側(cè)向流斜板沉淀/纖維轉(zhuǎn)盤過(guò)濾用于污水廠升級(jí)改造

周麗穎,仲崇川,張玉峰,李宏杰,王淑紅

(浦華環(huán)保有限公司，北京100084)

摘要：河南省某污水處理廠升級(jí)改造工程設(shè)計(jì)規(guī)模為15×10⁴ m³/d，深度處理工藝采用折板絮凝/側(cè)向流斜板沉淀/纖維轉(zhuǎn)盤過(guò)濾工藝，尾水采用二氧化氯消毒，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。主要介紹了該深度處理組合工藝的主要特點(diǎn)、技術(shù)參數(shù)及運(yùn)行效果。

1 工程概況

河南省某污水處理廠升級(jí)改造工程設(shè)計(jì)規(guī)模為15×10⁴ m³/d，要求出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。該廠二級(jí)生化處理工藝采用AAO工藝，出水BOD5、COD及TN指標(biāo)均可達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，只有SS和TP及大腸桿菌指標(biāo)無(wú)法穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，因此擬采用深度處理工藝，以保證出水水質(zhì)完全達(dá)標(biāo)。

2 處理工藝的選擇

污水深度處理方法通常有直接過(guò)濾法、微絮凝+過(guò)濾、絮凝+沉淀+過(guò)濾法等，前兩種方法流程較短，節(jié)省造價(jià)，但是系統(tǒng)抗沖擊能力差，過(guò)濾系統(tǒng)反沖洗周期較頻繁，處理效果不穩(wěn)定，適合不加藥或投藥量極少的情況下采用。本工程為BOT項(xiàng)目，必須保證在加藥除磷的情況下出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，因此深度處理決定采用混凝/沉淀/過(guò)濾工藝。同時(shí)，由于該廠占地非常緊張，應(yīng)選擇占地較小的處理工藝。

2.1 混凝工藝

常用的混合工藝有管式靜態(tài)混合器、機(jī)械混合池等，管式靜態(tài)混合器設(shè)備簡(jiǎn)單，但水頭損失較大，不適合水量變化。而機(jī)械混合池的調(diào)速電機(jī)可隨水量變化而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，水頭損失小，考慮到本工程進(jìn)水變化量較大，采用機(jī)械混合池更為合適。

絮凝反應(yīng)池的形式主要有水力絮凝池和機(jī)械絮凝池。為節(jié)省運(yùn)行能耗，本工程采用水力絮凝池中的折板絮凝池，其絮凝時(shí)間短，絮凝效果好。

2.2 沉淀工藝

常用的深度處理沉淀工藝有平流沉淀池、斜板沉淀池、高密度沉淀池等。平流沉淀池抗沖擊負(fù)荷能力最強(qiáng)，管理方便，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，是升級(jí)改造工程的首選工藝，但由于其占地面積大，本工程無(wú)法采用。而斜板沉淀池采用淺層沉淀理論，通過(guò)設(shè)置多層斜板，增加沉淀面積，提高沉淀效率，減小占地面積。由于本工程占地非常緊張，因此只能在占地較小的側(cè)向流斜板沉淀池、上向流斜板沉淀池及高密度沉淀池之間進(jìn)行選擇。

高密度沉淀池集混合、反應(yīng)、沉淀于一體，占地最小，其沉淀部分增加了斜管裝置，但由于其沉淀負(fù)荷較高，因此需要增加污泥回流或添加細(xì)沙、增加PAM助凝劑等措施，以提高礬花的密度和沉淀性能。該工藝的缺點(diǎn)是運(yùn)行能耗和藥耗較高，而且PAM粘性較大，加藥量多時(shí)，會(huì)增加后續(xù)濾池的反洗次數(shù)，運(yùn)行管理要求高。幾種沉淀池的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較見(jiàn)表1。

