烏拉特后旗污水處理廠再生水工程設(shè)計

王肖

摘 要：烏拉特后旗污水處理廠二級處理出水水質(zhì)達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）的一級B標(biāo)準(zhǔn)。為了提高出水水質(zhì)，進而達到提標(biāo)改造和回用的要求，便結(jié)合再生水工程建設(shè)規(guī)模，在深度處理方面提出兩種處理工藝：將曝氣生物濾池+混凝過濾法與膜生物反應(yīng)器法作為對比方案進行比較，合理確定再生水工程的建設(shè)方案和內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：再生水；曝氣生物濾池（BAF）；混凝過濾；膜生物反應(yīng)（MBR）

中圖分類號：TU998 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）01-0047-03

1 污水再生利用工程概況

1.1 再生水處理規(guī)模及出水用途

烏拉特后旗污水處理廠位于內(nèi)蒙古烏拉特后旗巴音寶力格鎮(zhèn)，二級處理采用奧貝爾（Orbal）氧化溝生物脫氮除磷工藝，出水達到GB18918—2002中的一級B標(biāo)準(zhǔn)。再生水工程擬建在污水處理廠廠區(qū)東南角的預(yù)留空地，占地面積2 200 m2。再生水建設(shè)規(guī)模為6 000 m3/d。出水用于工業(yè)冷卻用水、觀賞性的河道景觀用水、農(nóng)田灌溉用水。

1.2 再生水工程設(shè)計進、出水水質(zhì)

污水處理廠實測出水水質(zhì)及再生水設(shè)計進水水質(zhì)如表1所示，再生水設(shè)計進水水質(zhì)參考《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）中一級B排放標(biāo)準(zhǔn)。

烏拉特后旗城市污水處理廠出水最終排入烏梁素海（屬黃河流域），根據(jù)國家流域治理環(huán)保要求，排入重點流域的污水廠出水須執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）的一級A標(biāo)準(zhǔn)。

再生水出水執(zhí)行一級A標(biāo)準(zhǔn)，這既符合了提標(biāo)改造要求，改善了烏梁素海和黃河水域的水質(zhì)，又滿足了工業(yè)冷卻用水、觀賞性的河道景觀用水、農(nóng)田灌溉用水要求。最終確定再生水工程設(shè)計出水水質(zhì)，如表2所示。

2 再生水工藝方案分析

深度處理的對象和目標(biāo)是：①脫色、除臭，使二級處理后的水進一步澄清；②進一步降低BOD5，CODCr，SS等水質(zhì)指標(biāo)；③脫氮除磷，防止水體富營養(yǎng)化；④殺菌消毒，去除水中有毒有害物質(zhì)。

隨著污水二級處理后進入深度處理程序，進水的BOD5等物質(zhì)的質(zhì)量濃度會有所降低，進一步的生物處理需要采用能在低濃度下正常穩(wěn)定運行的工藝，目前較適合的工藝有混凝、沉淀、過濾、活性炭吸附、自然處理和生物膜法等。其中的生物膜法的處理工藝有如下特征：①對水量、水質(zhì)變動有較強的適應(yīng)性；②在低水溫條件下，也能夠保持一定的凈化功能；③宜于固液分離；④適宜處理低濃度污水；⑤動力費用低；⑥產(chǎn)生的污泥量少；⑦具有較好的脫氨氮功能。

3 深度處理方案比較

結(jié)合再生水工程建設(shè)規(guī)模和進出水水質(zhì)要求，對于深度處理提出兩種處理工藝進行比較：曝氣生物濾池+混凝過濾法和膜生物反應(yīng)器法，擇優(yōu)選取。

