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    污水處理廠提標改造工程設計方案

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    為了保護水體、美化環境,改善區域內的水環境現狀,貫徹落實《水污染防治行動計劃》及佛山市相關專項規劃,對區域內的污水收集系統進行優化,使污水得到集中處理,佛山市對3家污水處理廠進行提標改造,改善污水廠進水條件,降低沖擊負荷影響,使污水廠在更有利于的條件下運行。


    現狀A污水處理廠和B污水處理廠由于規劃原因,遠期要取消或拆遷??紤]規劃控制用地以及配套廠外污水管網工程等因素,C污水處理廠的廠址符合三處污水收集管網系統布局規劃要求,滿足原A廠、B廠污水匯集要求,能最大限度地利用了廠外污水收集和輸送設施。同時,目前C廠內預留用地基本可以接受三個片區的現狀污水。因此,規劃將A、B污水處理廠建在現C廠內,現狀A、B廠收集區域的污水通過管道轉輸到現狀C廠,處理規模為7萬 m3/d,遠期需再征地。項目進行污水處理廠改(遷)建,水廠用地緊張,需在有限用地條件下,滿足三處污水處理要求。同時,增加深度處理工藝,提高出水標準,減少污水處理廠外排污染物。


    1 原污水處處理概況


    1.1 原處理工藝及進出水水質


    A污水處理廠處理規模達到1萬m3/d。一期工程采用羅賽爾氧化溝工藝,二期工程采用AAO工藝,出水水質達到一級B排放標準,污水處理廠長期處于滿負荷運行狀態。


    B污水處理廠采用AAO處理工藝,處理水量基本達到5萬m3/d,出水水質達到 一級B排放標準。一期工程受高鐵建設的影響,部分設施已拆除,現狀處理能力為2.5萬m3/d。


    C污水處理廠一期建設規模為1萬m3/d,采用氧化溝工藝,長期處于滿負荷運行狀態。


    1.2 污水廠進出水指標


    A廠、B廠、C廠2016年運行水質分析如表1所示。


    1.jpg


    1.3 原系統存在的問題


    原污水處理系統存在以下幾個問題。


    (1)目前3個污水處理廠實際進水水質沒有達到設計值,而且差距較大,尤其是BOD指標偏低,說明進廠污水混入了較多的雨水,污水收集系統尚不完善。


    (2)3個污水處理廠中,B廠水量處理水量最大,A廠進水濃度最高。


    (3)從出水指標看,A廠出水TP超標,C廠出水TN超標,其余各項指標目前均可達到一級A的出水標準。


    (4)由于現狀進水指標尚未達到設計值的一半,目前的出水數據不能反映實際的處理效果。


    (5)隨著污水收集管網大量建設,預計未來污水廠進水污染物指標將提高。


    2 提標改造方案設計


    2.1 污水處理指標分析


    B廠需處理水量基本達到5萬m3d,A廠、C廠運行水量基本達到1萬m3/d。根據相關規劃,遠期C廠將成為A、B及C三個區域唯一的污水處理廠,現狀水量規?;具_到7萬m3/d。C污水處理廠現狀用地條件僅可滿足7萬m3/d污水處理的用地要求,遠期則會用地緊張。因此,本次改擴建,需盡量減少占地。


    該工程將整合3處污水處理廠,在C廠建設用地上擴建6萬m3/d污水處理工程,并完成建設規模為7.0萬m3/d的提標工程,充分利用現有用地。該工程建設完成后,C 廠成為到出水達到滿足一級A標準,處理規模為7.0萬m3/d的污水處理廠。


    (1)原污水處理廠設計進水水質


    對原污水處理廠設計進水水質進行加權平均的結果如表2所示。


    2.jpg


    (2)設計進水水質的確定


    結合三座污水廠的原設計進水水質以及佛山市部分污水處理廠設計進水水質,確定該工程設計進水水質如表3所示。


    3.jpg


    2.2 方案比選


    該工程設計進水水質:B/C=0.50,屬于較易生物降解范疇;BOD/TN=3.75,可以生物脫氮;BOD/TP=37.5,可以生物除磷,但需要有效利用碳源。


    2.2.1進水指標分析


    (1)BOD指標分析


    該工程的進水BOD5為150 mg/L,出水BOD5≤10 mg/L。該項指標在采用生物脫氮除磷工藝后較容易滿足。


    (2)COD指標分析


    該工程的進水CODCr指標為300 mg/L,出水CODCr≤40 mg/L。采用生物脫氮除磷工藝,因硝化所需的泥齡較長,長泥齡可提高COD的去除率。該工程按以生活污水為主的城市污水進行考慮,通過充分硝化、控制出水SS來保證COD出水達標。


    (3)SS指標分析


    該工程的進水SS指標為250 mg/L,出水SS≤10 mg/L??紤]到SS的去除會直接影響出水COD和BOD。因此,該工程考慮增加深度處理保證出水SS達標。


    (4)TN指標分析


    該工程進水TN指標為40 mg/L,出水TN≤15 mg/L。BOD/TN達到3.3,碳源比較充分。特殊情況下,碳源不足時,需外加碳源補充。TN是該工程重點處理指標,因此,該工程考慮增加深度處理保證出水TN達標。


