城鎮(zhèn)污水處理廠工藝設(shè)計(jì)與設(shè)備選型注意事項(xiàng)研究

陳威

摘要：城鎮(zhèn)污水處理是水的社會(huì)循環(huán)中重要的最后一步環(huán)節(jié)，其污水處理的目的是使污廢水達(dá)到排入某一水體或再次使用的水質(zhì)要求，并對(duì)其進(jìn)行凈化的過程?；诖?，為確保城鎮(zhèn)污水處理廠的設(shè)計(jì)效果，本文主要針對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠工藝設(shè)計(jì)以及設(shè)備選型對(duì)策進(jìn)行分析，并提出在工藝設(shè)計(jì)與設(shè)備選型中需要注意的事項(xiàng)，以供參考。

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)污水處理廠;工藝設(shè)計(jì);設(shè)備選型;注意事項(xiàng)

1、城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模與水質(zhì)確定的注意事項(xiàng)

1.1合理確定服務(wù)范圍與設(shè)計(jì)規(guī)模

首先，在城鎮(zhèn)污水處理廠工藝設(shè)計(jì)中，應(yīng)依據(jù)城鎮(zhèn)總體規(guī)劃，合理劃分項(xiàng)目的服務(wù)范圍。其次，應(yīng)明確該服務(wù)范圍內(nèi)住宅、工業(yè)、公共建筑等不同性質(zhì)用地的占地面積以及服務(wù)范圍內(nèi)的人口密度等情況，分別采用單位人口綜合用水量與用地分項(xiàng)用水量指標(biāo)兩種方法預(yù)測(cè)該服務(wù)范圍內(nèi)的污水排放量以最終確定項(xiàng)目的設(shè)計(jì)規(guī)模。

1.2合理設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

首先，在城鎮(zhèn)污水處理廠工藝設(shè)計(jì)中，應(yīng)合理設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)，其水質(zhì)應(yīng)考慮到生活污水、工業(yè)污水，并將其結(jié)合按照生活污水、工業(yè)污水的進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行加權(quán)平均設(shè)計(jì)。其次，在合理確定好進(jìn)、出水質(zhì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容后，應(yīng)以污水處理廠實(shí)際工藝流程，明確需要去除的特征污染物（如COD、氮、磷等），并在設(shè)計(jì)中合理強(qiáng)化生物除磷脫氮功能，并從技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行比較，不斷優(yōu)化處理工藝設(shè)計(jì)。

2、城鎮(zhèn)污水處理廠關(guān)鍵設(shè)備的選型對(duì)策分析

典型的城鎮(zhèn)污水處理工藝流程主要為粗格柵、提升泵房、細(xì)格柵、沉砂池、A2/O生物池或氧化溝或SBR生物池、二沉池、混凝沉淀池、濾池、消毒池等，剩余污泥經(jīng)脫水處理后外運(yùn)處置，其采用的工藝設(shè)備主要有污水泵、格柵、吸砂機(jī)、刮吸泥機(jī)、曝氣機(jī)、潛水?dāng)嚢铏C(jī)、潛水推流器、潷水器、回流泵、污泥脫水機(jī)等。以下談幾點(diǎn)關(guān)鍵設(shè)備的選型的對(duì)策分析。

2.1污泥外回流比的選擇以及污泥回流泵選型的注意事項(xiàng)