3.1 方案之一：曝氣生物濾池+混凝過濾工藝

3.1.1 概述

曝氣生物濾池由濾池池體、濾料、承托層、布水系統(tǒng)、布氣系統(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)、出水系統(tǒng)、管道和自控系統(tǒng)組成。濾料層底設(shè)支撐濾板，濾板上安裝440 mm長柄濾頭進行配水，上鋪設(shè)厚為20～30 cm的卵石承托層，以防止濾頭被濾料堵塞。中上部是填料層，厚度一般為2.5～4.5 m。填料頂部裝有擋板，防止懸浮填料的流失。濾料上部為貯水區(qū)，濾池出水和反沖洗水通過出水堰均勻出水。濾料層頂部與出水堰間留有反沖洗時濾料膨脹所需的空間。濾池供氣設(shè)曝氣和氣反沖洗兩套管路。曝氣管一般設(shè)在濾料層底部，運行時濾料層處于好氧狀態(tài)，而反沖洗空氣管則設(shè)在濾池底部。曝氣生物濾池的過濾周期和反沖洗強度應(yīng)依據(jù)濾池的實際運行情況、出水水質(zhì)的化驗數(shù)據(jù)來決定。一般過濾周期為48 h，反沖洗時間15 min。

3.1.2 組合工藝特征

本方案采用曝氣生物濾池+混凝過濾的工藝，該工藝具有以下特征：①處理流程簡單，構(gòu)筑物少；②處理出水水質(zhì)好且穩(wěn)定；③曝氣生物濾池進一步脫除氨氮和磷凈化水質(zhì)。

3.1.3 工藝流程

具體工藝流程，如圖1所示。

3.1.4 主要構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)

曝氣生物濾池采用上向流進水方式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。設(shè)計參數(shù)如表3所示。

折板絮凝池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。功能：投加混凝劑并經(jīng)充分混合后的原水，在水流作用下使微絮粒相互接觸碰撞，以形成更大絮粒。折板絮凝池絮凝時間較短，絮凝效果好?？傂跄龝r間16 min，分三段絮凝，第一、二段采用相對折板，第三段采用平行直板。設(shè)計參數(shù)如表4所示。

V型濾池功能：進一步去除水中的懸浮物質(zhì)。設(shè)計參數(shù)如表5所示。

3.2 方案之二：膜生物反應(yīng)器工藝

3.2.1 概述

膜生物反應(yīng)器法是一種先進的污水深度處理技術(shù)，其核心是基于浸入式高強中空纖維膜分離和生物反應(yīng)技術(shù)，將懸浮生長生物反應(yīng)器與超濾膜分離系統(tǒng)一體化，用超濾膜分離方法替代了傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)中的砂濾系統(tǒng)。其特點是處理水水質(zhì)好，出水SS，CODCr，NH3-N，BOD5 渾濁度低，可直接回用作為生活雜用水，如道路灑澆、綠化、洗車、冷卻用水等。

超濾膜通常是直接浸沒在小型曝氣池中，直接與生物反應(yīng)混合液接觸，通過過濾泵的負壓抽吸使濾后水通過外壓式中空纖維膜達到固液分離的作用。負壓抽吸的壓差非常低，最大只有2.2 m的水頭，單位處理水所需的能量較小。在過濾過程中，通過鼓風(fēng)機在膜的底部通入空氣達到兩個目的：①氣流上升產(chǎn)生的湍流對中空纖維膜的外表面產(chǎn)生擦洗作用，從而可連續(xù)清除掉膜表面上黏附的固體物質(zhì)，防止或降低膜的污染或堵塞；②這種氣流同時也具有曝氣作用，可提供生物降解所需的大部分耗氧量。生物降解所需要的其余部分氧還要通過擴散曝氣系統(tǒng)來完成。生物反應(yīng)中產(chǎn)生的污泥一部分回流到二級處理工藝系統(tǒng)中進一步凈化二級污水，剩余污泥直接從超濾膜池中排出。

3.2.2 膜生物反應(yīng)器工藝特征

膜生物反應(yīng)器工藝有如下特征：①無需大量投加化學(xué)藥劑，易實現(xiàn)自動控制、運行管理簡單；②處理效率高、出水水質(zhì)好，有機物、氨氮去除率分別在95%，97%以上，回收率可達99%以上；③設(shè)備緊湊、占地面積??；④系統(tǒng)采用流量傳送器和壓力傳送器等邏輯進程監(jiān)控系統(tǒng)；⑤清洗和衛(wèi)生處理較靈活，避免細菌繁殖及相關(guān)問題的產(chǎn)生；⑥各種流入條件下都能可靠運行；⑦使用壽命長，連續(xù)運行時間可達7×104 h，斷絲率小于1‰.

