物)进行分离,以便于分别最终处置。沉砂池 目前主要采用平流式曝气沉沙池和旋流沉沙 池。其中,平流式曝气沉砂池主要用于大水 量;而旋流式沉砂池由于对流量变化的
9、适应 性强、除砂效果稳定、设备与构筑物简单、投 资小等优点,尤其适用于中小规模的场合。 因此,本设计采用旋流式沉砂池。原污水沿 切线方向进入旋流池,在池内安装的搅拌机 的协助下,完成对泥砂的分离。沉砂经吸砂 泵输送至砂水分离器,经砂水分离后装车外 运。 4.5.1 设计参数 设计流量:100 000×1.2 m3/d; 沉砂池数量:2座; 设计表面负荷:150 m3/(m2·h); 水力停留时间:1 min。 4.5.2 主要设备 (1)浆叶式搅拌机2台,转速:15 r/min, 功率:1.1 kW; (2)砂水分离器1台,型号:HPXS- 300,功率:0.
10、5 kW。 4.6 选择池 该选择池分为两格,进水与从二沉池回 流的活性污泥快速混合、接触,利用活性污泥 中的厌氧菌对污水中的溶解态和胶态可生物 降解有机物进行吸附,促进该部分微生物的 增长和繁殖,选择有利于沉淀的菌胶团微生 物,抑制污泥膨胀。同时,选择池出水采用可 调堰板,作为后继的4个氧化沟的配水设施。 4.6.1 设计参数 设计流量:10万m3/d; 水力停留时间:30 min; 形式:串联连续搅拌池式; 数量:1座。 4.6.2 主要设备 (1)浆叶式潜水搅拌机2台,型号:ZJ- 470,功率:2.2 kW。 (2)手电动可调堰板4台,型号:AEW-
11、 5000/0.5,功率:0.5 kW。 4.7 卡鲁塞尔氧化沟 卡鲁塞尔氧化沟为整个污水处理系统的 主体和核心。其功能为利用培养的活性污泥 生物絮凝能力对污水中剩余的SS进行捕 集,去除废水中的悬浮物;利用活性污泥中的 硝化菌对污水中的氨氮进行生物硝化,去除 废水中的氨氮;利用活性污泥中的厌氧菌对 硝酸盐进行反硝化、BOD降解以及生物除 磷,从而保证出水中的SS、COD、BOD、 NH+4-N、TN和TP达到规定的设计要求。 本设计中设置卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟4 个,2个1组。曝气方式采用微孔曝气,每沟 设有潜水推进器4台。 4.7.1 曝气方式的选
12、择 供氧是城市污水二级处理主要的能源消 耗,因此,供氧(曝气)方式的效率和运营费用 与建设投资密切相关。氧化沟的曝气方式有 机械曝气和鼓风曝气。由于机械曝气的散水 作用,当环境温度低于水温时,机械曝气会使 废水降温,而鼓风曝气由于风机对空气的压 缩,可使水温升高。生物处理的效率,与温度 关系密切,尤其当要求脱氮时,脱氮菌对温度 较为敏感,温度偏低时,生物处理效率明显降 低。因此,目前普遍的观点是在气温低于零 度的地区,氧化沟不宜采用机械曝气。某市 的极端最低温度为-20℃,一月份多年平均 气温-0.5℃。该市已建成的北石桥污水净 化中心采用转刷机械曝气,冬季由于曝气
13、作 用转刷周围大量结冰,致使水温降低,碳、氮 和磷的去除率明显下降。经综合考虑,本设 计方案采用鼓风曝气。 4.7.2 设计参数 设计流量:10万m3/d; 污泥浓度:4 000 mg/L; 水力停留时间:12.7 h(各段水力停留时 间比为:厌氧∶缺氧∶好氧=1∶2∶6); 污泥负荷:0.08 kg BOD5/kg (SS)/d; 设计污泥龄:22 d; 水气比:1∶5 4.7.3 主要设备 (1)曝气头5 700个,型号:DB400T (2)水下推进器16台,型号:SR4670- 410,功率:13 kW 4.8 二沉池 二沉池的作用是对氧化沟排出的混合液
