学术咨询服务正当时学报期刊咨询网是专业的学术咨询服务平台！
发布时间：2021-07-13 16:16所属平台：学报论文发表咨询网浏览： 次
摘要:武汉市某临时污水处理厂设计规模为2104m3/d，采用高密度沉淀池/BAF处理工艺，处理出水用作清水补给明渠，详细介绍了该工程的工艺流程、设备参数及运营情况。经过4个月的运行调试，结果表明，在进水平均COD为78.8mg/L，进水NH3-N、TP平均质量浓度分别为2
摘要:武汉市某临时污水处理厂设计规模为2×104m3/d，采用高密度沉淀池/BAF处理工艺，处理出水用作清水补给明渠，详细介绍了该工程的工艺流程、设备参数及运营情况。经过4个月的运行调试，结果表明，在进水平均COD为78.8mg/L，进水NH3-N、TP平均质量浓度分别为26.5、2.6mg/L的情况下，出水平均COD为14.2mg/L，出水NH3-N、TP平均质量浓度为2.6、0.3mg/L，出水指标稳定达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918—2002)一级A标准。该工艺具有运行稳定，占地面积小、耐冲击负荷能力强、自动化程度高、处理效率高等优点，可供相关污水处理工程参考。
关键词:高密度沉淀池;曝气生物滤池;生活污水;脱氮除磷;全自动加药
东湖高新区某明渠周边区域雨污水收集系统建设尚不完善，生活污水随雨水直排入明渠渠道，造成水体污染，引起渠水发黑发臭。通过完善污水收集系统，建设临时污水处理厂工程，对生活污水进行收集处理后再入渠，有效的降低明渠外源污染负荷，改善明渠水体生态环境，逐步消除明渠水体黑臭现象。本临时污水处理厂工程采用高密度沉淀池+曝气生物滤池为主的处理工艺，解决了明渠外源污染负荷重问题，同时对下游水体水环境综合治理，武汉市主城区生态环境质量的提升及改善沿岸人居环境具有重要的意义。
1设计进、出水水质
对石门峰片区及荷叶山社区的生活污水水质及周边环境进行调查和分析，并结合同地区已建成的污水处理厂进水水质，确定了该临时污水厂的设计进水水质。该临时污水厂出水流入明渠，明渠已列入东湖高新区“四水共治”实施计划，近期消除水体黑臭;结合城市黑臭水体整治工作指南关于城市黑臭水体考核指标，出水水质执行GB18918—2002的一级A标准;鉴于短期内黑臭水体考核指标中无TN且本项目为临时工程，后期污水送入豹澥污水处理厂处理以及明渠已逐步修复和完善生态系统，因此设计出水水质指标不包含TN。
2污水处理工艺及设计参数
2.1工艺流程
结合黑臭水体整治考核目标，该工程主要去除污染物是COD、SS、氨氮、TP。SS去除主要通过物理化学法，COD及氮磷去除主要依靠化学及生物法。本工程以沉淀和物化法为主的一级处理工艺对SS及TP等污染物进行最大程度削减，结合具有脱氮除磷作用的二级生物处理工艺对COD及氨氮等污染物进一步去除。考虑本工程可用于水厂建设用 地面积有限、建设周期短及出水水质指标较高等因素，宜采用占地面积小，水力负荷高，处理效果好，易于实施，集成度高的处理工艺。
因此，本工程采用高效物化沉淀与生物膜法相结合的处理工艺。沉淀池作为去除水中悬浮物的有效设施，但处理效率一般不高。高密度沉淀池是一种新型高效物化澄清技术，集混合、絮凝、沉淀和浓缩功能于一体，其结构紧凑、占地面积小、水力负荷高、处理效率高、出水水质稳定[1]。
常规城市污水脱氮除磷处理工艺处理效果不佳，可能需要后续辅以深度处理工艺。曝气生物滤池同时具备硝化反应、COD、SS、TN等去除作用的生物膜处理工艺[2]，具有占地面积小、自动化程度高、处理效果好、不会产生污泥膨胀、耐冲击负荷等优点。本工程采用高密度沉淀池去除大部分悬浮物、有机污染物及磷，曝气生物滤池进一步去除氨氮和有机物，高密度沉淀池的污泥通过排泥泵输送至叠螺式污泥脱水机进行脱水处理。
2.2主要工艺特点
1)高密度沉淀池。高密度沉淀池由三个技术模块组成，分别是集成式絮凝区、沉淀区及污泥浓缩区[3]，集混合、絮凝、沉淀和浓缩功能于一体，结构紧凑，占地面积小，一体化程度较高;通过混凝、强化絮凝、斜管沉淀等措施增强了高密度沉淀池的絮凝效果、沉淀效果，具有水力负荷高、耐冲击负荷、沉淀效率高、出水水质较好、污泥易于浓缩和脱水等特点。
2)曝气生物滤池(BAF)。曝气生物滤池属于生物膜法污水处理工艺，氧的传递在生物膜和生物絮体内产生溶解氧梯度，实现同步硝化反硝化[4]，同时，滤料具备物理吸附及机械截留作用。BAF集生物氧化和截留悬浮固体于一体，可同时起到普通曝气池、二沉池和砂滤池的作用，具有占地面积小、处理效率高、耐冲击负荷性能好、自动化程度高、不会产生污泥膨胀等特点。3)全自动加药系统。本工程共投加2种药剂，分别为PAM、PAC。整个加药系统采用PLC中央控制系统，全自动投加方式，根据进、出水水质合理控制加药量，节省人力。
2.3主要构筑物及设计参数
工程规模为2×104m3/d，占地面积3000m2。
1)一体化提升泵站及格栅。一体化提升泵站采用玻璃钢筒体，直径为3.8m，筒体高为7m。进水口设置粉碎格栅1台，N=5.5kW;取水井内安装潜水排污泵3台，2用1备，单台潜水排污泵设计参数Q=630m3/h，扬尘H=20m，功率N=55kW，潜水排污泵根据一体化提升泵站的水位自动控制启停。格栅渠和转鼓细格栅合建，构筑物尺寸为6.8m×2.4m×1.0m。主要设备有2套转鼓细格栅，栅条间隙为2mm，过栅流速为0.90m/s，配套电机功率N=1.1kW。压榨机1台，功率N=1.5kW。
2)高密度沉淀池.
