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高碑店污水處理廠提標(biāo)改造工藝設(shè)計(jì)!

更新時(shí)間:2019-11-04 11:03 來(lái)源:環(huán)保工程師 作者: 閱讀:1651 網(wǎng)友評(píng)論0

為配合北京市關(guān)于污水處理后作為水資源再利用戰(zhàn)略方針的實(shí)施,高碑店污水處理廠一期工程進(jìn)一步實(shí)施工藝技術(shù)改造,控制氮、磷的排放指標(biāo),使之適應(yīng)于目前高碑店湖及第一熱電廠冷卻水使用要求。

1、高碑店污水處理廠一期工程介紹

高碑店污水處理廠規(guī)模是目前我國(guó)前幾大的污水處理廠,一期工程已于1993年10月24日竣工投產(chǎn),一期工程處理能力50萬(wàn)噸/日。二期工程投產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)后,處理能力達(dá)100萬(wàn)噸/日。高碑店污水處理廠污水系統(tǒng)流域面積96平方公里,服務(wù)人口240萬(wàn)人,匯集北京市城區(qū)的大部分生活污水、東郊工業(yè)區(qū)、使館區(qū)和化工路的全部污水。

該污水處理廠采用前置缺氧段活性污泥法工藝,即在推流式曝氣池前端設(shè)置缺氧段,其目的是改善污泥性質(zhì),防止污泥膨脹。

高碑店污水處理廠一、二期工程的二級(jí)出水直接排入通惠河下游,除約5500萬(wàn)噸/年用于農(nóng)業(yè)灌溉外,剩余的每年超過(guò)2億噸處理出水還沒(méi)有得到利用。但隨著污水資源化工程的實(shí)施,一期工程47萬(wàn)噸/日的處理出水將通過(guò)"水資源化再利用工程"的泵站輸送至高碑店湖及再利用管網(wǎng),作為北京第一熱電廠、東郊工業(yè)區(qū)的循環(huán)冷卻水水源及其它市政雜用水,因此對(duì)高碑店污水處理廠的二級(jí)出水水質(zhì)提出了更高的要求(二期工程的出水部分已作為華能熱電廠冷卻水補(bǔ)充水的水源)。

2、改造規(guī)模及處理程度

1、改造規(guī)模

改造規(guī)模為50萬(wàn)噸/日,即對(duì)高碑店污水處理廠一期工程(50萬(wàn)噸/日)進(jìn)行改造。

2、處理程度

改造后,使高碑店污水處理廠二級(jí)處理出水水質(zhì)優(yōu)于目前第一熱電廠冷卻水取水水源-高碑店湖湖水水質(zhì)。根據(jù)排水公司提供數(shù)據(jù),其水質(zhì)對(duì)比如下表。

從上面水質(zhì)對(duì)比表可以看出,現(xiàn)況高碑店污水處理廠二級(jí)出水水質(zhì)與高碑店湖水質(zhì)的主要差別是總磷,氨氮不是主要 問(wèn)題 (上表中二級(jí)出水氨氮27.2毫克/升,因運(yùn)行鼓風(fēng)量不夠,溶解氧較低,未達(dá)到硝化程度所致),只要加大曝氣量,現(xiàn)有曝氣池的處理能力可達(dá)到70%左右硝化程度,出水氨氮滿足要求。

3、工藝方案

在確定本工藝方案過(guò)程中,吸取了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的除磷技術(shù),并咨詢了美國(guó)加州大學(xué)伯克立分校的David Jenkins教授,最后確定了如下工藝改造方案。

1)污水處理系統(tǒng)生物法除磷改造方案

一般來(lái)說(shuō),生物除磷只能去除60%∼80%,對(duì)于高碑店污水處理廠只靠生物法使磷降至1毫克/升比較困難。要保證較高的穩(wěn)定的除磷效果,又盡量降低運(yùn)行成本,只有采用生物除磷與化學(xué)除磷相結(jié)合的 方法 ?;瘜W(xué)除磷是起輔助和把關(guān)作用。全部污水量化學(xué)法除磷,運(yùn)行費(fèi)較高,所以本工程暫只考慮生物法除磷。

