MBBR工藝用于污水處理廠提標(biāo)改造工程

朱　智

(太原市市政工程設(shè)計研究院，山西 太原　030002)

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·水·暖·電·

MBBR工藝用于污水處理廠提標(biāo)改造工程

朱智

(太原市市政工程設(shè)計研究院，山西 太原030002)

針對陽泉市污水處理廠提標(biāo)改造工程情況，提出了移動床生物膜(MBBR)工藝作為主體工藝，介紹了該工程的工藝流程及設(shè)計參數(shù)，并從污水、污泥處理系統(tǒng)、除臭系統(tǒng)方面，對其工藝技術(shù)要求及特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，指出該工程的改造建設(shè)取得了良好的環(huán)境、社會及經(jīng)濟(jì)效益。

污水廠，提標(biāo)改造，MBBR工藝

1　項目概況

陽泉市污水處理廠位于陽泉市東部，桃河南岸，主要服務(wù)范圍為陽泉市區(qū)的桃北、桃南、義井河三個系統(tǒng)所有范圍內(nèi)污水。陽泉市污水處理廠始建于2000年10月，現(xiàn)狀規(guī)模8萬m3/d。原設(shè)計污水處理廠出水排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行GB 8978—1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)二級標(biāo)準(zhǔn)。

近年來，隨著城市的發(fā)展，該服務(wù)區(qū)域的污水量達(dá)到11萬m3/d，需按照規(guī)劃擴(kuò)建污水處理廠。由于污水廠預(yù)留用地已被占用建成電廠，部分已建構(gòu)筑物還將拆除用來修建鐵路。因此本工程只能按照減產(chǎn)提標(biāo)、異地擴(kuò)建的原則進(jìn)行設(shè)計，本次設(shè)計為現(xiàn)狀污水廠提標(biāo)改造工程，設(shè)計規(guī)模6萬m3/d，多余的污水納入同步新建的污水廠二期工程。

2　設(shè)計水質(zhì)

出水水質(zhì)執(zhí)行GB 18918—2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一級A標(biāo)準(zhǔn)。

通過對現(xiàn)狀污水廠近三年實測進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計[1]，并以一定保證率為前提下確定的提標(biāo)改造進(jìn)出水水質(zhì)如表1所示。

表1　設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)　mg/L

3　工藝流程

提標(biāo)改造工程工藝流程見圖1。

4　工程設(shè)計

提標(biāo)改造工程新建的構(gòu)筑物有高效反應(yīng)沉淀池、加藥間、加乙酸鈉間，改造的構(gòu)筑物有粗格柵、進(jìn)水提升泵房、細(xì)格柵、曝氣沉砂池、MBBR生物池、脫氣井、加氯間、加藥間、加乙酸鈉間、回流及剩余污泥泵房、中間提升泵房、脫水機(jī)房及鼓風(fēng)機(jī)房，并對廠區(qū)道路、圍墻管線等進(jìn)行改造。

4.1污水處理系統(tǒng)

4.1.1粗格柵及進(jìn)水提升泵房

粗格柵及進(jìn)水提升泵房土建利用，對構(gòu)筑物內(nèi)設(shè)備進(jìn)行更換。粗格柵間平面尺寸L×B×H=9.4 m×12 m×5.5 m，分為2組，可獨(dú)立運(yùn)行，單格柵渠寬度B=1 200 mm。主要設(shè)備有鋼絲繩粗格柵3套(2用1備)，柵隙e=20 mm。進(jìn)水提升泵房平面尺寸L×B×H=12 m×4.8 m×5.5 m，內(nèi)設(shè)潛污泵4臺(3用1備，其中1臺變頻)，單泵流量Q=1 200 m3/h ，揚(yáng)程H=18.6 m。

4.1.2細(xì)格柵及曝氣沉砂池

現(xiàn)狀細(xì)格柵間平面尺寸L×B×H=11.1 m×10 m×3.0 m，分為3組，可獨(dú)立運(yùn)行，單格渠寬1 200 mm。土建全部保留利用，對現(xiàn)有3臺回轉(zhuǎn)式格柵更換為內(nèi)進(jìn)流式旋轉(zhuǎn)細(xì)格柵。主要設(shè)備有內(nèi)進(jìn)流旋轉(zhuǎn)式格柵3套，柵隙e=3 mm，安裝角度90°，中壓沖洗水泵4臺(3用1備)，單泵流量10 m3/h，揚(yáng)程H=78 m，沖洗水箱1套。

