ICEAS 工藝在云南某縣污水處理廠中的應(yīng)用

張寶偉

(云南省設(shè)計(jì)院，云南昆明 650228)

間歇循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥法(Intermittent Cycle Extended Aeration Sludge，簡(jiǎn)稱ICEAS)工藝被廣泛用于處理生活污水，其工藝運(yùn)行方式靈活，將同步去除BOD5、脫氮、除磷的工藝集于一池，省去了初沉池和二沉池，減少占地;無(wú)污泥回流和混合液的內(nèi)循環(huán)，能耗低;可通過(guò)改變每個(gè)周期的時(shí)間來(lái)緩沖水量、水質(zhì)的波動(dòng)，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

1 項(xiàng)目概況

祿勸縣污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模近期6 000m3/d，遠(yuǎn)期為12 000m3/d。雨季有部分合流制截留干管截留的雨水匯入，近期高峰流量11 000 m3/d。祿勸縣污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)參考同規(guī)?？h城污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)數(shù)值見(jiàn)表1。

表1 祿勸縣污水處理廠一期旱季進(jìn)水水質(zhì)

本項(xiàng)目排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行GB 18918-2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表2)。

表2 祿勸縣污水處理廠設(shè)計(jì)出水水質(zhì)

2 ICEAS工藝原理分析

ICEAS反應(yīng)池由預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)兩部分組成，預(yù)反應(yīng)區(qū)容積占總池容的12%左右。預(yù)反應(yīng)區(qū)可使系統(tǒng)選擇出適應(yīng)污水中有機(jī)物降解，絮凝能力強(qiáng)的微生物。實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水(即沉淀期、潷水期間任連續(xù)進(jìn)水)，間歇排水的運(yùn)行模式。在主反應(yīng)區(qū)由曝氣系統(tǒng)向池內(nèi)供氧，有機(jī)物、污染物被微生物氧化分解，同時(shí)污水中的NH3-N通過(guò)微生物的硝化作用轉(zhuǎn)化為NO3-N。在攪拌和沉淀階段，反應(yīng)池逐漸由好氧狀態(tài)向缺氧狀態(tài)轉(zhuǎn)化，開(kāi)始進(jìn)行反硝化反應(yīng)。

ICEAS工藝比傳統(tǒng)的SBR工藝費(fèi)用更省，自動(dòng)化管理程度高。

3 各處理單元的設(shè)計(jì)參數(shù)

粗格柵:粗格柵設(shè)計(jì)兩組，渠道寬0.7 m，高8.10m，近期使用一組。反撈式格柵除污機(jī)(粗)，柵條間隙25 mm，安裝角度75°，過(guò)柵流速 0.8 m/s。

污水提升泵房:污水提升泵5臺(tái)，近期2用1備，單泵流量190 m3/h，揚(yáng)程14 m，電機(jī)功率15 kW。

細(xì)格柵:按遠(yuǎn)期規(guī)模設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)鼓式格柵除污機(jī)2臺(tái)，格柵渠道寬 0.8 m，柵條間距 5 mm，安裝角度 35°，過(guò)柵流速 0.8 m/s。

旋流沉砂池:設(shè)旋流沉砂池2座，近期使用1座。每座沉砂池直徑2.43 m，采用氣提砂方式排砂，由羅茨鼓風(fēng)機(jī)供氣。

ICEAS反應(yīng)池:生物反應(yīng)池設(shè)計(jì)規(guī)模近期6 000 m3/d，共設(shè)2組生物反應(yīng)池。每組反應(yīng)池的尺寸為33.0 m×12.0m×5.0m，有效水深4.5 m。完整的ICEAS操作周期一般分為曝氣、攪拌、沉淀、潷水4個(gè)階段。

調(diào)節(jié)池:考慮到ICEAS出水為間歇出水，D型濾池為連續(xù)進(jìn)水，則需增設(shè)調(diào)節(jié)池一座，經(jīng)計(jì)算調(diào)節(jié)池容積為600 m3。

D型濾池:按照最高日平均時(shí)流量作為設(shè)計(jì)規(guī)模，即250m3/h。正常過(guò)濾速度16.7 m/h，反沖洗水泵和反沖洗風(fēng)機(jī)均單獨(dú)設(shè)置。

紫外消毒及巴氏計(jì)量槽:根據(jù)規(guī)范，紫外消毒渠設(shè)計(jì)兩組渠道，近期使用一組，另一組可作為近期備用。巴氏計(jì)量槽設(shè)計(jì)喉寬300 mm。

儲(chǔ)泥池:按照污泥停留時(shí)間16 h計(jì)算，儲(chǔ)泥池尺寸為5.2×5.2×5.0。為防止磷的釋放，增設(shè)曝氣管。

污泥脫水間:帶寬1 m帶式污泥濃縮脫水一體機(jī)一臺(tái)，濾帶沖洗水由紫外消毒渠出水加壓沖洗。

4 設(shè)計(jì)優(yōu)化及注意問(wèn)題

4.1 ICEAS反應(yīng)池

1)經(jīng)過(guò)查閱文獻(xiàn)記載，膜管曝氣器氧轉(zhuǎn)移效率實(shí)際運(yùn)行效果無(wú)法達(dá)到20%，建議采用8%～12%，本設(shè)計(jì)采取10%，較為安全。

