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      基于復(fù)雜進(jìn)水條件下污水處理廠改造應(yīng)用案例

      2021-04-25 20:43:18陸海波劉玉蘭晏斌
      科學(xué)家 2021年24期
      關(guān)鍵詞:污水處理廠

      陸海波 劉玉蘭 晏斌

      摘要:對(duì)基于復(fù)雜進(jìn)水條件下污水處理廠改造應(yīng)用案例進(jìn)行分析介紹,通過對(duì)項(xiàng)目污水來源性質(zhì)、現(xiàn)狀等情況的全面分析,采用混合處理的思路,將預(yù)處理后的工業(yè)廢水和生活污水充分混合后,分別經(jīng)兩條工藝路線進(jìn)行處理(線路一:經(jīng)氧化溝、二沉池、提升泵池、BAF池、絮凝沉淀池、纖維濾池處理出水;線路二:經(jīng)膜格柵渠、MBR生化池、MBR膜池處理出水)。項(xiàng)目改造后,污水處理能力和處理效果有效提升,實(shí)現(xiàn)土地資源優(yōu)化利用,有效降低了項(xiàng)目總投資,尾水回用率最大可達(dá)到60%,為工業(yè)廢水和市政污水混合處理提供了項(xiàng)目參考。

      關(guān)鍵詞:污水處理廠;技改工程;工業(yè)廢水及市政污水;不減產(chǎn);超負(fù)荷

      隨著城市化建設(shè)的快速推進(jìn),作為城市污水處理的利刃——污水處理廠的作用變得越來越重要[1],城市居民生活污水的排放方式已經(jīng)由以前的分散排放向集中式排放轉(zhuǎn)變[2]。為切實(shí)提升區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)地表水污染治理目標(biāo),目前全國已開展污水處理廠提質(zhì)增效工作[3, 4]。提標(biāo)改造是實(shí)現(xiàn)污水處理廠出水全面達(dá)到要求的必要措施。因此,城鎮(zhèn)污水處理廠的升級(jí)改造對(duì)于提升水廠處理能力,降低處理成本,改善生態(tài)環(huán)境具有重要的意義。

      為使污水處理廠出水滿足達(dá)到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB51/2311 - 2016)進(jìn)行技改,精細(xì)化設(shè)計(jì)、計(jì)算和優(yōu)化方案比選,選用技術(shù)合理、投資經(jīng)濟(jì)、最適合于本項(xiàng)目的技改工藝路線,只有這樣才是最適合最優(yōu)的改造工藝方案[5]。將預(yù)處理后的生活污水和工業(yè)廢水混合后再分別經(jīng)兩條工藝路線(氧化溝+BAF+絮凝沉淀+纖維濾池和MBR工藝)進(jìn)行處理,該工藝方案最大程度上解決了氧化溝、二沉池負(fù)荷偏大及MBR生化池營(yíng)養(yǎng)不足的兩個(gè)問題,為采用最少工程建設(shè)內(nèi)容解決了污水處理的超負(fù)荷難題,也充分挖掘了現(xiàn)有MBR工藝的處理潛力。在設(shè)計(jì)中充分考慮了項(xiàng)目實(shí)施期間的不停水技改的措施,采取多種措施保障污水廠改造期間的正常運(yùn)行。

      1 ?項(xiàng)目復(fù)雜情況分析

      成都市青白江區(qū)污水處理廠技改工程建設(shè)總規(guī)模10.0萬m3/d,其中生活污水5.0萬m3/d,工業(yè)廢水5.0萬m3/d,總變化系數(shù)取1.30。青白江區(qū)污水處理廠工業(yè)廢水占比大、波動(dòng)性強(qiáng)、水質(zhì)特性復(fù)雜,歷經(jīng)幾次改造,工藝路線復(fù)雜,改造前運(yùn)行達(dá)標(biāo)成本較高。