表1 沉淀工藝比較

通過(guò)以上比較，本工程采用側(cè)向流斜板沉淀池，該工藝結(jié)合了平流沉淀池與淺層沉淀的優(yōu)點(diǎn)，占地小，沉淀效果好。采用波形斜板，水流在斜板中呈“蛇形”流動(dòng)，使絮體可以在沉淀池中繼續(xù)碰撞，以提高絮凝效果，同時(shí)沉泥在波形斜板間受到的阻力較小，可以使沉泥更易下滑沉降。

2.3 過(guò)濾工藝

目前用于污水處理廠深度處理的過(guò)濾工藝主要有V型濾池、高效纖維束濾池、纖維轉(zhuǎn)盤濾池等，幾種過(guò)濾工藝的性能比較見(jiàn)表2。

表2 過(guò)濾工藝比較

根據(jù)表2的比較，最為穩(wěn)定的過(guò)濾工藝為砂濾—V型濾池工藝。但考慮到本工程占地非常緊張，而且過(guò)濾前處理工藝已采用較為完善的混凝-沉淀工藝，因此選用出水水質(zhì)較好、水頭損失少、占地最省、處理成本最低且目前應(yīng)用較廣泛的纖維轉(zhuǎn)盤過(guò)濾工藝。

2.4 消毒工藝

本工程一期采用紫外消毒工藝，從實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)當(dāng)進(jìn)水SS較高時(shí)，消毒效果會(huì)受到影響。而且紫外消毒無(wú)持續(xù)消毒能力，消毒后的尾水會(huì)出現(xiàn)細(xì)菌復(fù)活現(xiàn)象，該污水廠出水要經(jīng)過(guò)1 km的渠道排入受納水體，因此升級(jí)改造工程不宜再選擇紫外消毒工藝。而液氯消毒雖然成本低，但運(yùn)輸和儲(chǔ)存具有一定的危險(xiǎn)性，管理要求高，因此二期選用消毒效果及運(yùn)行管理安全性方面均優(yōu)于液氯消毒的二氧化氯消毒工藝。

3 工藝流程

深度處理工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 深度處理工藝流程

4 深度處理構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

本工程設(shè)計(jì)流量按照高日高時(shí)流量為19.5×10⁴ m³/d。

4.1 中間提升泵房

設(shè)一座半地下式中間提升泵房，地下為鋼筋混凝土矩形集水池及水泵間，地上為檢修平臺(tái)，平面尺寸為17.1 m×14 m，配置5臺(tái)潛水泵(4用1備)，2臺(tái)變頻，單泵流量為2 050 m³/h，揚(yáng)程為50 kPa，功率為55 kW，由PLC自動(dòng)控制水泵啟停。

4.2 混凝反應(yīng)沉淀池

機(jī)械混合池、折板絮凝池及斜板沉淀池為合建形式，共設(shè)2組混凝反應(yīng)沉淀池，采用半地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。每組池設(shè)2座機(jī)械混合池，混合時(shí)間為40 s，共設(shè)4臺(tái)槳式攪拌器，槳葉直徑為1 000 mm，電機(jī)功率為11 kW。

每組池設(shè)2座波形板絮凝池，絮凝時(shí)間為17.5 min。絮凝池分為三段，第一級(jí)停留時(shí)間T₁=2.33 min，流速V₁=0.165 m/s；第二級(jí)停留時(shí)間T₂=4.74 min，流速V₂=0.074 m/s；第三級(jí)停留時(shí)間T₃=10.48 min，流速V₃=0.10 m/s，總GT=3.9×10⁴，總水頭損失為3 kPa。采用波形板，波高為100 mm，波長(zhǎng)為500 mm，縮頸寬為30~60 mm。反應(yīng)池底部設(shè)置DN200排泥管及氣動(dòng)排泥閥，定期排泥。

設(shè)2座側(cè)向流斜板沉淀池，單座池體尺寸為28.0 m×28.5 m×5.65 m，沉淀池表面負(fù)荷為9.33 m³/(m²·h)，板內(nèi)流速為15 mm/s，顆粒沉降速度為0.16 mm/s，斜板傾角為60°，由于污水中污泥顆粒黏性較大，因此不易選擇較小的斜板間距，本工程斜板間距為70 mm。進(jìn)水端設(shè)穿孔配水墻，出水端設(shè)出水強(qiáng)制穿孔整流墻，出水由集水槽收集。為避免短流，斜板區(qū)底部設(shè)置隔墻，以保證進(jìn)水均經(jīng)過(guò)斜板區(qū)沉淀。