2)由于縣級(jí)污水處理廠基本無(wú)法提供污水進(jìn)水水質(zhì)，因此對(duì)于反應(yīng)池容積計(jì)算，若按照污泥負(fù)荷計(jì)算偏差較大，因此可按照停留時(shí)間計(jì)算較為簡(jiǎn)單可行，本設(shè)計(jì)停留時(shí)間14.2 h。

3)建議潷水器出水管不用通過(guò)渠道出水，而是直接通過(guò)管道接入下一個(gè)處理單元，這樣可節(jié)省水頭損失0.5 m左右。

4.2 調(diào)節(jié)池

祿勸污水處理廠近期只運(yùn)行兩座ICEAS反應(yīng)池，則每個(gè)運(yùn)行周期仍然僅2 h潷水，則需通過(guò)增設(shè)調(diào)節(jié)池來(lái)調(diào)節(jié)水量，以此滿足D型濾池的連續(xù)運(yùn)行。調(diào)節(jié)池容積為潷水器最大潷水量與D型濾池處理規(guī)模的差，通過(guò)計(jì)算調(diào)節(jié)池容積為600 m3。

增設(shè)調(diào)節(jié)池后，深度處理構(gòu)筑物(D型濾池和紫外消毒池)設(shè)計(jì)規(guī)模均為平均時(shí)流量，不需考慮變化系數(shù)的影響，土建和設(shè)備投資可節(jié)省40%投資。

4.3 D 型濾池

由于祿勸污水處理廠出水標(biāo)準(zhǔn)為一級(jí)A標(biāo)，因此需要增加深度處理設(shè)施。我國(guó)在污水深度處理中一般都采用混合→反應(yīng)→沉淀→過(guò)濾的傳統(tǒng)工藝來(lái)進(jìn)行總磷與懸浮物的進(jìn)一步去除。

本著節(jié)省投資的原則，采用微絮凝過(guò)濾工藝，微絮凝過(guò)濾是省去沉淀過(guò)程而將混凝與過(guò)濾過(guò)程在濾池內(nèi)同步完成的一種接觸絮凝過(guò)濾工藝。為使投加的絮凝劑能同水均勻混合，本工程采用管道靜態(tài)混合器。靜態(tài)混合器是利用在管道內(nèi)設(shè)置多節(jié)固定式分流板使水流成對(duì)分流，同時(shí)又有交叉入旋渦反向旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到混合效果。通過(guò)計(jì)量泵將絮凝劑投加入管道混合器進(jìn)行絮凝反應(yīng)。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，微絮凝反應(yīng)時(shí)間為30 s時(shí)，藥劑能夠充分反應(yīng)，絮凝效果最佳，時(shí)間較短時(shí)微絮體還未很好形成，時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致礬花絮體較大，增加了后續(xù)過(guò)濾反沖洗次數(shù)。調(diào)節(jié)池出水泵流量為250 m3/h，出水管管徑為350 mm，經(jīng)計(jì)算管道流速為0.69 m/s，為了達(dá)到30 s反應(yīng)時(shí)間，出水管管道長(zhǎng)度應(yīng)大于21 m。

4.4 鼓風(fēng)機(jī)房

目前，鼓風(fēng)機(jī)的電耗占污水廠的總運(yùn)行電耗的60%左右，因此污水處理廠選用何種形式的風(fēng)機(jī)是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。

風(fēng)機(jī)的種類主要有羅茨風(fēng)機(jī)和多級(jí)離心風(fēng)機(jī)。本工程針對(duì)目前污水廠應(yīng)用較多的羅茨風(fēng)機(jī)、多級(jí)離心風(fēng)機(jī)和單級(jí)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行比較選擇。

同時(shí)ICEAS反應(yīng)池為連續(xù)進(jìn)水，即水量和水質(zhì)是連續(xù)波動(dòng)的，則反應(yīng)池所需風(fēng)量也應(yīng)實(shí)時(shí)變化。本設(shè)計(jì)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)，電耗基本上與流量同步變化。對(duì)于中小型污水處理廠，選擇變頻調(diào)速多級(jí)離心機(jī)，具有較高的節(jié)能效果，運(yùn)行費(fèi)用低。

5 結(jié)語(yǔ)

祿勸縣污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模近期6 000m3/d，遠(yuǎn)期為12 000 m3/d。針對(duì)實(shí)地污水情況，設(shè)計(jì)采用ICEAS工藝，并對(duì)該工藝進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)近兩年的運(yùn)行調(diào)試，污水廠出水水質(zhì)完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

［1］ 張立秋，張可方，李淑更，等.ICEAS反應(yīng)器處理城市污水最優(yōu)工況［J］.水處理技術(shù)，2006(5):58-60.

［2］ 劉 波，劉云紅.ICEAS工藝在昆明市第四污水處理廠的應(yīng)用［J］.給水排水，2006(3):11-15.

［3］ 劉艷東，劉如峰，李洪靜.ICEAS工藝脫磷除氮的影響因素［J］.水處理技術(shù)，2007(4):57-59.