      青白江區(qū)采用2套污水收集管道系統(tǒng),園區(qū)工業(yè)企業(yè)廢水和生活污水采用一套污水收集系統(tǒng),規(guī)模約5.5萬m3/d,隨著城市化建設(shè)及企業(yè)節(jié)能減排的實(shí)施,污水規(guī)模逐步減少,本期工程按照5.0萬m3/d設(shè)計(jì);城市生活污水采用一套污水收集系統(tǒng),規(guī)模4.5萬m3/d,隨著城市規(guī)模擴(kuò)張,污水規(guī)模增長(zhǎng),現(xiàn)有污水泵站提升能力已經(jīng)不滿足要求,時(shí)有溢流至長(zhǎng)流河,造成水環(huán)境污染。

      根據(jù)對(duì)兩套污水收集系統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析,生活污水水質(zhì)比較穩(wěn)定,而工業(yè)廢水的水質(zhì)波動(dòng)比較大,水質(zhì)超出設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)要求時(shí)有發(fā)生,對(duì)污水廠的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)構(gòu)成較大威脅。本次采用的污水采用的工藝路線充分考慮水質(zhì)的復(fù)雜性,具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

      本次技改前,青白江區(qū)污水處理廠已經(jīng)歷經(jīng)3次改造,技改前采用的是工業(yè)廢水經(jīng)過提升、調(diào)節(jié)、高效沉淀及水解酸化后,與預(yù)處理后的生活污水混合后經(jīng)氧化溝-二沉池后分兩路進(jìn)行深度處理,一路經(jīng)BAF池、絮凝沉淀池、纖維濾池處理,一路經(jīng)MBR生化池和膜池處理后,兩路污水混合經(jīng)巴氏計(jì)量渠排放。

      該工藝路線在實(shí)際運(yùn)行中有幾個(gè)問題:

      ①生活污水和工業(yè)廢水未經(jīng)有效混合即進(jìn)入氧化溝,各氧化溝內(nèi)水質(zhì)不均勻,處理效果不一;

      ②現(xiàn)有7格氧化溝(另1格被改造為初沉池并已經(jīng)棄用)處理能力不足,且無法應(yīng)對(duì)超流量負(fù)荷運(yùn)行。

      ③2座二沉池按照5.5萬m3/d設(shè)計(jì),超負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致二沉池出水效果較差。

      ④深度處理采用MBR工藝,經(jīng)過二級(jí)處理的污水中的碳源已經(jīng)不足,MBR后處理的生物降解功能受限。

      ⑤全廠污水出水未經(jīng)有效消毒即排放。

      2 ?項(xiàng)目技改工程設(shè)計(jì)概況

      2.1 ?工程實(shí)施目標(biāo)

      本次技改主要是針對(duì)運(yùn)行存在的問題,出水提升后達(dá)到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB51/2311-2016)要求,并能夠滿足一定的超負(fù)荷運(yùn)行的能力,結(jié)合現(xiàn)狀構(gòu)筑物在實(shí)際運(yùn)行中的使用情況進(jìn)行合理的分析和方案論證,最終采用融合現(xiàn)有工藝進(jìn)行整合和優(yōu)化,以解決青白江區(qū)污水處理廠運(yùn)行難度大,運(yùn)行成本高的問題。

      2.2 ?工程設(shè)計(jì)思路

      本次技改的整體思路為,盡可能利用現(xiàn)有構(gòu)筑物的基礎(chǔ)上,對(duì)現(xiàn)狀構(gòu)筑物重新進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,以能夠在提高出水水質(zhì)的情況下,運(yùn)行更加穩(wěn)定,抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

      ①根據(jù)測(cè)算,未來生活污水量將進(jìn)一步增加,針對(duì)2#粗格柵及進(jìn)水泵房處理能力不足及備用檢修的問題,新建3#粗格柵及進(jìn)水泵房1座,技改后,2#與3#粗格柵及進(jìn)水泵房共安裝6臺(tái)潛污泵,兩座泵站可以互為備用,便于泵站的維護(hù)檢修。同時(shí)增設(shè)2根污水管道穿越同濟(jì)大道至廠區(qū)內(nèi)的細(xì)格柵渠。該措施有效地解決了現(xiàn)狀生活污水泵站提升能力已經(jīng)不滿足要求,時(shí)有溢流至長(zhǎng)流河,造成水環(huán)境污染的問題。