為保證二級(jí)生化處理工藝段中具有足夠的生物量已實(shí)現(xiàn)去除COD、脫氮除磷的功能，一般將生物池中的MLSS控制在3500 mg/L～5000 mg/L，故需要將二沉池底部沉淀的活性污泥源源不斷地回流至生物池進(jìn)水端與進(jìn)水充分混合達(dá)到所需的MLSS濃度。在《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50014-2021）中提出，生物脫氮除磷工藝污泥外回流比設(shè)計(jì)參數(shù)為50%～100%，其規(guī)定參數(shù)可選范圍較大，目前城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥外回流泵一般選用潛水排污泵或潛水軸流泵，一般將單臺(tái)污泥回流泵的流量控制在25%～50%回流比所對(duì)應(yīng)的流量，且采用變頻設(shè)計(jì)。在污水處理廠實(shí)際工藝運(yùn)行中，污泥外回流比由二沉池底部沉淀的污泥濃度、進(jìn)水流量以及生化系統(tǒng)所需的MLSS濃度決定，在生化系統(tǒng)所需的MLSS濃度一定的情況下，進(jìn)水流量增大或回流污泥濃度較低則應(yīng)通過增加污泥外回流泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)或調(diào)大泵的運(yùn)行頻率的措施提高污泥外回流量，反之則通過減少污泥外回流泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)或調(diào)小泵的運(yùn)行頻率的措施減少污泥外回流量，如果污泥外回流比過高會(huì)造成生化系統(tǒng)MLSS升高、好氧量增大、活性污泥進(jìn)入內(nèi)源呼吸等不利影響，污泥外回流比過小也會(huì)造成生化系統(tǒng)生物量減少、生化反應(yīng)速率降低，最終導(dǎo)致出水指標(biāo)不達(dá)標(biāo)等現(xiàn)象。

2.2硝化液內(nèi)回流比的選擇與內(nèi)回流泵選型的注意事項(xiàng)

在典型的脫氮除磷工藝設(shè)計(jì)中，往往采用前置反硝化的脫氮工藝，前置反硝化工藝最大的局限性在于總氮去除率受外回流比的影響，一般總氮的最大理論去除率為：硝化液內(nèi)回流比/（硝化液內(nèi)回流比+1），故硝化液內(nèi)回流比的選擇應(yīng)通過設(shè)計(jì)進(jìn)、出水的總氮指標(biāo)計(jì)算確定，如設(shè)計(jì)進(jìn)水總氮40 mg/L，出水總氮15 mg/L，則總氮去除率應(yīng)不小于62.5%，硝化液內(nèi)回流比不應(yīng)小于167%。在《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50014-2021）中提出，生物脫氮除磷工藝硝化液內(nèi)回流比設(shè)計(jì)參數(shù)需要大于200%。硝化液的回流一般通過回流泵實(shí)現(xiàn)，將硝化液由好氧區(qū)末端回流至缺氧區(qū)前端，回流泵多采用管道穿墻泵、潛水軸流泵等。一般控制單臺(tái)內(nèi)回流泵的流量對(duì)應(yīng)50%～100%的內(nèi)回流比的流量，且采用變頻設(shè)計(jì)。在污水處理廠實(shí)際工藝運(yùn)行中，可以通過內(nèi)回流泵的開啟臺(tái)數(shù)以及運(yùn)行頻率控制外回流比，當(dāng)進(jìn)水水量增大或進(jìn)水總氮升高時(shí)，需要提高內(nèi)回流量加以應(yīng)對(duì)，反之亦然，當(dāng)內(nèi)回流比過高時(shí)，可導(dǎo)致泥水混合液在缺氧、好氧區(qū)的實(shí)際停留時(shí)間縮短，弱化缺氧、好氧區(qū)的功能劃分，當(dāng)內(nèi)回流比過小時(shí)則極易造成出水總氮超標(biāo)。

2.3 曝氣鼓風(fēng)機(jī)的選型注意事項(xiàng)

在污水處理工藝設(shè)計(jì)中，為達(dá)到給活性污泥供氧以及泥水充分混合的作用其風(fēng)機(jī)的選用尤為重要，曝氣鼓風(fēng)機(jī)的選型主要考慮風(fēng)量與風(fēng)壓兩個(gè)參數(shù)。曝氣風(fēng)量主要通過設(shè)計(jì)規(guī)模、COD與氨氮的去除率以及生化系統(tǒng)設(shè)計(jì)MLSS值計(jì)算得出，一般典型的城鎮(zhèn)污水處理廠曝氣氣水比通常為6：1～5：1，曝氣風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓則由生物池的有效水深與曝氣管路的壓力損失相加得出。目前選用的曝氣鼓風(fēng)機(jī)多為離心風(fēng)機(jī)、磁懸浮或空氣懸浮風(fēng)機(jī)，這幾種風(fēng)機(jī)與近幾年逐漸淘汰的羅茨風(fēng)機(jī)相比，具有能耗低、噪音小、運(yùn)行穩(wěn)定等多項(xiàng)有點(diǎn)。一般在工藝設(shè)計(jì)中，控制單臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為所需曝氣量的25%～30%，且采用變頻設(shè)計(jì)。在實(shí)際工藝運(yùn)行中，通過風(fēng)機(jī)開啟臺(tái)數(shù)或運(yùn)行頻率的方式控制合理曝氣量，曝氣量過小會(huì)導(dǎo)致泥水混合不充分，活性污泥下沉，更為嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致出水COD與氨氮超標(biāo)，曝氣量過大則會(huì)導(dǎo)致活性污泥進(jìn)入內(nèi)源呼吸階段從而使活性污泥解絮、出水SS超標(biāo)。