高密度沉淀池包括混合池、絮凝池、沉淀池。污水经混合池充分混合后通过手动闸门均匀的分配到4个絮凝池，进行絮凝反应后通过重力流入沉淀池沉淀。建有混合池1座，混合池尺寸为3.0m×3.0m×8.4m，有效水深7.7m，配备机械搅拌机1台，转速n=1435r/min，功率N=3.0kW。絮凝反应池4座，单个尺寸为2.5m×2.5m×8.4m， 有效水深7.6m，配备机械搅拌机4台，单台转速n=1435r/min，功率N=4.0kW;沉淀池4座，单个尺寸为5.0m×5.0m×8.2m，有效水深7.6m，配备刮泥机4台，单台功率N=1.1kW;污泥回流泵采用螺杆泵，共6台(4用2备)，单台螺杆泵流量Q=20m3/h，扬尘H=60m，功率N=5.5kW，通过变频调速。储油池一座，尺寸为3.0m×0.5m×8.4m。
3)曝气生物滤池.曝气生物滤池仅考虑碳氧化—硝化作用，不考虑反硝化作用，采用圆形钢结构罐体，共设置16台，单台直径5m，水力负荷2.65m3(/m2·h)，滤池总高度7.65m，其中配水室高度1.35m，承托层高度0.3m，滤料层深度4m，清水区高度1.5m，超高0.5m。采用粒径为4-6mm的球形陶粒。底部为天然鹅卵石承托层，从下至上分两级填装，第一级滤料粒径为16-32mm，高度为200mm，第二级滤料粒径为8-16mm，高度为100mm。滤料硝化负荷为0.32kgNH3-N/(m3·d)。
设专用防堵长柄滤头布水器30400套，滤头楔形缝隙为1.0mm，滤缝数量为40条。曝气采用单孔膜空气扩散器12352套，单个曝气器设计额定通气量为0.2m3/h。采用气—水联合反冲洗方式，空气反冲洗强度为14L/(m2·s)，水反冲洗强度为5L/(m2·s)。
每台曝气生物滤池配备流量计、液位计及溶解氧分析仪等仪表，仪表输出信号及时传送回各自的PLC，由控制室控制各个电动阀门等的开启与关闭。主要设备有罗茨鼓风机5台，单机风量Q=2280m3/h，风压H=6m，功率N=75kW。其中3台用于曝气，2用1备;2台用于反冲洗，1用1备。反冲洗水泵共3台，2用1备，单台流量Q=290m3/h，扬尘H=10m，功率N=18.5kW。
4)清水池。建有地上式圆形清水池1座，直径为5m，高度为5.2m，有效水深为4.5m。曝气生物滤池出水经集水管收集进入清水池储存。超过清水池有效设计水位的流量经溢流管排至厂区外管网，作为清水补给九峰明渠。清水池水通过回用水泵输送至加药间、分析室及转鼓细格栅，分别作为溶剂、水质监测水样及格栅冲洗水使用。回用水泵共2台，1用1备，单台流量Q=12.5m3/h，扬程H=40m，功率N=4kW。
3调试运行
3.1调试运行效果
该厂自2019年6月开始进入试运行期，经过4个月调试，运行良好。由于前期未安装SS检测设备，所以未对SS进行记录。根据合同规定，运行期间只对表2中水质指标进行监测，结果表明，COD、氨氮、TP平均去除率达到81.1%、88.9%和86.5%。从8月上旬开始已经达标，且较稳定，各指标均优于GB18918—2002的一级A标准。
3.2问题处理
污水厂在调试期间出现了一些问题，分析了问题产生的原因并提出解决措施：
1)高密度沉淀池出现污泥上浮、出水悬浮物浓度较高等现象，分析原因是高密度沉淀池排泥不及时和PAM投加量不当。排泥不及时造成沉淀池内泥位过高，容易发生短流现象，引起污泥上浮;同时，沉淀池内污泥易发生厌氧反应，产生大量气泡，气泡溢出时引起污泥上浮，两者都能造成出水悬浮物浓度上升。PAM投加量不足时，导致絮凝池絮体细小，沉降性能下降，引起沉淀池污泥上浮;PAM投加过量时，造成污泥浓缩性能变差，也会产生白色带状絮体，造成出水悬浮物浓度上升。