      ②采用混合處理的思路,利用現(xiàn)有1格調(diào)節(jié)池,改造為混合池,將預(yù)處理后的工業(yè)廢水和生活污水充分混合后,分別提升至后續(xù)工藝。較大容積的混合池,既有混合作用,也有調(diào)節(jié)水質(zhì)的作用,充分混合后的污水能夠保障進(jìn)入后續(xù)生化處理系統(tǒng)的水質(zhì)穩(wěn)定,有利于充分發(fā)揮二級(jí)生化系統(tǒng)的污染物去除能力。

      ③將生活污水和工業(yè)廢水的混合后分別經(jīng)兩條工藝路線進(jìn)行處理,線路一(規(guī)模6萬m3/d)經(jīng)氧化溝、二沉池、提升泵池、BAF池、絮凝沉淀池、纖維濾池處理出水;線路二(規(guī)模4萬m3/d)經(jīng)膜格柵渠、MBR生化池、MBR膜池處理出水。該工藝方案采用最小工程建設(shè)內(nèi)容解決了污水處理的超負(fù)荷難題,也充分挖掘了現(xiàn)有MBR工藝的處理潛力。

      ④針對(duì)場(chǎng)地緊張問題采用增設(shè)紫外消毒的方案解決尾水排放前的消毒問題,并在回用水吸水井內(nèi)投加次氯酸鈉以確保出廠回用水的余氯能夠滿足規(guī)范要求。

      ⑤針對(duì)項(xiàng)目進(jìn)水總量在雨季規(guī)模超出污水廠規(guī)模的情況,對(duì)所有構(gòu)筑物進(jìn)行了超20%負(fù)荷運(yùn)行的能力的設(shè)計(jì)校核,確保污水廠在超負(fù)荷情況下的達(dá)標(biāo)運(yùn)行。

      2.3 ?工程施工及運(yùn)行情況

      青白江污水處理廠已經(jīng)滿負(fù)荷運(yùn)行,且工藝復(fù)雜,工程難度很大,要求很高。本次技改工程采取分步實(shí)施、構(gòu)筑物間調(diào)配水量、臨時(shí)性措施的方式進(jìn)行污水處理,設(shè)計(jì)了詳細(xì)的施工順序和措施的指導(dǎo)辦法,利用多種措施的實(shí)施,有效保障了技改工程施工期間的污水處理正常運(yùn)行。

      工程于2020年竣工,至今已穩(wěn)定運(yùn)行近2年,實(shí)現(xiàn)了各種負(fù)荷下的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)運(yùn)行。

      2.4 ?工程效益分析

      本項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益上有重大效益體現(xiàn)。

      1、本次技改主要是針對(duì)運(yùn)行存在的問題,在提升出水標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,提升污水處理能力,滿足20%的超負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行。

      2、利用現(xiàn)有廠區(qū)用地實(shí)現(xiàn)技改,實(shí)現(xiàn)土地資源優(yōu)化利用。

      本次技改工程是最大化利用廠區(qū)現(xiàn)有用地范圍,通過合理的工藝方案設(shè)計(jì)、總平面布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在有限的用地范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)污水處理的提標(biāo)和擴(kuò)能。廠區(qū)用地面積75421.85m2,用地指標(biāo)為0.75m2·d/m3污水,遠(yuǎn)低于規(guī)范要求的1.3 m2·d/m3,建成后廠區(qū)的建筑密度達(dá)到了59.34%。

      3、設(shè)計(jì)優(yōu)化有效降低了項(xiàng)目總投資,本次技改工程總投資11690.6萬元,其中:工程費(fèi)用9602.8萬元,為業(yè)主和政府節(jié)約大量投資。

