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污水厂一级A提标改造:MBBR+磁混凝工艺

发布日期:2019/11/21 16:31:50  点击数:146

提标改造之前(2013~2014年),城东污水处理厂旱季处理水量约6.0~6.5万m3/d,其中一二期实际处理水量约3~3.5万m3/d,三期实际处理水量约2.5~3.0万m3/d,雨季时污水处理量可达到10万m3/d以上。根据污水处理厂服务范围内的地块发展及污水管网建设情况,确定提标改造工程设计规模为10万m3/d。
1提标改造工程技术方案分析


1.1生物处理系统仿真模拟
污水处理厂原设计AAO生反池停留时间为9.8~10.8h,由于尚未满负荷运行,实际停留时间约为13.8h,在这样的运行工况下各项污染物指标取得了较好的去除效果,实测出水水质如表1所示。


 
表1提标改造前实测出水水质 单位:mg/L
 
当污水厂达到满负荷运行时,现状生物处理系统对CODCr、NH3-N、TN的去除效果是否能满足排放要求,这是提标改造工程需重点考虑的内容。本项目设计采用污水处理数学仿真模型(ASM2D)模拟有机物去除过程,硝化、反硝化过程,释磷、吸磷过程。生物反应池的工艺参数如表2所示,模拟的进出水水质如表3所示。

表2 生物反应池工艺设计参数
 


 
表3 满负荷条件下的处理效果(MLSS=3500mg/L)
 
模拟结果显示,在设计规模条件下,生物反应池冬季硝化容量不足,出水NH3-N和TN的浓度不能满足达标处理的要求。低温条件下的污水处理厂的氨氮去除效果是衡量污水处理系统能力的主要指标,维持污水处理系统的主要设计运行参数不变,模拟不同进水流量下的氨氮处理效果如图1所示,模拟不同污泥浓度下的氨氮处理能力如图2所示。
 
 

 
 
图2 不同流量下的氨氮处理效果


由图1可以看出,在设计水质条件下,现状生物处理系统的处理能力在6.5~7.0万m3/d,即污水处理厂总水力停留时间应该不低于14.0h;由图2可以看出,在设计水量水质条件下,一二期工程生物反应池污泥浓度控制在6.0g/L、三期工程生物反应池污泥浓度控制在5.0g/L方能保证硝化效果。
根据仿真模拟分析,可行的技术方案是采取工程措施提升污水处理系统的污泥浓度,包括:(1)对回流污泥进行预浓缩,提升系统的污泥浓度至5~6 g/L;(2)在现有生物处理系统内投加悬浮填料,通过生物膜弥补活性污泥量的不足;(3)采用膜分离替代二沉池,使系统的污泥浓度维持在5~6g/L以上。根据进水水质特点、出水水质要求以及污水处理厂现状用地紧张情况,本着充分利用现有设施进行挖潜改造的原则,提标改造工程推荐采用投加悬浮填料方案,即污水二级处理采用活性污泥-生物膜复合工艺(MBBR)。
1.2 深度处理方案分析
本项目深度处理主要去除对象为TP和SS,化学除磷和过滤是污水厂一级A提标工程常用的深度处理技术。化学除磷工艺大多采用高效沉淀池,过滤工艺有砂滤池、纤维滤池、滤布滤池等。基于占地面积少、运行管理方便等优点,“高效沉淀池+滤布滤池”组合工艺在污水处理厂的应用较为普遍。高效沉淀池出水SS一般小于20mg/L,稳定在10mg/L一下有一定困难,通过滤布滤池进一步去除SS。在实际运行中发现往高效沉淀池投加助凝剂PAM后,滤布滤池很容易发生粘堵现象,不加PAM,高效沉淀池的化学药剂投加量大、絮体沉降性能不佳。磁混凝工艺是在传统的高效沉淀工艺中同步加入磁粉,以微小磁粉作为晶核,使生成的絮体密度更大、更结实,沉降速度快。磁混凝工艺从污染物去除效果、节省用地等方面要优于常规的高效沉淀池,通过调研磁混澄清池在其他类似污水厂的运行情况,在正常情况下磁混凝澄清池出水SS可达到≤5 mg/L,即便在单组检修工况,另一组处理量加倍,也能保障出水SS≤10mg/L。鉴于本项目用地紧张,不具备建砂滤池、纤维滤池的条件,设计采用磁混凝技术除磷、除SS。
 


磁混澄清池构造如图3所示。
 
图3磁混澄清池构造图
2提标改造核心工艺方案设计
2.1 生物反应池工艺参数及布置
一二期生物反应池原设计为8条好氧廊道,三期生物反应池原设计为6条好氧廊道。根据一二三期工程生物反应池现状工艺布置及本项目的处理目标,确定生物反应池改造为MBBR池的方案如下:
将一二三期生物反应池的第1条廊道设计为交替区,内设潜水搅拌器和微孔曝气器,正常情况下采用好氧模式运行,脱氮能力不足时改为缺氧模式运行。一二期生物反应池的第6、7条廊道设计为MBBR区,三期生物反应池的第4、5条廊道设计为MBBR区,合计投加比表面积为620m2/m3的悬浮填料约3090m3,填料体积占MBBR区池容比例为30%~40%。MBBR区的充氧采用微孔曝气器,填料硫化采用穿孔曝气管;在两个廊道之间的隔墙两端开连通孔,通过潜水推流器使悬浮填料在两个廊道之间循环运动。改造后的生物反应池工艺设计参数如表4所示,工艺布置如图4所示。
表4 生物反应池工艺设计参数
  
 
 
图4 生物反应池工艺布置图
2.2 磁混凝澄清池工艺参数及布置
二沉池出水经泵提升后进入磁混凝澄清池,提升泵房与磁混凝澄清池合建。提升泵房设4台潜水轴流泵,经提升后的污水经配水井,依次流入第一格反应池、第二格反应池、第三格反应池、澄清池,出水汇流至接触消毒池。混凝剂投加在第一格反应池,磁粉投加在第二格反应池,助凝剂投加在第三格反应池,澄清池的沉淀污泥回流至第二格反应池,排出系统的化学污泥经磁分离机回收磁粉后排至储泥池,工艺布置如图5所示。磁混凝澄清池的主要设计参数如表5所示。
表5 磁混凝澄清池工艺设计参数
  
 
 
图5 提升泵房及磁混凝澄清池工艺布置图
3污水处理厂运行情况
该厂提标改造工程于2016年12月底投产运行,2017年1月~12月实际处理水量月平均最小为6.5万m3/d,最大为8.2万m3/d,平均为7.7万m3/d,实测进、出水水质如表6所示,可见出水水质均达到一级A排放标准。磁混凝澄清池投加的混凝剂为聚合硫酸铁,絮凝剂为阴离子PAM,磁粉一年总计补充了32t,折算到单位污水消耗量为1.14mg/L。由于实际进水CODCr、BOD5、NH3-N、TN等污染指标只有设计值的50%~60%,因此,MBBR降解CODCr、硝化、反硝化潜能还需要通过长时间的运行来验证。


表6 污水厂实际运行水质

 
 

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