2.4污泥脫水機(jī)的選型注意事項(xiàng)

城鎮(zhèn)污水處理廠每天會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥，一般剩余污泥產(chǎn)率為1t/萬(wàn)m3～1t/萬(wàn)m3（以絕干污泥計(jì)），剩余污泥的體積及重量與含水率直接相關(guān)，通常從二沉池直接排出的剩余污泥含水率一般約為99%，如果將污泥含水率由99%降至80%，則理論上污泥的體積與重量會(huì)減少20倍。在污泥脫水工藝的設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)明確剩余污泥的最終處置方向，污泥的最終處置方向決定著運(yùn)輸出廠的剩余污泥所需要達(dá)到的含水率，目前一般出廠污泥所要求的達(dá)到的含水率有80%與60%兩種。如果出廠污泥的含水率要求達(dá)到80%，則一般選用污泥脫水機(jī)直接脫水的處理工藝，常規(guī)選用帶式脫水機(jī)或離心脫水機(jī)，后者比前者更具有更好的衛(wèi)生環(huán)境與運(yùn)行穩(wěn)定性，剩余污泥在進(jìn)入脫水機(jī)前需要投加陽(yáng)離子聚丙烯酰胺加以絮凝;如果出廠污泥的含水率要求達(dá)到60%，則一般選用污泥濃縮、污泥調(diào)質(zhì)、污泥脫水的工藝路線，污泥濃縮一般可能剩余污泥含水率由99%降至97%，污泥調(diào)質(zhì)主要通過投加鐵鹽、雙氧水、粉煤灰、聚丙烯酰胺等使污泥中的微生物細(xì)胞破壁以及使污泥發(fā)生絮凝反應(yīng)，最終通過板框壓濾機(jī)將污泥含水率壓榨至60%。

3、城鎮(zhèn)污水處理廠工藝設(shè)備在運(yùn)行中的注意事項(xiàng)分析

3.1潛水推流器在使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)分析

在城鎮(zhèn)污水處理廠的工藝設(shè)計(jì)中，如果采用氧化溝工藝或在A2/O工藝中的厭氧區(qū)、缺氧區(qū)采用跑道式的池型設(shè)計(jì)，往往需要選用潛水推流器使泥水充分混合，在《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50014-2021）中提出，厭氧區(qū)、缺氧區(qū)的機(jī)械攪拌泥水混合設(shè)備功率應(yīng)為2W/m3～8W/m3。目前在潛水推流器的使用過程中，容易出現(xiàn)流態(tài)紊亂、周期性逆流等問題，這些問題導(dǎo)致潛水推流器無(wú)法保證池中正常的流態(tài)。其上述問題產(chǎn)生的主要原因?yàn)閰捬趸蛉毖鯀^(qū)廊道水流始末端為封閉狀態(tài)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)循環(huán)，并且推進(jìn)器設(shè)備推流量遠(yuǎn)大于實(shí)際的進(jìn)水量或出水量。因此，為解決上述問題應(yīng)將潛水推流器布置在水流的實(shí)際流態(tài)與池型廊道設(shè)計(jì)流態(tài)可以保持一致的位置，確保在廊道內(nèi)可以形成較好的推力，進(jìn)而在推流器合理的布置條件下，使水力推動(dòng)與機(jī)械推流達(dá)到相結(jié)合的效果。