      4、尾水回用率最大可達(dá)到60%,與國家注重的低碳環(huán)保及資源化利用理念高度吻合。

      本次技改工程完成后,廠區(qū)所有的藥劑投加配置稀釋、池體沖洗、道路澆灑、綠化灌溉、污泥處理、設(shè)備沖洗等全部使用廠區(qū)處理后的尾水,每年節(jié)約自來水用量約18萬m3;同時(shí)根據(jù)青白江區(qū)的實(shí)際情況,向廠外供應(yīng)最大6萬m3/d的回用水,用于市政綠化和道路澆灑的槽罐車接水及城市河道的生態(tài)補(bǔ)水。廠區(qū)尾水的回用,最大程度上實(shí)現(xiàn)了污水的資源化利用的同時(shí)為污水廠創(chuàng)造更多收益。

      5、本次技改工程采取優(yōu)化工藝路線、精細(xì)化控制等多種節(jié)能降耗措施,實(shí)現(xiàn)0.325kwh/m3、1.357kwh/kgBOD5的污水處理能耗指標(biāo),該能耗指標(biāo)在城市工業(yè)污水處理中出于國內(nèi)領(lǐng)先標(biāo)準(zhǔn)。

      6、青白江污水處理廠作為青白江區(qū)重要的污水廠,得到了地方政府和運(yùn)維公司的高度重視,作為運(yùn)維工程在工業(yè)污水處理項(xiàng)目中的標(biāo)桿,具有非常重要的行業(yè)影響力和工程示范作用。

      7、本期工程污水處理廠出水達(dá)到《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB51/2311-2016)中工業(yè)園區(qū)污水處理廠出水要求,本工程建設(shè)實(shí)施后,每年可截留大量的污染物,對(duì)改善區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量具有積極的作用;對(duì)提高區(qū)域內(nèi)人民的生活質(zhì)量,改善人們的生活環(huán)境有明顯的促進(jìn)作用,工程的環(huán)境效益十分顯著。

      3 ?結(jié)果與討論

      1、本項(xiàng)目由于工業(yè)廢水占比較大,處理難度較大,改造前達(dá)標(biāo)難度大,運(yùn)行成本高。

      2、通過對(duì)項(xiàng)目污水來水性質(zhì)、現(xiàn)狀情況等情況的全面分析,針對(duì)現(xiàn)狀存在問題及改造的需求點(diǎn),系統(tǒng)性的考慮本項(xiàng)目的技術(shù)路線,結(jié)合精細(xì)化設(shè)計(jì)、計(jì)算和優(yōu)化方案比選,解決的問題具備全面性和合理性,項(xiàng)目改造后污水處理能力和處理效果有效提升,為區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量的提升具有積極作用。

      3、工業(yè)廢水和生活污水的混合處理,可以有效提升污水的可處理性,保障了生物處理效果。

      4、項(xiàng)目在設(shè)計(jì)中充分利用現(xiàn)有構(gòu)筑物進(jìn)行合理的資源整合和調(diào)整,在最小的工程建設(shè)投入的情況下實(shí)現(xiàn)污水處理的擴(kuò)能和提標(biāo)。

      5、項(xiàng)目改造實(shí)施過程中充分利用現(xiàn)有構(gòu)筑物的處理能力,利用多種措施降低改造對(duì)污水處理廠運(yùn)行的影響。

      參考文獻(xiàn):

      [1].王勇, et al., 延安市污水處理廠提標(biāo)改造工程設(shè)計(jì)方案與實(shí)施效果. 環(huán)境工程學(xué)報(bào), 2021. 15(10): p. 3410-3417.

      [2].李燕, 復(fù)雜水質(zhì)條件下的城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造工程. 供水技術(shù), 2020. 14(3): p. 34-37.

      [3].郭會(huì)平, 我國城市污水處理現(xiàn)狀及污水處理廠提標(biāo)改造路徑分析. 2016, 遼寧大學(xué).

      [4].孔令為, et al., 浙江省城鎮(zhèn)污水處理廠二次提標(biāo)現(xiàn)狀、工藝技術(shù)及工程案例研究. 環(huán)境污染與防治, 2018. 040(011): p. 1315-1320,1326.

      [5]王阿華. 城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造的若干問題探討 [C]. 北京:中國給水排水,2010.

      作者簡(jiǎn)介:陸海波,男,1987年出生,江蘇南京人,碩士,工程師,主要研究方向?yàn)槭姓o排水處理方向。

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