南昌昌北國際機(jī)場污水處理工藝的設(shè)計(jì)及運(yùn)行

胡 彬

(江西省機(jī)場集團(tuán)公司，江西 南昌 330114)

機(jī)場是一個(gè)特殊的運(yùn)輸部門，考慮到對凈空的需要，一般都建在郊區(qū)和農(nóng)村，遠(yuǎn)離城市。生產(chǎn)廢水和生活廢水無法直接排入城市污水管網(wǎng)，如果不加處理就直接排放，將會嚴(yán)重影響周邊地區(qū)的水環(huán)境，因此機(jī)場廢水的處理對水環(huán)境的保護(hù)至關(guān)重要[1]。

1 南昌昌北國際機(jī)場概況

南昌昌北國際機(jī)場始建于1996年10月，1999年9月正式竣工通航，是中部地區(qū)最為重要的干線機(jī)場之一，飛行等級為4E級現(xiàn)代化機(jī)場。該機(jī)場位于南昌市以北的新建縣樂化鎮(zhèn)，南與昌九高速(機(jī)場快速路)相連，距離南昌市中心約30km。現(xiàn)工作人員2000余人，2013年全年旅客吞吐量達(dá)到681.1萬人次，邁入世界級大型機(jī)場行列。機(jī)場主要建筑包括：航站樓、航管樓、倉庫、辦公樓、宿舍、食堂、酒店、飛機(jī)配餐中心等。其中T1航站樓建筑面積約2.7萬m2，T2航站樓建筑面積約9.6萬m2。

2 污水廠設(shè)計(jì)規(guī)模

南昌昌北國際機(jī)場污水處廠站坐落于機(jī)場西南端，占地面積23.25畝。污水處理系統(tǒng)采用CASS處理工藝，設(shè)計(jì)處理水量為5000 m3/d，預(yù)處理按1000 m3/d，并留有遠(yuǎn)期擴(kuò)建用地，污水處理廠接納機(jī)場范圍內(nèi)的生活污水和生產(chǎn)廢水。本期污水總變化系數(shù)K=1.74，中水設(shè)計(jì)流量為2000 m3/d。

3 設(shè)計(jì)水量和水質(zhì)

南昌昌北國際機(jī)場的污水主要為機(jī)場生活污水，按2013年用水情況計(jì)算，日平均污水量為2000m3、最大量2600m3、最小量1500m3。經(jīng)有關(guān)部門檢測，進(jìn)入污水處理廠的水質(zhì)主要指標(biāo)如表1：

表1 南昌昌北國際機(jī)場污水廠進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)

4 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)

污水處理后部分回用，其余排入人工湖。根據(jù)《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)要求，污水處理廠出水應(yīng)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B標(biāo)準(zhǔn)，回用水符合《城市雜用水排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 18920-2002)。主要指標(biāo)見表2。

表2 污水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

5 處理工藝選擇

通過分析污水處理廠進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)可知，本項(xiàng)目主要去除污水的氮和磷，由于進(jìn)水的m(BOD5)/ m(CODCr)值為 0.46，污水具有可生化性，主體工藝應(yīng)采用具有脫氮、 除磷功能的污水處理工藝。同時(shí)結(jié)合廠地情況和當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，考慮污水處理廠對將來進(jìn)、 出水水質(zhì)、 水量變化的適應(yīng)性，在進(jìn)行反復(fù)研究的基礎(chǔ)上，選擇采用SBR的變形工藝CASS 法污水處理方案。

CASS工藝是在序批式活性污泥法(SBR)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，且具有以下優(yōu)點(diǎn)：①工藝流程簡單，占地面積小，投資較少，運(yùn)行費(fèi)用低；②CASS工藝屬理想的時(shí)間順序上的推流式反應(yīng)器，生化反應(yīng)推動(dòng)力較大；③CASS工藝在沉淀階段幾乎整個(gè)反應(yīng)池均起沉淀作用，沉淀階段的表面負(fù)荷比普通二次沉淀池小，沉淀效果較好；④CASS工藝可以通過調(diào)節(jié)運(yùn)行周期來適應(yīng)進(jìn)水量和水質(zhì)的變比，運(yùn)行靈活，抗沖擊能力強(qiáng)；⑤CASS反應(yīng)池中存在著較大的濃度梯度，而且處于缺氧、好氧交替變化之中，這樣的環(huán)境條件可有效地抑制絲狀菌的生長和繁殖，克服污泥膨脹，從而提高系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性[2-3]。

