無錫市胡埭污水處理廠升級改造工藝設(shè)計
行業(yè)動態(tài)
1 工程概況
1.1 工程背景
無錫胡埭污水處理廠為無錫市濱湖區(qū)2座污水處理廠之一，位于胡埭鎮(zhèn)中北部，現(xiàn)狀規(guī)模為1.0×104m3/d，采用具有脫氮除磷功能的C-TECH二級處理工藝，尾水經(jīng)呂舍浜排入直湖港，設(shè)計出水指標(biāo)為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2202）的一級B標(biāo)準(zhǔn)。
由于該廠位于太湖周邊，進(jìn)行升級改造對削減入湖氮磷營養(yǎng)物、減輕湖泊的營養(yǎng)負(fù)荷具有重要意義。
1.2 進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)
根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)頻率統(tǒng)計結(jié)果并從污水廠安全運(yùn)行角度考慮，確定升級改造工程的設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)如下表所示：
項目 | BOD5 | COD | SS | TN | NH3-N | TP |
進(jìn)水 | 200 | 450 | 200 | 50.0 | 35.0 | 5.0 |
出水 | 10 | 50 | 10 | 15 | 5（8） | 0.5 |
其中出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2202）的一級A標(biāo)準(zhǔn)。
2 處理工藝及流程
2.1 設(shè)計規(guī)模的重新確定
針對出水水質(zhì)要求，TN的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)是較大的難題，其他指標(biāo)通過加大曝氣、投加化學(xué)藥劑和增加深度處理設(shè)施等方法就能較容易地達(dá)到處理要求，而TN的進(jìn)一步去除只能通過生物系統(tǒng)內(nèi)部強(qiáng)化予以實現(xiàn)。由于原有的污水生物處理系統(tǒng)以COD作為設(shè)計控制指標(biāo)，現(xiàn)在轉(zhuǎn)變成以TN作為設(shè)計控制指標(biāo)時存在處理能力上的差異。特別是對以時間來劃分反應(yīng)區(qū)間的C-TECH工藝，則難以通過局部強(qiáng)化保證處理量，較實用的做法是進(jìn)行減量處理。
本工程原設(shè)計規(guī)模為1.0×104m3/d，在現(xiàn)有池容和升級改造工程設(shè)計水質(zhì)的條件下，按每天6周期和每天4周期兩種運(yùn)行方式對C-TECH池容和設(shè)備配置情況進(jìn)行核算，兩種運(yùn)行方式C-TECH反應(yīng)池每天處理0.7×104m3/d污水所需的池容均接近目前的實際池容（6650m3），即C-TECH池的實際處理能力難以達(dá)到原設(shè)計的處理規(guī)模（1.0×104m3/d），而僅為0.7×104m3/d。因此，將升級改造工程的設(shè)計規(guī)模調(diào)整確定為0.7×104m3/d。
2.2 生物處理段改造方法確定
C-TECH工藝通過嚴(yán)格控制溶解氧濃度使主曝氣區(qū)內(nèi)的溶解氧梯度按時序變化的方式實現(xiàn)同步硝化反硝化從而達(dá)到脫氮的目的，而對于一級A標(biāo)準(zhǔn)提出的更高的脫氮要求，需要進(jìn)一步強(qiáng)化C-TECH池的脫氮功能。本次改造的思路是在C-TECH池的主反應(yīng)區(qū)增加攪拌設(shè)施，將傳統(tǒng)的曝氣、沉淀、潷水和閑置四段工序進(jìn)行調(diào)整，增加單獨(dú)的缺氧反硝化反應(yīng)時段，以進(jìn)一步強(qiáng)化其反硝化脫氮的功能，使C-TECH工藝的脫氮過程不再僅依靠曝氣時段的同步硝化反硝化作用而具有更高的脫氮保證。
具體改造方法主要有以下幾個方面：
（1）調(diào)整C-TECH池運(yùn)行工況，每池運(yùn)行周期按4h計，其中缺氧反應(yīng)0.7h、好氧反應(yīng)1.3h（含進(jìn)水1h）、沉淀1h、撇水1h，改造后運(yùn)行周期如下表所示：
時間/h | 0～0.7 | 0.7～2 | 2～3 | 3～4 |
模塊1 | 進(jìn)水/缺氧攪拌 | 進(jìn)水/曝氣 | 沉淀 | 撇水 |
模塊2 | 沉淀 | 撇水 | 進(jìn)水/缺氧攪拌 | 進(jìn)水/曝氣 |
缺氧攪拌時間可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整，以得到較高的脫氮率。
（2）在C-TECH池主曝氣區(qū)內(nèi)增加水下攪拌器，在進(jìn)水/缺氧攪拌階段開啟水下攪拌器循環(huán)攪拌，強(qiáng)化進(jìn)水碳源與池中消化液以及活性污泥的混合效果，使其充分接觸反應(yīng)，給反硝化過程提供較佳的反應(yīng)條件。
（3）在進(jìn)水/曝氣階段，通過DO、ORP等儀表的監(jiān)測值對曝氣量進(jìn)行控制，從曝氣開始至曝氣結(jié)束，池內(nèi)溶解氧從較低水平（0.2～0.5mg/L）不斷增加到較高水平（2.0～2.5mg/L），采用這種限制性曝氣的方法進(jìn)一步發(fā)揮同步硝化反硝化的脫氮作用。
2.3 深度處理工藝確定