    (5)NH3-N計指標分析


    該工程進水NH3-N指標為30 mg/L,出水NH3-N≤5 mg/L。該工程進水氨氮的去除主要靠硝化來完成。


    (6)TP指標分析


    該工程進水TP指標為4 mg/L,出水TP≤0.5 mg/L。要滿足出水磷濃度的要求。在優先去除氮的情況下,盡可能生物除磷并增加化學除磷措施。


    2.2.2 工藝比選


    考慮到用地問題,該工程主要考慮生物濾池、CASS、MSBR三種工藝,三種工藝的比選詳如表4所示。


    4.jpg


    通過上述比較,MSBR工藝具有工程投資低、運營成本低,運行管理方便,生物脫氮除磷效果好等優點,符合該工程建設的模式。因此,優先考慮采用MSBR工藝。


    2.2.3 深度處理方案比選


    該工程根據實際進、出水水質要求,以及用地情況,選擇“混凝沉淀+過濾”進行深度處理。


    (1)混凝沉淀池


    生物磁高效沉淀池水力負荷小,占地面積小,除磷效果好。該工程用地緊張,TP進水濃度高,除磷要求高,因此,本次混凝沉淀采用生物磁高效沉淀池。


    (2)濾池工藝


    該工程是將一期及擴建工程出水水質共同進行深度處理,一期工程由原設計的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級B標準提標到一級A標準。根據實際運行現狀,混合污水TN、SS、TP不能確保滿足新的出水要求,常規過濾工藝無法去除TN,考慮反硝化濾池既可以反硝化脫氮,可以去除SS的同時去除COD和BOD,因此,該工程僅進行3種反硝化濾池的必選,如表5所示。


    5.jpg


    通過比較可知,3種濾池各項性能指標相差不多。但是反硝化活性砂濾池兼具砂濾和反硝化濾池的特點,可以滿足不同出水標準的要求。而反硝化陶粒生物濾池出水SS保證率穩定性不高,為保證其出水SS穩定達標,宜在反硝化陶粒生物濾池后需增設濾布濾池或普通砂濾池,反硝化深床纖維濾池投資適中,運行管理也較方便,但受場地限制,布置困難。


    由表5可知,反硝化活性砂濾池的工程造價較低、運行費用以及電耗適中,適合場地建設。反硝化過濾可作為出水最后保證,而流砂過濾形式適合于中小型污水處理廠提標改造,占地小,投資低,全自動化運行方便,因此,該工程適用反硝化活性砂濾池工藝。


    (3)除磷工藝


    新設計厭氧池停留時間長,通過MSBR生物反應池生物除磷,加上高效沉淀池投加PAC化學除磷,可達到了較好的除磷效果,后段還有過濾工藝,可滿足總磷達標要求。


    (4)外加碳源


    進水水質變化大,合流污水進水水質復雜,有時進水碳源不足導致總氮偶爾超標,需考慮應預留急外加碳源措施,預留補充碳源為乙酸鈉。目前運行來看,不需要外加碳源。


    (5)污水消毒工藝


    尾水推薦采用次氯酸鈉消毒。


    (6)污泥處理工藝


    污泥進行減量化處理,含水率需達到80%以下,并外運進行集中處置。擴建部分采用重力濃縮池進行濃縮脫水,同時在一期脫水機房新增1臺脫水機滿足新增污泥處理要求。


    (7)除臭工藝


    該項目采用生物法除臭工藝。


    3 主要構筑物設計


    3.1 擴建工藝流程


    擴建設計規模為6.0萬 m3/d,深度處理設計規模7.0萬m3/d。


    該工程的工藝流程如圖1所示,工程平面布置分區如圖2所示。


    6.jpg


    圖2 工程平面布置分區圖


    3.2 主要構建筑物工藝設計


    (1)粗格柵及提升泵房


    粗格柵及提升泵房平面尺寸為16.1 m×6.5 m。設機械粗格柵2套,功率為3.0 kW;潛污泵4臺,3用1備,Q=320 L/s、H=12 m、P=75 kW。


    (2)細格柵及旋流沉砂池


    細格柵及旋流沉砂池平面尺寸為18.8 m×8.0 m。設螺旋細格柵除污機2套,D=1 600 mm,P=2.2 kW ;旋流除砂設備2套,Q= 0.53m3/s、D= 3.65 m、P=1.5 kW;羅茨風機3套,2用1備,Q=2.5m3/min 、P=5.5 kw、P=160 kPa。