3.2離心風(fēng)機(jī)的喘振問題及應(yīng)對(duì)注意事項(xiàng)

曝氣風(fēng)機(jī)及其曝氣管路是污水處理廠生化系統(tǒng)的重要組成部分，所以曝氣風(fēng)機(jī)一旦出現(xiàn)故障，將影響著污水處理廠的出水是否能達(dá)標(biāo)排放，而喘振現(xiàn)象是離心風(fēng)機(jī)最為常見的問題之一。在離心風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)，由于突然的停止運(yùn)行或降低風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率導(dǎo)致風(fēng)機(jī)出口的風(fēng)量迅速減小使整個(gè)曝氣管路中的風(fēng)壓大于風(fēng)機(jī)出口處的風(fēng)壓，則曝氣管路中的空氣會(huì)瞬間倒流回風(fēng)機(jī)造成風(fēng)機(jī)的喘振現(xiàn)象。在實(shí)際的工藝運(yùn)行中，一是要對(duì)生物池底部的曝氣器進(jìn)行經(jīng)常性地清洗以保證整個(gè)曝氣管路系統(tǒng)的暢通;二是通過在風(fēng)機(jī)出口管道處安裝手動(dòng)泄水閥，定期排放管路中熱空氣產(chǎn)生的冷凝水;三是在滿足工藝運(yùn)行的條件下，盡量不要使生化系統(tǒng)的污泥濃度維持在較高的水平;四是需要按照風(fēng)機(jī)的說明書定期對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

3.3曝氣器堵塞的原因及應(yīng)對(duì)注意事項(xiàng)

在A2/O處理工藝中，常用的曝氣器有管式微孔曝氣器、膜片式曝氣盤、旋混曝氣器、剛玉曝氣器等多種類型，隨著使用時(shí)間的增加，無(wú)論哪種類型的曝氣器均會(huì)出現(xiàn)曝氣量逐漸減小或曝氣不均勻的現(xiàn)象，導(dǎo)致曝氣量不足無(wú)法為活性污泥正常的生化反應(yīng)提供足夠的氧氣、局部泥水混合不均勻以及上文提到的容易使曝氣風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振現(xiàn)象。導(dǎo)致曝氣器堵塞的原因主要有以下幾點(diǎn)：一是污水中攜帶的密度較大的顆粒性雜質(zhì)長(zhǎng)期在生物池底部沉積;二是水中所含有的鈣鎂離子等物質(zhì)在泥水混合液pH呈堿性的條件下長(zhǎng)期在曝氣器表面結(jié)垢;三是經(jīng)過一定時(shí)間后微生物在曝氣器表面形成一層致密的生物膜。常規(guī)應(yīng)對(duì)曝氣器膜孔堵塞的措施主要為配置5%的稀鹽酸或甲酸溶液，通過加藥泵將酸性溶液注入到每個(gè)曝氣支管上預(yù)留的加藥孔，打開加藥孔管道手動(dòng)球閥，通過酸性溶液對(duì)曝氣器堵塞的膜孔進(jìn)行清洗，在清洗過程中不斷觀察該支管所連接的曝氣器范圍內(nèi)的水面曝氣情況，直到曝氣量恢復(fù)到正常水平以及曝氣較為均勻時(shí)停止酸洗。另外在生物池運(yùn)行一段較長(zhǎng)的時(shí)間后，應(yīng)對(duì)每個(gè)序列的生物池逐個(gè)放空，徹底對(duì)生物池底部的雜物及淤泥等沉積物進(jìn)行清理。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，在污水處理廠的工藝設(shè)計(jì)中，應(yīng)科學(xué)合理地進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選型，并在設(shè)計(jì)中解決實(shí)際工藝運(yùn)行中設(shè)備易出現(xiàn)的種種問題，在設(shè)計(jì)與選型階段應(yīng)結(jié)合城鎮(zhèn)污水處理廠項(xiàng)目的實(shí)際情況，在保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的同時(shí)，強(qiáng)化生物脫氮除磷性能，確保工藝設(shè)備發(fā)揮良好地運(yùn)行效果，以此為當(dāng)?shù)厮h(huán)境的改善做出積極正面的影響。

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