斜板沉淀池底部設(shè)4臺(tái)鋼絲繩刮泥機(jī)，刮泥機(jī)功率為0.75 kW。刮泥機(jī)將沉泥刮至泥斗處，再由排泥槽沿重力排至污泥泵池。

4.3 污泥泵池

設(shè)一座半地下式污泥泵池，將混合反應(yīng)沉淀池的污泥提升至重力濃縮池，以滿足污泥管線豎向水力流程的要求。池體尺寸為5.0 m×5.0 m×5.0 m，設(shè)2臺(tái)潛污泵，1用1備，單泵流量為50 m³/h，揚(yáng)程為100 kPa，功率為4 kW。

4.4 纖維轉(zhuǎn)盤濾池

設(shè)置一座濾池間，建筑物平面尺寸為22.1 m×20.2 m，設(shè)置纖維轉(zhuǎn)盤濾池1座，分為3格，每格內(nèi)設(shè)纖維轉(zhuǎn)盤1套。構(gòu)筑物尺寸為16.5 m×15.35 m×4.96 m，濾速為11 m³/(h·m²)，總水頭損失為8.5 kPa，有效過(guò)濾面積為756 m²，采用直徑為3 m的大直徑濾盤，每個(gè)濾盤過(guò)濾面積≥12.6 m²，濾盤數(shù)量為60個(gè)，過(guò)濾網(wǎng)孔孔徑≤10 μm，反洗水量占進(jìn)水量的1%~3%，瞬時(shí)反洗面積為0.25 m²，反洗周期為1 h，每格內(nèi)設(shè)反沖洗泵4臺(tái)，單臺(tái)設(shè)備參數(shù)Q=50 m³/h，H=70 kPa，N=2.2 kW，設(shè)備總裝機(jī)功率為30 kW。

纖維轉(zhuǎn)盤過(guò)濾方式為外進(jìn)內(nèi)出形式，污水以重力流形式進(jìn)入濾池，通過(guò)濾布外側(cè)進(jìn)入，濾后液由中空管收集，經(jīng)出水堰排出濾池，濾布為全淹沒(méi)式。隨著濾布上污泥的積聚，過(guò)濾阻力增加，當(dāng)池內(nèi)液位到達(dá)設(shè)定值時(shí)，PLC開(kāi)始啟動(dòng)負(fù)壓抽吸泵吸除濾布上積聚的污泥顆粒，過(guò)濾轉(zhuǎn)盤內(nèi)的水自內(nèi)向外被同時(shí)抽吸，并對(duì)濾布起清洗作用。整個(gè)過(guò)濾過(guò)程為連續(xù)，反沖洗過(guò)程為間歇。過(guò)濾期間，過(guò)濾轉(zhuǎn)盤處于靜態(tài)，有利于污泥的池底沉積。清洗期間，過(guò)濾轉(zhuǎn)盤以2 r/min的速度旋轉(zhuǎn)。濾池的底部設(shè)有斗形池底，有利于池底污泥的收集，減少了濾布上的污泥量，延長(zhǎng)過(guò)濾時(shí)間，濾池排泥間隔時(shí)間及排泥歷時(shí)均可調(diào)整。

4.5 接觸消毒池

設(shè)置一座接觸消毒池，構(gòu)筑物尺寸為51.6 m×20 m×5 m，停留時(shí)間>30 min。并設(shè)置中水服務(wù)泵2臺(tái)，設(shè)備參數(shù)Q=200 m³/h，H=300 kPa，N=37 kW，服務(wù)水泵提升中水回用于細(xì)格柵沖洗、廠區(qū)綠化、脫水機(jī)沖洗、斜板沉淀池沖洗、加氯間用水等。

