林達(dá), 程平平, 趙詢霞
(湖南博世科環(huán)??萍加邢薰?, 長沙 410005)
某經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)目前入駐各類企業(yè)30 多家, 包括造紙廠、 食品加工廠、 新材料廠、 飼料廠及學(xué)校等, 園區(qū)大部污水來自造紙廠、 食品加工廠及學(xué)校, 其中以造紙廠污水占比最大, 約為30%。 造紙廠污水經(jīng)企業(yè)內(nèi)部污水站預(yù)處理(采用厭氧-好氧工藝)滿足納管標(biāo)準(zhǔn)后專管排入園區(qū)污水處理廠,其他企業(yè)污水根據(jù)區(qū)域分布經(jīng)片區(qū)集中管道送入園區(qū)污水處理廠。 園區(qū)污水處理廠現(xiàn)狀出水執(zhí)行GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級B 標(biāo)準(zhǔn)。 隨著入駐企業(yè)的增多, 現(xiàn)狀污水處理廠處理規(guī)模與排放標(biāo)準(zhǔn)均已不能滿足實(shí)際要求。本次改擴(kuò)建工程采用水解酸化-AAO-高效沉淀-臭氧催化氧化-BAF 工藝, 污水處理廠出水滿足GB 18918—2002 一級A 標(biāo)準(zhǔn)后排放。 本文介紹了改擴(kuò)建工程的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容及運(yùn)行效果。
某經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)污水處理廠現(xiàn)狀處理規(guī)模為0.5×104m3/d, 本次新增規(guī)模為0.5×104m3/d, 污水處理廠總設(shè)計(jì)規(guī)模達(dá)到1.0×104m3/d。
通過分析相關(guān)企業(yè)排水水質(zhì)數(shù)據(jù), 結(jié)果表明造紙廠污水中ρ(COD)≤350 mg/L, NH3-N、 TN、TP 濃度均較低; 食品廠污水中ρ(TN)≤60 mg/L,ρ(NH3-N)≤50 mg/L, ρ(COD)≈100 mg/L。 本項(xiàng)目處理的難點(diǎn)在于去除造紙廠排放污水中的COD,減輕其對污水處理廠運(yùn)行效果的影響, 此類COD主要為少量的酚類、 酯類等化合物[1]。 結(jié)合園區(qū)綜合排水實(shí)際情況[2], 最終確定污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì), 出水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行GB 18918—2002 一級A 標(biāo)準(zhǔn)。 污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如表1 所示。
表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)Tab. 1 Design influent and effluent water quality
工業(yè)園區(qū)的污水水質(zhì)主要取決于入駐企業(yè)的產(chǎn)品、 原材料及生產(chǎn)工藝。 常規(guī)的造紙污水深度處理多采用芬頓工藝[3], 而芬頓工藝藥劑投加過程的操作強(qiáng)度大, 且會產(chǎn)生較多的化學(xué)污泥。 現(xiàn)狀污水處理廠排放滿足一級B 標(biāo)準(zhǔn), 未設(shè)置深度處理段。 在污水處理廠運(yùn)行過程中, 當(dāng)上游造紙廠排水出現(xiàn)波動時(shí), 污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)也隨之波動, 影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。 參考工業(yè)園區(qū)污水處理廠常用工藝[4-6],本項(xiàng)目采用水解酸化-AAO-高效沉淀池-臭氧催化氧化-BAF 工藝處理園區(qū)綜合污水。
考慮到工業(yè)企業(yè)排水中含有難降解有機(jī)物, 在預(yù)處理后段增加水解酸化池, 將難生物降解的大分子物質(zhì)先轉(zhuǎn)化為易于降解的小分子物質(zhì), 降低后續(xù)AAO 生化池的運(yùn)行負(fù)荷; AAO 生化池去除大部分可降解的有機(jī)物、 NH3-N 及TN 等, 出水經(jīng)高效沉淀池去除剩余TP 及大部分SS 后進(jìn)入臭氧催化氧化池, 在臭氧催化氧化作用下, 污水中難降解有機(jī)物的部分環(huán)或長鏈斷裂, 使大分子物質(zhì)變成小分子物質(zhì), 再通過BAF 將剩余有機(jī)物去除; 最后出水經(jīng)纖維轉(zhuǎn)盤濾池去除剩余SS, 出水經(jīng)接觸消毒池后達(dá)標(biāo)外排。 污水處理廠工藝流程見圖1。