本工藝設(shè)計(jì)從減少廠區(qū)占地面積、進(jìn)水水質(zhì)和出水要求角度出發(fā)最終確定采用CASS工藝。

6 工藝流程

機(jī)場污水采用雨、污水分流，雨水不做處理直接排放。污水匯集后由干管輸送至污水處理廠，經(jīng)處理后外排至人工湖。工藝流程如圖1所示，原水經(jīng)粗格柵和細(xì)格柵進(jìn)行預(yù)處理，粗格柵用以去除污水中較大的漂浮物和懸浮物，以保護(hù)進(jìn)水泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并盡量去除那些不利于后續(xù)處理的雜物。工程采用自動(dòng)清渣的回轉(zhuǎn)式格柵，齒耙循環(huán)運(yùn)行，截留物經(jīng)皮帶輸送機(jī)送入螺旋壓榨機(jī)，壓榨打包后外運(yùn)。 細(xì)格柵可以去除污水中較小的漂浮物和固體廢物，確保后續(xù)工藝的正常運(yùn)行。

經(jīng)過細(xì)格柵處理后的污水進(jìn)入旋流沉砂器，主要去除其中一定粒徑的砂粒，以保證后續(xù)設(shè)備的正常運(yùn)行。旋流沉砂器具有除砂效果穩(wěn)定、砂水分離效果好、占地面積較小、污水未充氧、有利于后續(xù)生物除磷等特點(diǎn)。同時(shí)，沉砂器亦可去除污水中的部分浮渣及油脂等，保證二級處理中微生物的正常生長[4-5]。

經(jīng)過粗格柵、 細(xì)格柵和旋流沉砂器處理后的污水進(jìn)入整個(gè)污水處理站的核心—CASS 生物池，CASS生物池由厭氧池和主反應(yīng)池兩部分組成。污水連續(xù)不斷地進(jìn)入?yún)捬醭兀ㄟ^酶的快速轉(zhuǎn)移，微生物迅速吸附污水中約85%的可溶性有機(jī)物，經(jīng)歷一個(gè)高負(fù)荷的基質(zhì)快速增長過程，對進(jìn)水水質(zhì)、水量、pH值和有毒有害物質(zhì)起到較好的緩沖作用，污水再通過隔墻底部的連接口進(jìn)入主反應(yīng)池，經(jīng)歷一個(gè)較低負(fù)荷的基質(zhì)降解過程，并完成泥水分離[6]。

CASS生物池按平均時(shí)流量設(shè)計(jì)，供氧量按最大時(shí)流量設(shè)計(jì)。尾水從CASS 生物池排水渠道流入一條開放式鋼筋混凝土渠道進(jìn)行紫外線消毒，紫外線燈管放置在渠道中部，當(dāng)紫外線照射到尾水中的微生物時(shí)，發(fā)生能量的傳遞和積累，造成微生物的滅活，從而達(dá)到消毒的目的。紫外線消毒渠、構(gòu)筑物之間的連通管均按最大時(shí)流量設(shè)計(jì)。生物池剩余污泥排入貯泥池，由于污泥含水率約為99.4%，向污泥中加入絮凝劑，混合后送入機(jī)械濃縮脫水機(jī)進(jìn)行濃縮脫水處理，直到含水率降至80%，形成泥餅外運(yùn)[7]。

圖1 污水處理廠工藝流程

7 主要構(gòu)筑物和設(shè)計(jì)參數(shù)

7.1 粗格柵及進(jìn)水泵房

粗格柵間按遠(yuǎn)期流量設(shè)計(jì)，格柵渠道寬度1.0 m，格柵間結(jié)構(gòu)尺寸為8.4×2.4 m，地下4.8m鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上4.8 m為鋼材板雨棚。格柵間安裝兩臺HGC-900型旋轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)，寬度B=900 mm，傾角75°，格柵間隙b=20mm，N=0.75KW。

進(jìn)水泵房為半地下式，地下6.2m為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地上為磚混結(jié)構(gòu)。平面尺寸為6.4×10.0m，安裝三臺WQ250-15-18.5型號的水泵，2用1備，其中設(shè)置一臺變頻泵，Q=250 m3/h，H=15m，N=18.5KW。泵房內(nèi)安裝2T單梁滑動(dòng)電葫蘆一臺。

7.2 細(xì)格柵及旋流沉砂器

細(xì)格柵和旋流沉砂器合建為一體，前段為細(xì)格柵間，后段為沉砂器。細(xì)格柵間設(shè)兩道寬1.025m渠道，安裝兩臺HGC-900型旋轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)，格柵間隙b=5mm，N=0.75KW，傾角75°。每條渠道上安裝兩臺1000×1000型閘板，以方便格柵檢修。細(xì)格柵由柵前、柵后水位和時(shí)間繼電器控制清污運(yùn)行，柵渣經(jīng)無軸螺旋輸送機(jī)送至壓榨機(jī)脫水后運(yùn)走。

旋流沉沙池可以去除污水中粒徑大于0.2mm的沙粒。其原理是通過機(jī)械作用，使水流形成旋流，增加了水流與沙粒之間的摩擦力，從而使沙粒上附著的有機(jī)物得到去除，有利于取得較為純凈的沙粒，砂水分離更易。

旋流沉砂器選用不銹鋼旋流沉砂器，型號為XLCS720型，直徑2430 mm，N=1.1KW。砂水分離器型號為LSF-320型，N=0.37KW，共2臺，一備一用。旋流沉砂池出水進(jìn)入配水井，其作用是將沉砂池總出水輸送進(jìn)入后續(xù)CASS生化處理工藝。