4.6 加藥間

加藥間平面尺寸為18.8 m×12.5 m，絮凝劑采用固體聚合氯化鋁（最大投加量為25 mg/L）或者液體聚合氯化鋁（PAC），加藥點(diǎn)設(shè)在混合反應(yīng)沉淀池，并在生物池出水處預(yù)留加藥點(diǎn)。儲(chǔ)藥池位于加藥間外，用于儲(chǔ)存液體聚合氯化鋁，滿足15 d的加藥量，池內(nèi)設(shè)攪拌器2臺(tái)，功率為2.2 kW。加藥間內(nèi)設(shè)置溶解池1座、溶液池2座，用于溶解固體PAC，設(shè)液壓隔膜計(jì)量泵6臺(tái)(4用2備)，單臺(tái)設(shè)備參數(shù)Q=500 L/h，H=100~300 kPa，功率為1.1 kW。

4.7 加氯間

設(shè)置1座加氯間，平面尺寸為18.9 m×12.5 m。由于纖維轉(zhuǎn)盤濾池系統(tǒng)對(duì)濾前加氯無(wú)嚴(yán)格要求，因此本工程只設(shè)置濾后水加氯系統(tǒng)，有效氯投加量為8 mg/L。設(shè)置4臺(tái)二氧化氯發(fā)生器，單臺(tái)有效氯產(chǎn)量為20 kg/h，并配套計(jì)量泵、儲(chǔ)罐等設(shè)備。

由于廠區(qū)占地非常有限，因此將原一期紫外消毒渠拆除，在原地將接觸消毒池及加藥加氯間合建為一體，加氯間為地上式，加藥間為地上地下兩層，接觸消毒池為半地下式。

5 深度處理工藝應(yīng)注意的問(wèn)題

① 各構(gòu)筑物間設(shè)置超越管，以方便檢修，可根據(jù)二級(jí)出水情況進(jìn)行超越，節(jié)省電耗藥耗。

② 為防止側(cè)向流斜板沉淀池滋生藻類，應(yīng)設(shè)置二氧化氯投加管，定時(shí)投加。

③ 斜板沉淀池每日均需按時(shí)排泥，防止積泥，影響出水效果。增加中水管沖洗排泥閥門管路，防止淤積堵塞。應(yīng)定期采用中水或自來(lái)水沖洗斜板，以防止斜板間積泥或池底端部積泥。

④ 對(duì)于采用纖維轉(zhuǎn)盤過(guò)濾工藝的污水廠，應(yīng)加強(qiáng)細(xì)格柵的攔截效果。該污水廠細(xì)格柵采用內(nèi)進(jìn)流式網(wǎng)板格柵，柵隙為3 mm，對(duì)于細(xì)小柵渣的攔截非常有效，還可攔截部分砂 礫，以保證深度處理效果。

⑤ 為避免多組濾盤同時(shí)反洗廢水量過(guò)大，應(yīng)該設(shè)置同時(shí)反洗濾盤的數(shù)量，根據(jù)反洗水量校核排水管管徑，防止排水不暢，造成排水檢查井溢流。

⑥ 加氯間次氯酸鈉儲(chǔ)罐和鹽酸儲(chǔ)罐的放空管應(yīng)分別排至不同的排水管中，以防止兩種藥劑儲(chǔ)罐放空時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)出現(xiàn)安全問(wèn)題。

6 運(yùn)行結(jié)果

該升級(jí)改造工程已竣工并投運(yùn)，運(yùn)行期間進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)表3。

表3 實(shí)際進(jìn)、出水水質(zhì)

7 結(jié)語(yǔ)

該污水廠升級(jí)改造工程采用側(cè)向流斜板沉淀/纖維轉(zhuǎn)盤過(guò)濾工藝，具有節(jié)省占地、能耗及藥耗低、處理效果穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，出水水質(zhì)能夠穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

（本文發(fā)表于《中國(guó)給水排水》雜志2015年第14期“工程實(shí)例”欄目）

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來(lái)源：中國(guó)給水排水雜志