14、 进行泥水分离,保证出水水质和回流污泥的 浓度。本设计中二沉池采用中心进水周边出 水圆形辐流式沉淀池,连续运行,池内设单周 边传动刮泥机。 4.8.1 设计参数 数量:4座 设计流量:16.25万m3/d(污泥回流比 按62.5%计); 表面负荷:1.35 m3/(m2·h); 水力停留时间:2.4 h。 4.8.2 主要设备 单周边传动刮泥机4台,型号:DZG- 40,功率:0.55 kW。 4.9 接触消毒池 生物处理后的出水在此投加消毒剂,经 充分混合和接触(维持足够的接触时间),杀 灭出水中的致病菌,保证最终排水的卫生安 全。消毒剂采用液氯,由加氯间
15、制备,加氯间 内配备加氯机3台(二用一备)。 4.9.1 设计参数 消毒剂种类:液氯; 消毒剂浓度:7.5 mg/L; 设计流量:10万m3/d; 水力停留时间(接触时间):0.5 h; 接触池形式:折流式。 4.9.2 主要设备 液氯自动投加机3台,型号:V2000 4.10 鼓风机房 鼓风机房分为机房、进风室和值班室。 风机出口管上均设有止回阀、安全阀、消声 器、压力开关和温度开关等。鼓风机采用连 续运行方式,并由PLC自动控制,PLC主控 制器将保持系统主风管中的压力恒定,并通 过调节各氧化沟的空气控制阀来调节溶解氧 含量。主风道中的压力传感器将压力信号
16、输 送给主控制器,主控制器根据该信号与预先 设定值的对比结果控制鼓风机的出风量,以 保持压力恒定。同时,氧化沟中的溶解氧仪 根据池内溶解氧的变化来调节空气控制阀, 以保持沟内溶解氧浓度。 4.10.1 设计参数 设计流量: 70万m3/d(最大); 设计风压:66.7 kPa。 4.10.2 主要设备 离心鼓风机5台(四用一备),型号:HV -TURBOKASSV-GK200,功率:160 kW。 4.11 污泥提升泵房 内设多台潜污泵,将终沉池沉淀的部分 污泥回流至氧化沟,保证氧化沟所需的污泥 浓度,同时将剩余的污泥提升到贮泥池。 4.11.1 设计参数 回
17、流污泥流量:6.25万m3/d(最大值: 10万m3/d); 污泥回流比:62.5%(最大值:100%); 剩余污泥量(含水率99.3%计):62.5 m3/h; 数量:2座。 4.11.2 主要设备 (1)污泥回流泵每座2台(一用一备),型 号:350QW1500-15-90,功率:90 kW。 (2)剩余污泥泵每座2台(一用一备),型 号:80QW60-10-3,功率:3 kW。 (3)潜水搅拌机每座一台,型号:QJB5/ 12-620/3-480,功率:5 kW。 4.12 贮泥池 贮泥池可调节氧化沟排出的剩余污泥和 污泥浓缩脱水机工作之间的泥量平衡。为了
18、 维持污泥的好氧状态,防止磷的释放,在池底 布置空气管对污泥进行充氧曝气,同时还可 起到混合的作用,防止污泥沉淀。 4.12.1 设计参数 设计流量:1 500 m3/d; 停留时间:12 h; 数量:1座。 4.13 污泥浓缩脱水机房 机房内的浓缩脱水一体机对剩余污泥进 行浓缩和脱水处理,减少污泥的含水率和污 泥体积。经脱水处理后,污泥的含水率可降 至80%左右,成为滤饼,便于最终处置。脱 水机每天连续运行16 h。加药装置与浓缩 脱水一体机同步运行。污泥脱水机房内设药 库一间,可存放15 d左右的絮凝药剂,并配 备冲洗水泵、空压机、污泥投配泵、加药泵等。 4
19、13.1 设计参数 污泥量:1 500 m3/d; 干固体产生量:15 t; 工作周期:16 h; 药剂种类:PAM(粉状); 加药量:0.4%(按干固体计); 泥饼含水率:80%。 4.13.2 主要设备 浓缩脱水一体机3台,型号:DY-2000, 功率:40 kW。 5 结 语 氧化沟工艺一直是国内外城市污水处理 的主要方法之一。在上世纪90年代后,由于 除磷脱氮的需要,氧化沟技术本身经过曝气、 沟道、推流等技术的不断完善,完全可满足各 种工艺和处理要求。目前,氧化沟的脱氮除 磷功能主要通过在沟内设置厌氧和缺氧区来 完成,此外,在氧化沟前端增设单独的选择 池,使氧化沟内的污泥在较长的污泥龄下获 得较好的沉淀性能,不仅脱氮除磷效率高,污 泥量少,而且出水SS也很低。
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