1.1 將曝氣池改造為倒置型A2/O工藝

污水生物除磷技術(shù)的發(fā)展起源于生物超量除磷現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。污水生物除磷就是利用活性污泥中聚磷菌的超量磷吸收現(xiàn)象,即微生物吸收的磷量超過(guò)微生物正常生長(zhǎng)所需要的磷量,通過(guò)污水生物處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改進(jìn)或運(yùn)行方式的改變,使細(xì)胞含磷量相當(dāng)高的細(xì)菌群體能在處理系統(tǒng)的基質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)。在污水生物除磷工藝流程中都包含厭氧段和好氧段,使進(jìn)入剩余污泥的含磷量增大,處理出水的磷濃度明顯降低。

最基本的生物除磷工藝為厭氧-好氧活性污泥法(A/O法),這種工藝是使污水和活性污泥混合后依次經(jīng)過(guò)厭氧和好氧區(qū)。其原理是在厭氧區(qū)中,污泥中的細(xì)菌將儲(chǔ)藏在細(xì)胞內(nèi)的聚磷酸鹽進(jìn)行水解,釋放出正磷酸鹽和能量,這時(shí)厭氧區(qū)內(nèi)污水的BOD5值降低,而磷含量升高。而在好氧區(qū)內(nèi)除磷菌又利用有機(jī)物氧化的能量,大量吸收混合液中的磷,以聚磷酸鹽的形式儲(chǔ)藏于體內(nèi),水中的磷又轉(zhuǎn)移到污泥中,通過(guò)排除剩余污泥達(dá)到除磷的目的。同時(shí)在好氧區(qū)中有足夠的停留時(shí)間,使有機(jī)物進(jìn)一步被氧化降解,氨氮在硝化細(xì)菌的作用下大部分轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮,一部分硝酸鹽氮隨處理后的出水流入水體,另一部分硝酸鹽氮通過(guò)污泥回流帶到缺氧區(qū)內(nèi),在缺氧區(qū)內(nèi)首先將硝酸鹽氮去除后再進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)進(jìn)行磷的釋放,同時(shí)可提供氧,因此既達(dá)到部分脫氮的目的。進(jìn)而達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),保護(hù)接納水體,節(jié)省能耗。

本改造工程工藝方案的特點(diǎn)是:設(shè)置缺氧區(qū)、厭氧區(qū)和好氧區(qū),濃縮酸化池(利用原濃縮池)上清液進(jìn)入處理區(qū),10%來(lái)水進(jìn)入缺氧區(qū),90%來(lái)水進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)。

由于污水中碳、氮、磷比普遍較低,為了避免厭氧區(qū)中污泥濃度降低、增加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),以及避免回流硝酸鹽對(duì)生物除磷的不利 影響 ,在厭氧區(qū)之前設(shè)缺氧區(qū),10%原水進(jìn)入缺氧區(qū),90%原水進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū),初沉污泥經(jīng)濃縮酸化池后,上清液排入進(jìn)水泵房,與原水一同進(jìn)入曝氣池?;钚晕勰嗬眉s10%進(jìn)水中的有機(jī)物、由濃縮酸化池而來(lái)的易降解的BOD5去除回流污泥中的硝態(tài)氮的氧,消除了硝態(tài)氮對(duì)后續(xù)厭氧區(qū)的不利影響,從而保證厭氧區(qū)的穩(wěn)定物除磷效果。

原曝氣池1/12為厭氧區(qū),其余為好氧。改造后將原池2/9改為缺氧區(qū)及厭氧區(qū)。其中缺氧區(qū)為30分鐘(按100%污泥回流量的實(shí)際停留時(shí)間計(jì)),長(zhǎng)度為17米。厭氧區(qū)為45分鐘(按100%污泥回流量的實(shí)際停留時(shí)間計(jì)。不計(jì)污泥回流的名義停留時(shí)間為1.5小時(shí)),長(zhǎng)度為47米。其中在厭氧區(qū)進(jìn)水端分出一實(shí)際停留時(shí)間為15分鐘(按100%污泥回流計(jì))的強(qiáng)化吸附區(qū),長(zhǎng)度為15米。其余仍為好氧區(qū)(名義停留時(shí)間為7.25小時(shí))。見(jiàn)下圖(單位為毫米):

2)污泥處理系統(tǒng)改造方案

2.1 剩余污泥進(jìn)行機(jī)械濃縮

在污水生物除磷工藝中,為防止使吸附在剩余污泥中的磷通過(guò)污泥處理上清液重新返回到污水中去,污泥系統(tǒng)要進(jìn)行改造。原流程為剩余污泥泵將剩余污泥提升至初沉池,與初沉污泥共沉,其混合污泥再進(jìn)污泥濃縮池,濃縮后,消化、脫水。因濃縮池停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng),處于厭氧狀態(tài),磷又被釋放出來(lái),回到污水處理系統(tǒng)中,達(dá)不到除磷目的。所以,必須對(duì)原污泥系統(tǒng)進(jìn)行改造。