调整排泥周期为12h及PAM投加量为2g/L，高密度沉淀池出水悬浮物浓度远远小于60mg/L，无气泡产生及污泥上浮现象出现。本工程采取在PLC中央控制系统设定高泥位报警值参数(对应泥位高度为3m)，及时排泥;在不同高度处设置一系列取样管，检测沉淀池中污泥沉降比，保证回流污泥的浓度及防止沉淀池底部污泥变质腐化，避免上述现象重复出现。
2)运行期间，氨氮出现不达标现象，分析原因是进水水量为300～700m3/h，波动较大，单位时间进入BAF的有机物量发生变化，影响硝化细菌的生长，硝化反应受到一定影响;同时，运行期间部分单孔膜空气扩散器损坏，导致BAF部分区域曝气量少，曝气不均匀，使氨氮得不到充分降解。采用进水水量不变方式运行及修缮已损坏的单孔膜空气扩散器，使曝气均匀，氨氮达标。同时本工程增设支架，固定单孔膜空气扩散器，防止其损坏。
3)BAF运行周期变短，分析原因是高密度沉淀池出水PAM浓度及悬浮物浓度过高，进入BAF后，被截留在滤料层及承托层，引起承托层板结，造成反冲洗不充分，BAF运行周期变短。已对BAF进行滤料层和承托层清洗换填，滤池运行周期恢复正常。本工程采取严格控制PAM投加量、高密度沉淀池运行状况及BAF反冲洗气水比(3：1)，保证BAF进水PAM浓度较低、悬浮物浓度小于设计值及反冲洗效果，避免BAF运行周期缩短。
3.3成本分析
本工程总投资为2600万元。投入运行后，运行费用主要包括电费、药剂费、污泥处置费及人工费。吨水电耗平均为0.21kWh/t，平均电价0.632元/kWh，电费为0.14元/t;吨水消耗PAM、PAC分别为0.004、0.04kg，药剂价格分别为19000、2300元/t，则药剂费为0.17元/t;日常运泥约16t，运输及处理成本为380元/t，污泥处置费为0.51元/t;水厂定员5人，月平均工资为4000元/人，人工费为0.06元/t;综上所述，运行费用合计0.88元/t，可见其运行费用很低。
排水论文投稿期刊：中国给水排水创刊于1985年，是国内外公开发行的技术性刊物。本刊是面向全国给水排水和环境工程界的专业性科技期刊，是中国建筑类核心期刊和中国科技论文统计源期刊，具有较高的理论导向性和较强的工程实践性，在国内享有盛誉，被称为中国水行业的“首席杂志”。读者对象主要是自来水、市政排水、建筑给排水、水与废水处理等行业的设计、科研、教学、信息管理、施工、生产、分析、监测人员和大中专院校学生等。
4结论及建议
1)该水厂采用高密度沉淀池/BAF处理工艺，调试后，出水平均COD为14.2mg/L，出水NH3-N、TP平均质量浓度为2.6、0.3mg/L，去除率分别达到81.1%、88.9%和86.5%，出水指标能满足GB18918—2002一级A标准。
2)高密度沉淀池/BAF组合处理工艺布局紧凑，具有占地面积少、启动时间短、自动化程度高、水力负荷高、耐冲击负荷能力强、处理效率高等优点，适合作为生活污水高效处理工艺。
3)采用高密度沉淀池/BAF组合处理工艺时，建议进水水量保持不变，合理控制混凝剂投加量，回流污泥浓度，及时排泥，曝气均匀，保证高密度沉淀池及BAF在安全稳定状态下运行。
参考文献：
[1]杨华仙,陈键,黄慎勇.高密度沉淀池处理合流污水的工艺设计[J].中国给水排水,2012,28(12):59-62.
[2]卢楠,韩霁昌,王欢元,等.曝气生物滤池系统处理含氨氮废水的试验研究[J].灌溉排水学报,2016,35(08):101-104.
[3]许嘉炯,郑毓佩,沈裘昌,等.新型中置式高密度沉淀池的开发与应用[J].给水排水,2007(02):19-24.
[4]王琳,田璐.曝气生物滤池脱氮研究进展[J].水处理技术,2018,44(07):1-5.
作者：包木平1，2，冯振鹏1，2，赵芳1，2，艾庆华1，2，高少华2
转载请注明来源。原文地址：http://www.xuebaoqk.com/xblw/6687.html
《高密度沉淀池/BAF工艺处理生活污水的应用》