現(xiàn)狀曝氣沉砂池平面尺寸L×B×H=16 m×12 m×4.45 m，分成2組，土建部分保留利用。單格設(shè)計流量Q=0.472 m3/s，水平流速0.05 m/s，有效水深2.5 m，停留時間5.67 min。主要設(shè)備有羅茨鼓風(fēng)機(jī)2臺(1用1備)，風(fēng)量Q=590 Nm3/min，風(fēng)壓H=3.5 m，功率N=11 kW；吸砂池橋驅(qū)動設(shè)備2套，跨度B=4 m，池深H=4.45 m，功率N=0.55 kW。

4.1.3MBBR生物池

MBBR生物池為二級生物處理工藝核心構(gòu)筑物，在該構(gòu)筑物內(nèi)完成污水中有機(jī)物的氧化、氨氮的硝化以及生物脫氮、除磷。MBBR生物池采用現(xiàn)狀A(yù)OC生物池改造。工藝改造的思路：優(yōu)先保證預(yù)缺氧區(qū)、厭氧區(qū)、缺氧區(qū)池容，好氧區(qū)池容不足部分通過投加填料來補(bǔ)充。改造前，單池好氧區(qū)容積為14 000 m3，厭氧區(qū)容積3 000 m3。單池直徑56 m，內(nèi)環(huán)為厭氧區(qū),直徑23.4 m，外環(huán)為好氧區(qū)。設(shè)計將內(nèi)環(huán)(直徑23.4 m)改造作預(yù)缺氧區(qū)、厭氧區(qū)，并增設(shè)閥門井(半徑3.7 m)，外圈增加中環(huán)(直徑45.6 m),作為缺氧區(qū)，剩余部分作為好氧區(qū)。好氧區(qū)容積不足，硝化作用及有機(jī)物去除能力降低，需設(shè)置好氧MBBR區(qū)域，投加懸浮填料，利用生長在填料上的生物膜進(jìn)行氨氮的硝化及有機(jī)物的去除，好氧區(qū)末端增加內(nèi)回流泵，將硝化混合液回流至缺氧區(qū)進(jìn)行反硝化脫氮。改造前后單池示意圖見圖2，圖3。

設(shè)計生物池10%～30%進(jìn)水直接進(jìn)入預(yù)缺氧區(qū)，70%～90%進(jìn)水通過配水管進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，并通過閥門分配進(jìn)水流量。利用原水中的碳源通過反硝化作用去除回流污泥及原水中的部分硝態(tài)氮，降低硝態(tài)氮對厭氧環(huán)境釋放磷的影響，保證厭氧除磷的效果。厭氧區(qū)后為缺氧區(qū)，缺氧區(qū)與好氧區(qū)相鄰，回流硝化液中的硝態(tài)氮與厭氧池的來水混合，實現(xiàn)反硝化脫氮，缺氧池污水進(jìn)入好氧池，在好氧池內(nèi)實現(xiàn)污水中BOD5的降解，將氨氮轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮，并實現(xiàn)磷的攝??；好氧區(qū)為環(huán)流特征，為完全混合型，具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力[2]。

預(yù)缺氧區(qū)、厭氧區(qū)、缺氧區(qū)不充氧，潛水?dāng)嚢铏C(jī)及潛水推流器用于混合液的攪拌及推流，厭氧區(qū)DO控制在0.2 mg/L以下，缺氧區(qū)DO控制在0.5 mg/L以下，好氧區(qū)DO控制在2 mg/L。

設(shè)計在預(yù)缺氧區(qū)、厭氧區(qū)分別設(shè)置潛水?dāng)嚢杵?臺，單臺功率7.5 kW；缺氧區(qū)設(shè)潛水推流器6臺，其中，外圈3臺推流器單臺功率為5.5 kW，內(nèi)圈3臺推流器單臺功率為3.5 kW；好氧區(qū)(填料區(qū))設(shè)填料專用潛水推流器3臺，單臺功率為5.5 kW。設(shè)計填料攔截篩網(wǎng)，防止填料進(jìn)入其他區(qū)域。此外，好氧區(qū)(填料區(qū))底部安裝微孔曝氣器，攔截網(wǎng)篩附近采用管式曝氣器，同時輔助一些吹脫措施防止填料堵塞或沉降，使填料達(dá)到流化狀態(tài)。由于好氧區(qū)(填料區(qū))池容較小，為避免回流泵對好氧區(qū)流態(tài)的干擾，也避免填料對水泵的影響，本次改造工程在生物池后的每座脫氣井內(nèi)設(shè)置硝化液回流泵2臺，單臺流量110 m3/h，揚(yáng)程4 m；在污泥泵房內(nèi)設(shè)置污泥回流泵6臺(3用3備)，單臺840 m3/h，揚(yáng)程7.5 m。