該方案是將剩余污泥與初沉污泥分別處理,初沉污泥仍進(jìn)現(xiàn)有濃縮池,并將濃縮池改造,使之做為濃縮酸化池,將其產(chǎn)生的易生物降解的BOD投加到曝氣池,增加碳源,有利于磷的去除和反硝化的進(jìn)行。剩余污泥則單獨(dú)進(jìn)行機(jī)械濃縮。由于濃縮時(shí)間短,此時(shí)磷不會(huì)從污泥中釋放出來(lái),而達(dá)到除磷目的,這就需要另建一座污泥濃縮機(jī)房。

2.2 消化池上清液、脫水機(jī)濾液處理方案

剩余污泥(含水率約99.5%)采用機(jī)械濃縮,污泥體積均約為1000噸/日(含水率約94%)。為充分利用原有消化池,并達(dá)到污泥穩(wěn)定和資源化目的,故將機(jī)械濃縮后剩余污泥與經(jīng)過(guò)濃縮池重力濃縮的初沉污泥一起送入消化池及脫水機(jī)房消化和脫水。由于厭氧狀態(tài)下,污泥中的磷還會(huì)釋放出來(lái),必須采取相應(yīng)的處理措施。該污泥經(jīng)過(guò)消化、脫水后,大約有800噸/日的污水排出。如果包括初沉池污泥進(jìn)入消化池消化、脫水后排出的污水約為1800噸/日。再加上脫水機(jī)濾帶沖洗水量,總計(jì)大約3000噸/日的含磷污液排出。該部分含磷廢水如再返回污水處理系統(tǒng),將會(huì)增加進(jìn)水中磷的濃度,達(dá)不到預(yù)期除磷效果。為此決定將消化池上清液、脫水機(jī)濾液進(jìn)行化學(xué)法除磷。通過(guò)鐵鹽和石灰法比較后,采用石灰法。

石灰法化學(xué)除磷所需石灰量與磷的含量關(guān)系不大,而只與污水的堿度有關(guān),因?yàn)榱u基磷灰石的溶解度隨PH的增加而迅速降低。所以,隨PH的增加而促進(jìn)磷酸鹽的去除。PH>9.5時(shí),全部磷酸鹽均能轉(zhuǎn)化為非溶解性磷酸鹽。

初步按投加4000毫克/升的生石灰(Ca(OH)2)計(jì),每天需投加石灰12噸左右。投加石灰的的主要設(shè)備有石灰貯存罐、石灰投料器、石灰消解器、石灰漿貯存池及攪拌設(shè)備、除塵設(shè)備,機(jī)械攪拌加速澄清池及攪拌設(shè)備,助沉劑貯存及投料設(shè)備,中和沉淀池及刮渣設(shè)備,石灰、石灰渣的輸送及運(yùn)輸設(shè)備等。由于水中PH值>9.5,所以還必須再碳酸化。本工藝?yán)靡延姓託獍l(fā)電機(jī)排放的煙道氣中的二氧化碳進(jìn)行中和。石灰法除磷效果較好,并能有效地同時(shí)去除COD及重金屬。但是由于石灰的腐蝕性很強(qiáng),所以需加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的管理、維修及維護(hù)。

除磷后富磷污泥經(jīng)處置后可作為復(fù)合肥料,達(dá)到污泥再利用及資源化目的,除磷后出水水質(zhì)良好亦可回用。

3)改造工程工藝方案

綜上所述,改造生物除磷工藝方案:曝氣池將原池改造為倒置型A2/O工藝。污泥工藝增加剩余污泥機(jī)械濃縮;原有濃縮池改為濃縮酸化池;濃縮酸化池上清液做返回曝氣池;消化池上清液和脫水機(jī)濾液及沖洗水收集后采用石灰法化學(xué)除磷。

4、工程設(shè)計(jì)主要參數(shù)