圖1 污水處理廠工藝流程Fig. 1 Process flow of wastewater treatment plant
(1) 中/細(xì)格柵及旋流沉砂池。 設(shè)計(jì)規(guī)模為1.0×104m3/d, 設(shè)4 臺回轉(zhuǎn)式格柵, 渠寬700 mm,柵條間隙10 mm 與5 mm 各2 臺, 旋流沉砂器2套, 直徑為2.13 m; 羅茨風(fēng)機(jī)2 臺, Q =1.71 m3/min, H =3.92 m, N =2.2 kW; 砂水分離器1 臺。
(2) 調(diào)節(jié)池。 設(shè)計(jì)規(guī)模為1.0×104m3/d, 有效容積為3 200 m3, 平面尺寸為24.6 m×21.1 m, 有效水深為6.2 m, 停留時(shí)間為7.68 h。 設(shè)3 臺潛水提升泵, 單臺Q =230 m3/h, H =20 m, N =37 kW。
(3) 水解酸化池。 設(shè)計(jì)規(guī)模為1.0×104m3/d,分2 格, 配套2 臺直徑2 200 mm 的脈沖式布水器,單格有效容積為1 340 m3, 單格平面尺寸為21.1m×9.1 m, 有效水深為7.0 m, 上升流速為1.08 m/h, 停留時(shí)間為6.4 h。
(4) AAO 生化池。 新建生化池1 座, 設(shè)計(jì)規(guī)模為0.5×104m3/d, 有效容積為3 000 m3, 平面尺寸為31.0 m×16.4 m, 有效水深為5.9 m, 厭氧區(qū)水力停留時(shí)間為1.9 h, 缺氧區(qū)水力停留時(shí)間為4.1 h, 好氧區(qū)水力停留時(shí)間為8.4 h, 總水力停留時(shí)間為14.4 h。 設(shè)計(jì)污泥濃度為4 000 mg/L, 污泥負(fù)荷為0.104 kg[BOD5]/(kg[MLVSS]·d), 溶解氧質(zhì)量濃度為2 mg/L, 混合液內(nèi)回流比為200%, 污泥回流比為100%。 配置2 臺沉水內(nèi)回流泵, 單臺Q =420 m3/h, N =4.5 kW。
現(xiàn)狀生化池1 座, 設(shè)計(jì)規(guī)模為0.5×104m3/d,有效容積為3 400 m3, 平面尺寸為31.3 m×18.4 m,有效水深為5.9 m, 厭氧區(qū)水力停留時(shí)間為1.84 h,缺氧區(qū)水力停留時(shí)間為4.1 h, 好氧區(qū)水力停留時(shí)間為10.36 h, 總水力停留時(shí)間為16.3 h。 混合液內(nèi)回流比為300%, 污泥回流比為100%。 配置2 臺沉水內(nèi)回流泵, 單臺Q =720 m3/h, N =5 kW。
新舊2 座生化池均采用管式曝氣器, 厭氧區(qū)均配置2 臺直徑320 mm 高速潛水?dāng)嚢杵鳎?缺氧區(qū)配置2 臺直徑620 mm 高速潛水?dāng)嚢杵鳎?好氧區(qū)配置2 臺直徑2 500 mm 低速推流器。 新增3 臺曝氣風(fēng)機(jī)為2 座生化池供氧, 單臺Q =25 m3/min, P =70 kPa, N =37 kW。
(5) 二沉池。 新增平流式沉淀池1 座, 設(shè)計(jì)規(guī)模為0.5×104m3/d, 平面尺寸為31.0 m × 10.0 m,有效水深為4.60 m, 表面負(fù)荷為0.67 m3/(m2·h),水平流速為1.26 mm/s, 出水堰水力負(fù)荷為1.65 L/(m·s)。 配1 臺桁架式刮吸泥機(jī); 2 臺污泥回流泵,單臺Q =210 m3/h, H =10 m, N =11 kW; 2 臺剩余污泥泵, 單臺Q =20 m3/h, H =14 m, N =1.5 kW。
現(xiàn)狀平流式沉淀池1 座, 設(shè)計(jì)規(guī)模為0.5×104m3/d, 平面尺寸為31.3 m × 10.0 m, 有效水深為4.60 m, 表面負(fù)荷為0.67 m3/(m2·h), 水平流速為1.26 mm/s, 出水堰水力負(fù)荷為1.65 L/(m·s)。 配1臺桁架式刮吸泥機(jī); 3 臺污泥回流泵, 單臺Q =110 m3/h, H =10 m, N =5.5 kW; 2 臺剩余 污泥泵, 單臺Q =30 m3/h, H =12 m, N =1.5 kW。
(6) 高效沉淀池。 設(shè)計(jì)規(guī)模為1.0×104m3/d,采用2 組高效沉淀池, 水力停留時(shí)間約89.3 min。單組混合區(qū)平面尺寸為1.35 m×1.35 m, 有效水深為3.4 m, 水力停留時(shí)間為1.8 min; 單組絮凝區(qū)平面尺寸為3.0 m×3.0 m, 有效水深為6.4 m, 水力停留時(shí)間為16.6 min; 單組過渡區(qū)平面尺寸為6.0 m×0.8 m, 有效水深為6.2 m, 水力停留時(shí)間為8.6 min; 單組沉淀區(qū)平面尺寸為6.0 m×6.0 m, 有效水深為6.0 m, 水力停留時(shí)間為62.3 min; 單組斜管區(qū)面積為18.9 m2, 斜管區(qū)表面負(fù)荷為11 m3/(m2·h)。 每組各配套1 臺直徑為800 mm 混合攪拌器, 1 臺直徑為1 100 mm 絮凝攪拌器及1 臺直徑為6 000 mm 污泥濃縮機(jī)。 泵房內(nèi)設(shè)置5 臺污泥螺桿泵, 2 臺內(nèi)循環(huán)泵, 2 臺污泥泵, 1 臺公共備用,單臺流量Q =8 m3/h, H =60 m, N =4.0 kW, 設(shè)計(jì)污泥循環(huán)回流系數(shù)為0.04。