生物池基本設(shè)計參數(shù)如表2所示。

表2　MBBR生物池設(shè)計參數(shù)

4.1.4二沉池

現(xiàn)狀3座二沉池采用中心進(jìn)水、周邊出水輻流式沉淀池，單座規(guī)模20 000 m3/d，表面負(fù)荷qmax=0.54 m3/(m2·h)，直徑52 m，有效水深3.6 m，沉淀時間t=6.7 h。相應(yīng)配備半橋式周邊傳動刮吸泥機(jī)。本工程對現(xiàn)狀二沉池土建保留利用，對二沉池中心傳動刮泥機(jī)進(jìn)行更換。

4.1.5高效反應(yīng)沉淀池

新建2座高效反應(yīng)沉淀池，單座平面尺寸14 m×22.3 m，該構(gòu)筑物由反應(yīng)、預(yù)沉—濃縮及斜管沉淀等反應(yīng)單元組成，在此構(gòu)筑物中從低速反應(yīng)區(qū)到斜管沉淀區(qū)礬花能保持完整，并且產(chǎn)生的礬花質(zhì)均密度高，在斜管沉淀高密度礬花得到很好的沉淀。單座高效反應(yīng)沉淀池設(shè)計參數(shù)如表3所示。

表3　高效反應(yīng)沉淀池設(shè)計參數(shù)

4.1.6中間提升泵房及濾池

中間提升泵房利用原提升泵房，不再新建。提升泵房位于濾站內(nèi)，為將污水提升至V形混凝土濾池，濾站內(nèi)設(shè)V形混凝土濾池4組，每組濾床面積49 m2。站內(nèi)設(shè)提升泵房，為 V形混凝土濾池提供進(jìn)水；站內(nèi)還設(shè)有鼓風(fēng)機(jī)為濾池反洗供氣；設(shè)有反洗水泵2臺(互為備用)為濾池反洗供水。另外還設(shè)有3臺水泵供帶式脫水機(jī)濾帶沖洗，2臺綠化澆灑泵進(jìn)行廠區(qū)綠化澆灑。設(shè)專用空壓機(jī)1臺。站內(nèi)還設(shè)有必要的提升設(shè)備及配電、值班等配套用房。主要設(shè)備有立式離心泵，4臺(3用1備，其中1臺變頻啟動)，流量Q=670 m3/h，揚(yáng)程H=10.5 m，功率N=30 kW；濾池反沖洗泵(利用)，3臺(2用1備)，單臺流量Q=735 m3/h，揚(yáng)程H=9 m；脫水機(jī)房濾帶沖洗泵3臺(2用1備)，單臺流量Q=40 m3/h，揚(yáng)程H=60 m；綠化澆灑泵2臺，單臺流量Q=20 m3/h，揚(yáng)程H=50 m；羅茨鼓風(fēng)機(jī)(利用)，2臺(1用1備)，單機(jī)風(fēng)量Q=45 Nm3/min，風(fēng)壓H=5 m。

4.1.7加氯間及接觸消毒池

現(xiàn)狀加氯間內(nèi)采用液氯消毒，由于本地難以購買液氯，外地運(yùn)輸較為不便且費(fèi)用較高，加上液氯消毒安全隱患較多，管理水平需要提高。因此本次將現(xiàn)有加氯設(shè)施更換為二氧化氯消毒。選用復(fù)合型二氧化氯發(fā)生器，以氯酸鈉和鹽酸為原料，將產(chǎn)生的含有二氧化氯和氯氣的復(fù)合消毒劑投加到水中，加氯間利用原加氯間改造而成。設(shè)計投氯量12 mg/L(有效氯)每日所需氯酸鈉量426.3 kg(原料轉(zhuǎn)化率≥85%)，氯酸鈉配置濃度33%，每日所需鹽酸量779.25 kg，濃度31%。氯酸鈉原材料貯罐按照最大用量7 d考慮，鹽酸原材料貯罐按照最大用量10 d考慮。

受陽大鐵路工程建設(shè)影響現(xiàn)狀接觸消毒池需要拆除。拆除后污水廠出水將匯集至濾站B濾后水池進(jìn)行接觸消毒。濾站B濾后水池有效容積6 000 m3。滿足消毒接觸時間要求(≥30 min)。