在二級生物處理優(yōu)化改造的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步降低二級處理出水中的SS和TP，在尾水排入水體之前，采用過濾技術(shù)。綜合考慮處理效果和系統(tǒng)高程計算的要求，采用機(jī)械盤片式微過濾工藝。根據(jù)二級處理出水SS的預(yù)期值選用了等效孔徑為10μm的纖維轉(zhuǎn)盤過濾器。
2.4 工藝流程
濾布濾池為新建構(gòu)筑物，改造的構(gòu)筑物包括C-TECH生化反應(yīng)池、紫外消毒池、鼓風(fēng)機(jī)房、化學(xué)除磷加藥間，其余均利用原有構(gòu)筑物。
3 升級改造工程單體設(shè)計
3.1 C-TECH反應(yīng)池改造
在原池基礎(chǔ)上改造，1座共2格，污泥負(fù)荷為0.10kgBOD5/（kgMLSS·d），泥齡為24.0d，高水位污泥濃度為4211mg/L，低水位污泥濃度為5942mg/L，污泥總產(chǎn)率系數(shù)為0.88kgSS/kgBOD5，水力停留時間為22.8h，撇水深度為1.46m，需氧量為2784.1kgO2/d，每格增設(shè)2臺潛水?dāng)嚢杵?，葉輪直徑為750mm，N=7.5kW。
3.2 紫外消毒池改造
一期工程消毒設(shè)備已按照污水處理廠遠(yuǎn)期2.0×104m3/d規(guī)模配置了40支單管功率為250W的低壓高強(qiáng)燈管，滿足原設(shè)計的一級B出水要求。按照本次升級改造工程確定的0.7×104m3/d的處理規(guī)模，由于是間歇排水，峰值流量仍較高，經(jīng)核算目前的設(shè)備配置情況不能滿足一級A標(biāo)準(zhǔn)所控制的殺菌要求，需增加2組紫外消毒模塊，設(shè)紫外燈管20支，單管功率為250W。
3.3 濾布濾池
濾布濾池為升級改造工程深度處理系統(tǒng)的核心單元，用于過濾生化處理出水。屏幕尺寸為8.5m×5.45m，池深為3.65m，配置纖維轉(zhuǎn)盤過濾器1套，濾布等效孔徑為10μm，盤片數(shù)量為12片，過濾速度為8.0m/h，單盤過濾水量為41.7m3/h，設(shè)計進(jìn)水SS≈25mg/L，出水SS＜10mg/L。驅(qū)動電機(jī)N=0.5kW，沖洗水泵2臺，Q=30.0m3/h，H=100kPa，N=3kW，另配置1套調(diào)節(jié)堰門。
3.4 鼓風(fēng)機(jī)房改造
一期工程鼓風(fēng)機(jī)房已安裝3臺羅茨鼓風(fēng)機(jī)（2用1備），Q=28.3m3/min，H=58kPa，N=45kW。本次升級改造工程所需供氣量為46.65m3/min，正常時需2臺鼓風(fēng)機(jī)同時運(yùn)行供氣，其中1臺改變頻調(diào)節(jié)，另1臺備用。因此，為合理調(diào)配風(fēng)量，新增變頻器1套，配套鼓風(fēng)機(jī)功率為45kW，其他設(shè)備均維持原狀。
3.5 除磷藥劑投加系統(tǒng)
在旋流沉砂池下層預(yù)留的房間內(nèi)，設(shè)計硫酸亞鐵（FeSO4）化學(xué)除磷投加系統(tǒng)1套，制備好的硫酸亞鐵溶液經(jīng)加藥泵投加到旋流沉砂池出水區(qū)。硫酸亞鐵藥劑貯存量按照7d的庫存量貯備。配2臺計量泵，Q=0～150L/h，H=300kPa，N=0.3kW。
4 設(shè)計特點(diǎn)
（1）充分結(jié)合廠區(qū)現(xiàn)狀條件和處理要求，生物處理部分力求通過主體構(gòu)筑物的內(nèi)部改造，實現(xiàn)生物降解功能的強(qiáng)化，同時極大程度地利用現(xiàn)有構(gòu)筑物，節(jié)省了工程投資。
（2）針對一級A標(biāo)準(zhǔn)的特殊要求，對C-TECH池的處理重點(diǎn)和對應(yīng)的實際處理能力進(jìn)行重新核算，減量化設(shè)計其處理規(guī)模。
（3）深度處理部分采用目前污水處理廠中應(yīng)用不多的機(jī)械精細(xì)過濾裝置——纖維轉(zhuǎn)盤過濾器進(jìn)行微過濾處理，充分利用C-TECH池的富余水頭實現(xiàn)重力自流處理，無需二級提升且節(jié)省占地，節(jié)約運(yùn)行成本。
（4）由于在C-TECH反應(yīng)池的運(yùn)行周期中2h進(jìn)水，1h撇水（還需考慮撇水器的行程及復(fù)位閑置等時間），出水不連續(xù)，存在較大的沖擊負(fù)荷，這在后續(xù)消毒處理及深度處理工段設(shè)計時需加以注意。
（5）本工程是針對活性污泥法典型工藝之一的SBR類工藝的升級改造，因此具有很好的示范作用，為周邊地區(qū)類似污水處理廠的升級改造項目提供了有益借鑒。
5 運(yùn)行效果
無錫市胡埭污水處理廠升級改造工程針對實測進(jìn)水水質(zhì)的特點(diǎn)，采用調(diào)整運(yùn)行周期、增設(shè)缺氧攪拌、化學(xué)除磷等技術(shù)措施強(qiáng)化二級生物處理，并采用盤片式微過濾工藝進(jìn)行三級處理確保出水水質(zhì)滿足升級改造的要求。
該污水處理廠經(jīng)升級改造后，目前已運(yùn)行近一年，效果穩(wěn)定，日常檢測結(jié)果顯示，出水COD、BOD5、SS、NH3-N、TN和TP平均值分別為30.5、6.8、6.5、0.75、13.8和0.41mg/L，各項水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到GB 18918-2002的一級A標(biāo)準(zhǔn)。