    (3) MSBR池


    反應池1座,每座分2組,每組3.0萬m3/d可單獨運行,凈尺寸為 75.7 m×47.0 m,最低水溫為13 ℃,最高水溫為25 ℃;設計泥齡為15.1 d,全池污泥負荷為0.055 kg BOD5去除/(kg MLSS?d);濃縮污泥回流為0.5;混合液回流為2.5~3.5 Q;總停留時間為18.94 h,總體積為23680.0m3。設帶撇渣浮筒攪拌器16套,功率為N=29.75 kW。潛水回流泵10套,其中2套為Q=4 400~4 700m3/h、H=0.7~0.8 m、N=25.0 kW;4套為Q=1 800~2 200m3/h,H=0.7~0.8 m、N=10.0 kW;4套為Q=600~630m3/h、H=0.6~0.7 m、N=2.5 kW。設剩余污泥泵8套,Q=85m3/h、H=8 m、N=3.1 kW??商嵘⒖灼貧庀到y4套,每套含6組曝氣裝置,每組含50根長度1 m的曝氣管;固定微孔曝氣系統2套,每套含720根長度1 m的曝氣管。


    (4) 二次提升泵房及生物磁高效沉淀池


    二次提升泵房及生物磁高效沉淀池平面尺寸為25.3 m×21.6 m。設提升泵4臺,3用1庫備,Q=400 L/s、H=5 m、N=30 kW;攪拌器8臺,功率為2臺2.2 kW、2臺4.0 kW、2臺5.5 kW、2臺7.5 kW;刮泥機2臺,N=1.5 kW;斜管2套,含支架,參數為80 mm,100 m2;高壓沖洗泵1套,15m3/h、H=30 m、N=3.0 kW。


    (5)反硝化流砂過濾濾池


    設上向流移動床式反硝化流砂過濾濾池1座,平面尺寸為31.0 m×18.5 m。設連續流砂過濾器72套,單臺過濾面積為6m2,砂床高度為2 000 mm,正常壓縮空氣供應量為8.375Nm3/(h?套),壓縮空氣壓力 ≥750 kPa,采用連續壓縮空氣提升反洗。濾料數量為1 596m3,粒徑為1.2~2.0 mm。濾池濾料流失率按5%考慮。


    (6)加氯接觸池


    加氯接觸池1座,設4條廊道,單條廊道平面尺寸為3.0 m×27 m。


    (7)污泥重力濃縮池及脫水機房


    污泥重力濃縮池2座,尺寸為D=12 m,有效水深為4.5 m,剩余污泥量為7 735 kg DS/d,剩余污泥含水率:99.3%,剩余污泥體積為1 105m3/d,化學污泥量為680 kg DS/d,化學污泥含水率:99.3%,化學污泥體積為97m3/d,出泥含固率:2.5%,出泥體積為336.6m3/d,濃縮時間為20.3 h,固體負荷為37.22 kg/(m2?d)。設懸掛式中心傳動濃縮機2臺,P=0.75 kW。帶式脫水機1臺,Q=23m3/h、580 kg/h,P=3.0 kW。


    (8)變電站及鼓風機房


    變電站及鼓風機房1座,平面尺寸為43.9 m×12.5 m(與變配電間合建)。設離心鼓風機5臺,4用1備,Q=67m3/min、H=8.8 m、P=120 kW。


    (9)配套設備間及加藥間


    加藥間平面尺寸為28.4 m×9.6 m,混凝劑PAC加藥量為1 400 kg/d,助凝劑PAM加藥量為35 kg/d,次氯酸鈉加藥量700 kg/d。


    (10)除臭工程設計


    該工程粗格柵及進水泵房、細格柵及曝氣沉砂池、MSBR池、污泥濃縮池、污泥料倉需除臭。粗格柵及進水泵房、細格柵及曝氣沉砂池,對于不進人的空間換氣次數取2~3 次/h,對于進人操作的空間換氣次數取5~8 次/h;MSBR池缺氧部分按不進人操作考慮,換氣次數取2~3 次/h,主曝氣格按不收集考慮;污泥濃縮池換氣次數取3~5 次/h,脫水機房考慮對整個室內進行除臭,換氣次數取6~8 次/h。經計算,該工程選用處理能力為30 000m3/h的生物法除臭設備2套,總功率為35 kW。除臭處理后達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)中大氣污染物排放的以及標準。


    4 投資及運行成本分析


    該工程總投資為18 509.66萬元;其中建筑工程5 390.23萬元,安裝工程1 827.87萬元,設備及工器具購置7 799.52萬元,其他費用3 492.04萬元。年生產總成本為2 846.80萬元,單位處理成本為1.114元/m3。


    5 結論


    (1)該工程實施后出,水水質可以提高到廣東省地方標準《水污染物排放限值》(DB 44/26—2001)第二時段一級標準和《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級標準的A類標準、《汾江河流域水污染物排放標準》(DB 44/1366—2014)。


    (2)本次污水廠的擴(遷)建和提標工程設計滿足現狀用地緊張的局面,滿足改擴建及深度處理構筑物用地要求。


    (3)該工程采用采用生物磁高效沉淀池和反硝化流砂過濾濾池進行深度處理,降低出水中TN和TP含量,提高出水水質標準。




    原標題:設計案例|佛山市三家污水處理廠提標改造工程設計方案


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