3.2.3 工藝流程

具體工藝流程，如圖2所示。

圖2 膜生物反應(yīng)器工藝流程圖

3.2.4 主要構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)

膜池：承接調(diào)節(jié)池出水，進行膜處理。設(shè)計參數(shù)如表6所示。

3.3 方案比選

3.3.1 經(jīng)濟比選

具體比較情況，如表7所示。

方案二比方案一增加投資423.67萬元。主要成本指標(biāo)顯示，方案一在經(jīng)濟上比方案二更優(yōu)。方案二經(jīng)營成本優(yōu)于方案一的主要原因是方案一的藥劑費用高。方案一的的藥劑費是按照最不利水質(zhì)計算的，PAM的最大投加量是5 mg/L，當(dāng)二級處理水的水質(zhì)正常時，回用水的PAM的投加量一般低于5 mg/L。通過加強管理，方案一的各項財務(wù)指標(biāo)可以得到較大改善。

3.3.2 技術(shù)比較

兩種工藝進行技術(shù)比較，考慮到膜使用一定的年限要及時更換，自動化水平和檢測儀表要求較高，操作管理較為復(fù)雜。當(dāng)進水水質(zhì)變化大時，方案一可以很快的進行調(diào)整，方案二的膜則可能受到損害，必須更換，因此從技術(shù)角度比較，方案一優(yōu)于方案二。

4 結(jié)論

由以上比較分析可知，兩種方案都能達到預(yù)期的處理效果，但經(jīng)比較，方案一工藝成熟，在技術(shù)經(jīng)濟方面具有較強的優(yōu)勢，操作簡便，運行可靠，因此推薦采用曝氣生物濾池+混凝過濾工藝。

參考文獻

[1]崔玉川，員建，陳宏平.給水廠處理設(shè)施設(shè)計計算[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[2]崔玉川，楊崇豪，張東偉.城市污水回用深度處理設(shè)施設(shè)計計算[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[3]R Rautenbach.膜工藝——組件和裝置設(shè)計基礎(chǔ)（王樂夫譯）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998.

[4]劉長榮.曝氣生物濾池技術(shù)應(yīng)用與設(shè)計計算[J].給水排水，2002（7）：15-18.

[5]王海燕，陶金成，仲志，等.采用浸沒式超濾膜處理水廠沉淀池出水的研究[J].給水排水.2010，36（11）：136-139.

〔編輯：胡雪飛〕

3.2.2 膜生物反應(yīng)器工藝特征

膜生物反應(yīng)器工藝有如下特征：①無需大量投加化學(xué)藥劑，易實現(xiàn)自動控制、運行管理簡單；②處理效率高、出水水質(zhì)好，有機物、氨氮去除率分別在95%，97%以上，回收率可達99%以上；③設(shè)備緊湊、占地面積??；④系統(tǒng)采用流量傳送器和壓力傳送器等邏輯進程監(jiān)控系統(tǒng)；⑤清洗和衛(wèi)生處理較靈活，避免細菌繁殖及相關(guān)問題的產(chǎn)生；⑥各種流入條件下都能可靠運行；⑦使用壽命長，連續(xù)運行時間可達7×104 h，斷絲率小于1‰.

3.2.3 工藝流程

具體工藝流程，如圖2所示。

圖2 膜生物反應(yīng)器工藝流程圖

3.2.4 主要構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)

膜池：承接調(diào)節(jié)池出水，進行膜處理。設(shè)計參數(shù)如表6所示。

3.3 方案比選

3.3.1 經(jīng)濟比選

具體比較情況，如表7所示。

方案二比方案一增加投資423.67萬元。主要成本指標(biāo)顯示，方案一在經(jīng)濟上比方案二更優(yōu)。方案二經(jīng)營成本優(yōu)于方案一的主要原因是方案一的藥劑費用高。方案一的的藥劑費是按照最不利水質(zhì)計算的，PAM的最大投加量是5 mg/L，當(dāng)二級處理水的水質(zhì)正常時，回用水的PAM的投加量一般低于5 mg/L。通過加強管理，方案一的各項財務(wù)指標(biāo)可以得到較大改善。