(7) 臭氧催化氧化池。 設(shè)計(jì)規(guī)模為1.0 × 104m3/d, 臭氧投加量為25 mg/L, 總水力停留時(shí)間為65.6 min, 平面尺寸為13.1 m×6.0 m, 有效水深為5.8 m, 內(nèi)部裝填36 m3以Al2O3為載體負(fù)載Mn、Fe、 Ce、 Zn 等金屬活性成分的臭氧催化劑。 設(shè)置2 臺空氣源臭氧發(fā)生器, 單臺臭氧產(chǎn)量為6 kg/h。
(8) BAF。 設(shè)計(jì)規(guī)模為1.0 × 104m3/d, 分4格, 單格平面尺寸9.0×4.0 m, 有效水深為6.2 m,填料高度為3.5 m, 正常濾速為2.89 m/h, 強(qiáng)制濾速為3.86 m/h。 設(shè)置曝氣風(fēng)機(jī)2 臺, 單臺Q =12 m3/min, P =70 kPa, N =22 kW; 反洗風(fēng)機(jī)3 臺, 2用1 備, 單臺Q =15.44 m3/min, H =70 kPa, N =37 kW; 反沖洗水泵3 臺, 2 用1 備, 單臺Q =380 m3/h, H =10 m, N =18.5 kW。
(9) 纖維轉(zhuǎn)盤濾池。 設(shè)計(jì)規(guī)模為1.0×104m3/d, 分2 組, 每組設(shè)6 個(gè)直徑2 000 mm 的過濾盤片, 設(shè)2 臺清洗水泵。
(10) 接觸消毒池。 現(xiàn)狀接觸消毒池, 有效容積為216 m3, 平面尺寸為10.0 m × 5.4 m, 有效水深為4.0 m, 水力停留時(shí)間為31.1 min, 設(shè)計(jì)次氯酸鈉投加量為15 mg/L, 液體貯存量按7 d 考慮。
(11) 污泥脫水系統(tǒng)。 設(shè)計(jì)新增2 臺疊螺式污泥脫水機(jī)替換舊脫水機(jī), 單臺處理能力為150 kg[干泥]/h, 利用現(xiàn)狀直徑7 000 mm 污泥濃縮池1座。 經(jīng)脫水的污泥含水率為80%, 貯存在儲泥間后, 定期由污泥車外運(yùn)處置。
(12) 除臭系統(tǒng)。 每組生化池設(shè)置1 套全過程除臭系統(tǒng), 安裝于缺氧池進(jìn)水側(cè), 污泥回流量為3%~8%。
(1) 針對工業(yè)園區(qū)污水復(fù)雜多樣、 難生物降解的特點(diǎn), 在前端設(shè)置水解酸化池。 水解酸化池采用脈沖式布水器, 兼有配水和水力攪拌功能, 使其與池內(nèi)污水充分混合, 微生物與污水中的有機(jī)物充分地接觸反應(yīng), 污水的可生化性得到提高。
(2) 本項(xiàng)目用地緊張, 設(shè)計(jì)采用了全過程除臭工藝, 投加微生物填料, 在缺氧池中培養(yǎng)出高效除臭微生物, 將含高效除臭微生物的污泥回流于預(yù)處理段, 除臭微生物與水中的惡臭物質(zhì)發(fā)生吸附、 凝聚和生物降解等作用, 使得污水處理廠各構(gòu)筑物惡臭物質(zhì)在水中得到去除, 實(shí)現(xiàn)其全過程控制。
項(xiàng)目總投資為6 200 萬, 其中污水處理廠直接工程費(fèi)用約為4 585 萬, 噸水處理成本約為2.52 元。
該工程目前已進(jìn)入調(diào)試運(yùn)營階段, 出水各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求, 進(jìn)出水水質(zhì)如表2 所示。
表2 污水處理廠實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)Tab. 2 Actual influent and effluent water quality of sewage treatment plant
(1) 某經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)污水處理廠采用預(yù)處理-水解酸化-AAO 生化-高效沉淀-臭氧催化氧化-BAF-纖維轉(zhuǎn)盤濾池-接觸消毒工藝, 處理工業(yè)廢水與生活污水的混合污水, 在進(jìn)水滿足設(shè)計(jì)條件的情況下,整體運(yùn)行效果良好, 出水滿足GB 18918—2002 一級A 排放標(biāo)準(zhǔn)。
(2) 運(yùn)行過程中為防止催化劑表面污堵影響去除效果, 催化劑填料層應(yīng)考慮設(shè)置沖洗設(shè)施; 臭氧催化氧化與BAF 組合工藝能進(jìn)一步降低污染物指標(biāo), 可作為部分工業(yè)園區(qū)污水深度處理工藝。
(3) 全過程除臭對于污水處理廠臭氣控制具有明顯效果, 大大減少了除臭系統(tǒng)的管道及設(shè)備占地面積。