1)曝氣池改造為倒置型A2/O工藝

2/9改為缺氧區(qū)及厭氧區(qū)。缺氧區(qū)及厭氧區(qū)水力停留時(shí)間分別為30分鐘和90分鐘,總停留時(shí)間2小時(shí)。其中厭氧區(qū)進(jìn)水端設(shè)置停留時(shí)間為15分鐘的強(qiáng)化吸附區(qū),后續(xù)好氧區(qū)水力停留時(shí)間為7.25小時(shí)。

增設(shè)水下推流器36臺(tái)。

增設(shè)中隔墻36道。

更換曝氣頭。

10%原水入缺氧區(qū),90%原水入?yún)捬鯀^(qū)。

2)更換鼓風(fēng)機(jī)

現(xiàn)有8臺(tái)鼓風(fēng)機(jī),只有2臺(tái)能正常工作。曝氣池需氧量按碳化、硝化計(jì),需5臺(tái)鼓風(fēng)機(jī),(其中1臺(tái)備用)。所以,需增加風(fēng)量為600立方米/分鐘、風(fēng)壓為7000毫米水柱的離心鼓風(fēng)機(jī)3臺(tái)。

3)剩余污泥機(jī)械濃縮方案設(shè)計(jì)

3.1 更換剩余污泥泵

(1)剩余污泥量:干泥量為64.8噸/日,污泥濃度5克/升,折合為含水率為99.5%時(shí),污泥量為1.3萬(wàn)噸/日。

(2)現(xiàn)有6臺(tái)剩余污泥泵(在現(xiàn)況回流污泥泵房?jī)?nèi)),因原設(shè)計(jì)為連續(xù)工作,為配合濃縮機(jī)房,改造為14小時(shí)工作制,不能滿足要求,須更換:故選用6臺(tái)潛水泵(4用2備)。流量為250立方米/小時(shí),揚(yáng)程為13米。

3.2 新建濃縮機(jī)房

(1)剩余污泥量:干泥量為64.8噸/日,污泥量為1.3萬(wàn)噸/日(含水率99.5%)。

(2)帶式污泥濃縮機(jī),處理能力150立方米/小時(shí),帶寬3米,7套(6用1備),14小時(shí)工作制。包括污泥進(jìn)泥泵、沖洗水泵、投藥裝置、現(xiàn)場(chǎng)控制柜等配套設(shè)備。

(3)濃縮機(jī)房:平面尺寸為長(zhǎng)50米、寬20米,一座。

(4)濃縮機(jī)投藥量:按2‰計(jì),每日投藥量約為0.13噸。

(5)污泥貯泥池:長(zhǎng)15米、寬8米、池深3.5米,內(nèi)設(shè)水下攪拌機(jī),2臺(tái)。

(6)濃縮后向消化池污泥投泥泵:流量為15立方米/小時(shí),揚(yáng)程為40米,6臺(tái)(3用3備)。

(7)改造部分剩余污泥管線。

3.3 濃縮酸化池設(shè)計(jì)

利用現(xiàn)有4座濃縮池改造為濃縮酸化池。并相應(yīng)改造管線與配套設(shè)備。將原一一對(duì)應(yīng)的進(jìn)出泥管線使之互相調(diào)配,增加靈活性,增設(shè)互相連通管及閥門,便于運(yùn)行控制。

3.4 石灰法處理污液

(1)石灰處理工藝流程

(2)石灰貯存罐

石灰投加量:12噸/日。

石灰貯存罐:直徑2.5米,高度2.3米,2套。

除塵設(shè)備:1套。

石灰處理站:平面尺寸長(zhǎng)30米、寬15米,1座。

(3)石灰投料計(jì)量器

投加量12噸/日,2套。

(4)石灰消解器

直徑0.7米,高度1.3米,2套。

(5)石灰漿隔膜計(jì)量泵

流量500升/小時(shí),揚(yáng)程0.3兆帕,2臺(tái)(1用1備)。

(6)機(jī)械攪拌加速澄清池

設(shè)計(jì)流量60立方米/小時(shí)·座,直徑6.2米,池深5.15米,4座,采用攪拌機(jī)械。

(7)中和沉淀池

型式:平流式。

設(shè)計(jì)流量:3000立方米/日。

停留時(shí)間:2小時(shí)。

平面尺寸:長(zhǎng)12.3米、寬5.1米、池深5.5米,一座。

刮泥機(jī):1臺(tái)。

利用沼氣發(fā)電機(jī)煙道廢氣中二氧化碳中和,選用氣體壓縮機(jī),流量400立方米/小時(shí),壓力0.1兆帕,2臺(tái)(1用1備)。

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