4.1.8加藥、加乙酸鈉間

加藥的目的是為污水化學(xué)除磷提供除磷劑(聚鋁)，加乙酸鈉的目的是向生物池反硝化反應(yīng)提供碳源。新建加藥間及加乙酸鈉間，加藥間內(nèi)設(shè)一體化PAC加藥裝置及一體化PAM加藥設(shè)備各一套,混凝劑(PAC)投加量25 mg/L，助凝劑(PAM)投加量0.5 mg/L；加乙酸鈉間內(nèi)設(shè)溶液池、溶解池及加藥泵，乙酸鈉投加量100 mg/L。

4.2污泥處理系統(tǒng)

現(xiàn)狀陽泉市污水處理廠污泥處理采用污泥濃縮脫水壓濾機(jī)，把污泥濃縮與脫水兩個環(huán)節(jié)結(jié)合在一起考慮，實現(xiàn)了污泥濃縮脫水一體化，這一技術(shù)不僅可以節(jié)省占地，降低基建投資，減少高分子絮凝劑的用量，同時從污泥處理技術(shù)發(fā)展方向及污泥處理設(shè)施對環(huán)境的影響等方面考慮，采用污泥機(jī)械濃縮脫水還可以大大減少臭氣源與大氣的接觸面積，減輕對大氣的影響及污染。因此本工程設(shè)計污泥處理仍采用濃縮脫水一體化技術(shù)。

目前，陽泉市污水廠已經(jīng)與格盟電力公司簽署了污泥無害化處理的協(xié)議文件，污水廠污泥經(jīng)濃縮脫水后(含水率≤80%)輸送到電力公司，并由后者采用低溫碳化技術(shù)進(jìn)行污泥的后續(xù)無害化處理和處置。

4.3除臭系統(tǒng)

同污水處理工藝一樣，臭味的處理方法也有很多，有物理法、化學(xué)法和生物法三大系列。主要方法有：活性炭吸附法、化學(xué)吸收法、生物濾池法、離子除臭法等。不同的除臭方法，除臭的機(jī)理不同，其技術(shù)特點(diǎn)、適用條件等也不盡相同。根據(jù)各種不同除臭技術(shù)的特點(diǎn)，結(jié)合本工程實際情況使用離子除臭工藝。

5　經(jīng)濟(jì)分析

該工程總投資6 975.95萬元，其中建設(shè)工程費(fèi)用6 067.79萬元。主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：單位處理成本1.52元/m3，單位經(jīng)營成本1.18元/m3。

6　設(shè)計特點(diǎn)

1)本著充分發(fā)揮現(xiàn)有處理設(shè)施處理能力，避免現(xiàn)有設(shè)施閑置及過低負(fù)荷運(yùn)行(預(yù)處理、二沉池)的原則進(jìn)行設(shè)計。

2)設(shè)計采用可同步強(qiáng)化脫氮除磷的移動床生物膜(MBBR)工藝，該工藝容積負(fù)荷高，節(jié)約占地，適用于污水處理廠升級改造及立體擴(kuò)容。

3)采用高效反應(yīng)沉淀池作為混凝沉淀工藝。該工藝由反應(yīng)區(qū)、預(yù)沉濃縮區(qū)、斜管分離區(qū)三個主要部分組成，是典型的高效混凝沉淀工藝，混凝、反應(yīng)、沉淀功能于一體的高效反應(yīng)沉淀池。

7　結(jié)語

該工程的改造建設(shè)，不僅可以減輕桃河水體污染，還可為娘子關(guān)水源水質(zhì)提供有效保障，具有重大的環(huán)境、社會、經(jīng)濟(jì)效益。

[1]周麗穎，張竑，張云霞.泰州第一污水處理廠升級改擴(kuò)建工程AAO工藝的應(yīng)用[J].中國給排水，2014,30(20)：90-93.

[2]張萬里，周平，毛小偉，等.改良型A2O+反硝化濾池工藝用于污水處理擴(kuò)建工程[J].中國給排水，2015,31(24)：52-55.

Sewage plant upgrading transformation engineering with MBBR technology

Zhu Zhi

(TaiyuanAcademyofMunicipalEngineeringDesign,Taiyuan030002,China)

In light of Yangquan sewage plant upgrading transformation engineering conditions, the paper puts forward MBBR technology as major technology, introduces the engineering technology procedures and design parameters, summarizes its technological demands and properties from aspects of sewage, slurry treatment system and deodorizing system, and finally points out that: the transformation engineering construction achieves great environmental social and economic benefits.

sewage plant, upgrading transformation, MBBR technology

1009-6825(2016)08-0146-03

2016-01-05

朱智(1983- )，男，碩士，工程師

X703

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