細(xì)格柵旋流沉沙池均露天布置。

7.3 CASS反應(yīng)池

按平均時(shí)流量Q=5000m3/d設(shè)計(jì)，采用一座鋼筋混凝土池子，分為四格，有利于工藝的靈活運(yùn)行和分期建設(shè)。每格池凈尺寸為27.85×7.0×4.5m，有效容積779.8m3，每格池分為主反應(yīng)區(qū)和預(yù)反應(yīng)區(qū)，預(yù)反應(yīng)區(qū)設(shè)有選擇池和配水池，進(jìn)水和回流污泥在選擇池混合，防止污泥膨脹。預(yù)反應(yīng)區(qū)尺寸為7.0×4.0×4.5m，主反應(yīng)區(qū)尺寸為23.6×7.0×4.5m。每格池設(shè)兩臺水下攪拌器，N=5.5KW，Φ=640mm，轉(zhuǎn)速232rpm。PS-5000型旋轉(zhuǎn)潷水器一臺，工藝參數(shù)為：Q=300～500 m3/h，H=1-3 m，N=1.1kw，L=5m。WQ15-7-1和WQ15-10-1.5潛污泵各1臺，主要作用是污泥回流和排除污泥，工藝參數(shù)為：Q=15m3/ h，H=7m，N=1kW和Q=15 m3/ h，H=10m，N=1.5kW，反應(yīng)區(qū)均采用膜式微孔曝氣管曝氣，曝氣管均勻分布在池底，每格布置Φ=70mm，L=1.0m曝氣管194個(gè)。

CASS池設(shè)計(jì)最大水深4.0m，最小水深2.7m，撇水高度1.3m，平均水里停留時(shí)間14.8h，污泥齡約18天，污泥回流比20%。CASS生物池按連續(xù)進(jìn)水，間歇曝氣，周期排水運(yùn)行，每個(gè)運(yùn)行周期為4h，曝氣2.0h，沉淀1.0h，潷水、排泥1.0h；曝氣階段污泥回流，潷水階段后期排除剩余污泥。CASS池運(yùn)行以時(shí)間過程和水量控制，曝氣量根據(jù)池內(nèi)溶解氧含量與控制陳旭中溶解氧的預(yù)先設(shè)定值對比來控制，所有控制均由PLC站自動(dòng)完成。

7.4 紫外線消毒池

紫外線消毒池分為兩格，結(jié)構(gòu)尺寸為10.7×2.6m。采用低壓高強(qiáng)紫外燈管48根，每根功率為25W。渠道出水端設(shè)置中水取水池，內(nèi)設(shè)兩臺潛水泵，Q=100m3/h，H=10m，N=5.5KW。采用先進(jìn)的紫外消毒設(shè)備2套，每套設(shè)6個(gè)模塊，采用低壓高強(qiáng)紫外線燈管48根，每根功率為25W，總功率12KW，為保證消毒槽的運(yùn)行水位，配套自動(dòng)水位控制器2臺，安裝在鋼筋混凝土渠道內(nèi)。在渠道出水端設(shè)置中水取水池，內(nèi)設(shè)2臺潛水泵，Q=100m3/h，H=10m，N=5.5kw，一備一用。

7.5 回用水池

回用水池容積考慮按生產(chǎn)水量50%計(jì)算，有效容積為1000m3，共1座。鋼筋混凝土半地下結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸為18.4×18.4m，深度3.5m，有效水深3.3m，覆土深度1.0m，設(shè)有進(jìn)出水管及溢流管道。

根據(jù)計(jì)算，送水泵房采用2臺潛污泵，1用1備，型號WQ100-22-15，水泵性能參數(shù)為Q=100m3/h，H=22m，N=15KW，水泵均采用變頻控制。

水池內(nèi)設(shè)2臺濾地反沖洗泵，型號WQ330-15-30，水泵性能參數(shù)為：Q=350m3/h，H=15m，N=30kw。

8 運(yùn)行效果和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

該污水處理廠實(shí)際出水水質(zhì)如表3所示。從運(yùn)行數(shù)據(jù)可以看出，該工藝處理效果良好，出水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到GB18918—2002中一級B標(biāo)準(zhǔn)的要求，主要指標(biāo)見表3。

表3 污水廠實(shí)際出水水質(zhì)

9 結(jié)語

(1)設(shè)計(jì)采用了CASS工藝處理機(jī)場污水，使其出水水質(zhì)達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002)的一級B標(biāo)準(zhǔn)的要求設(shè)計(jì)。

(2)CASS工藝具有出水水質(zhì)好、管理簡單處理成本低、污泥產(chǎn)量低、污泥性質(zhì)穩(wěn)定、脫氮除磷功能好等優(yōu)點(diǎn)。本工程設(shè)計(jì)工藝合理，運(yùn)行效果良好。

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