3.3.2 技術(shù)比較

兩種工藝進行技術(shù)比較，考慮到膜使用一定的年限要及時更換，自動化水平和檢測儀表要求較高，操作管理較為復(fù)雜。當(dāng)進水水質(zhì)變化大時，方案一可以很快的進行調(diào)整，方案二的膜則可能受到損害，必須更換，因此從技術(shù)角度比較，方案一優(yōu)于方案二。

4 結(jié)論

由以上比較分析可知，兩種方案都能達到預(yù)期的處理效果，但經(jīng)比較，方案一工藝成熟，在技術(shù)經(jīng)濟方面具有較強的優(yōu)勢，操作簡便，運行可靠，因此推薦采用曝氣生物濾池+混凝過濾工藝。

參考文獻

[1]崔玉川，員建，陳宏平.給水廠處理設(shè)施設(shè)計計算[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

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[3]R Rautenbach.膜工藝——組件和裝置設(shè)計基礎(chǔ)（王樂夫譯）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998.

[4]劉長榮.曝氣生物濾池技術(shù)應(yīng)用與設(shè)計計算[J].給水排水，2002（7）：15-18.

[5]王海燕，陶金成，仲志，等.采用浸沒式超濾膜處理水廠沉淀池出水的研究[J].給水排水.2010，36（11）：136-139.

〔編輯：胡雪飛〕

3.2.2 膜生物反應(yīng)器工藝特征

膜生物反應(yīng)器工藝有如下特征：①無需大量投加化學(xué)藥劑，易實現(xiàn)自動控制、運行管理簡單；②處理效率高、出水水質(zhì)好，有機物、氨氮去除率分別在95%，97%以上，回收率可達99%以上；③設(shè)備緊湊、占地面積??；④系統(tǒng)采用流量傳送器和壓力傳送器等邏輯進程監(jiān)控系統(tǒng)；⑤清洗和衛(wèi)生處理較靈活，避免細菌繁殖及相關(guān)問題的產(chǎn)生；⑥各種流入條件下都能可靠運行；⑦使用壽命長，連續(xù)運行時間可達7×104 h，斷絲率小于1‰.

3.2.3 工藝流程

具體工藝流程，如圖2所示。

圖2 膜生物反應(yīng)器工藝流程圖

3.2.4 主要構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)

膜池：承接調(diào)節(jié)池出水，進行膜處理。設(shè)計參數(shù)如表6所示。

3.3 方案比選

3.3.1 經(jīng)濟比選

具體比較情況，如表7所示。

方案二比方案一增加投資423.67萬元。主要成本指標(biāo)顯示，方案一在經(jīng)濟上比方案二更優(yōu)。方案二經(jīng)營成本優(yōu)于方案一的主要原因是方案一的藥劑費用高。方案一的的藥劑費是按照最不利水質(zhì)計算的，PAM的最大投加量是5 mg/L，當(dāng)二級處理水的水質(zhì)正常時，回用水的PAM的投加量一般低于5 mg/L。通過加強管理，方案一的各項財務(wù)指標(biāo)可以得到較大改善。

3.3.2 技術(shù)比較

兩種工藝進行技術(shù)比較，考慮到膜使用一定的年限要及時更換，自動化水平和檢測儀表要求較高，操作管理較為復(fù)雜。當(dāng)進水水質(zhì)變化大時，方案一可以很快的進行調(diào)整，方案二的膜則可能受到損害，必須更換，因此從技術(shù)角度比較，方案一優(yōu)于方案二。

4 結(jié)論

由以上比較分析可知，兩種方案都能達到預(yù)期的處理效果，但經(jīng)比較，方案一工藝成熟，在技術(shù)經(jīng)濟方面具有較強的優(yōu)勢，操作簡便，運行可靠，因此推薦采用曝氣生物濾池+混凝過濾工藝。

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[2]崔玉川，楊崇豪，張東偉.城市污水回用深度處理設(shè)施設(shè)計計算[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

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[5]王海燕，陶金成，仲志，等.采用浸沒式超濾膜處理水廠沉淀池出水的研究[J].給水排水.2010，36（11）：136-139.

〔編輯：胡雪飛〕