地下式MBBR+工藝處理調(diào)蓄雨污水的設(shè)計(jì)與運(yùn)行效果

文_王大輝 中建環(huán)能科技股份有限公司

南京南河是區(qū)域主要排澇通道、主城生態(tài)補(bǔ)水體系中的骨干河流，全長(zhǎng)9.3km，2016年建設(shè)4座初雨調(diào)蓄池，均設(shè)污水處理系統(tǒng)。本工程為其中2座調(diào)蓄池的污水處理系統(tǒng)，總規(guī)模為2×2000m3/d，受環(huán)境影響，建設(shè)用地緊張，空間有限，采用以MBBR為主體工藝處理。

1 工程概況

1.1 調(diào)蓄池簡(jiǎn)介

本工程為在原有2座已建調(diào)蓄池基礎(chǔ)上分別設(shè)計(jì)一套污水處理系統(tǒng)，處理截流的初雨和溢流污水，達(dá)標(biāo)后排入南河。

1#調(diào)蓄池有效容積為6900m3，2#調(diào)蓄池有效容積為6500m3。2套調(diào)蓄池均分2層，負(fù)二層為調(diào)蓄池，負(fù)一層為預(yù)留污水處理系統(tǒng)等。1#調(diào)蓄池負(fù)一層平面尺寸為28×27m，凈高3.92m，柱距4.55～6.88m。2#調(diào)蓄池負(fù)一層平面尺寸為72.3m×(6.3-19.1)m，凈高4.15m，柱距為6.5m。調(diào)蓄池進(jìn)水口設(shè)回轉(zhuǎn)格柵,池底設(shè)2臺(tái)智能?chē)娚淦鳎涣碓O(shè)應(yīng)急排水泵1臺(tái)，臭氣經(jīng)收集至等離子除臭設(shè)備處理。

1.2 處理水量

本工程雨天工況下總處理量為4000m3/d，1#和2#調(diào)蓄池設(shè)計(jì)總處理量均為2000m3/d。晴天工況總處理量為1800m3/d，1#和2#調(diào)蓄池設(shè)計(jì)總處理量分別為1000m3/d和為800m3/d。

1.3 水質(zhì)目標(biāo)

出水達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅴ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)后外排。具體出水指標(biāo)如表1。

表1 設(shè)計(jì)出水指標(biāo)

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 進(jìn)水水質(zhì)確定

初雨水質(zhì)由于受地區(qū)開(kāi)發(fā)情況、降雨特點(diǎn)和管網(wǎng)系統(tǒng)等，其水質(zhì)變化較大。本工程原設(shè)計(jì)無(wú)進(jìn)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)調(diào)研，上海市政設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的5座調(diào)蓄池，其進(jìn)水水質(zhì)如表2。

表2 上海市政院設(shè)計(jì)5座調(diào)蓄池實(shí)測(cè)進(jìn)水水質(zhì)

同時(shí)，國(guó)內(nèi)部分城市初期雨水水質(zhì)如表3。

表3 國(guó)內(nèi)部分城市初期雨水水質(zhì)

濰坊市虞河下游調(diào)蓄池平均進(jìn)水COD約110mg/L。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)進(jìn)水，1#調(diào)蓄池進(jìn)水水質(zhì)為COD：79mg/L，氨氮：13.2mg/L，總磷：1.55mg/L。

基于以上分析，考慮地區(qū)差異和項(xiàng)目特點(diǎn)，本工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)如表4。

表4 設(shè)計(jì)進(jìn)水指標(biāo)

2.2 工藝路線設(shè)計(jì)

本工程設(shè)計(jì)從調(diào)蓄池底部取水，由于調(diào)蓄池底部沉積有泥砂，須預(yù)處理，針對(duì)本工程地下有限空間和面積的情況下，選擇旋流除砂配套砂水分離器。對(duì)于本工程高標(biāo)準(zhǔn)出水要求，COD采取生化法去除，TP和SS采取物化方法去除。

在眾多污水處理站生化工藝中以MBR、MBBR和接觸氧化工藝應(yīng)用最多，MBR由于設(shè)備高度無(wú)法檢修、接觸氧化占地面積較大等因素不適用于本工程。物化處理工藝中以磁混凝沉淀、高效沉淀、氣浮、混凝沉淀等應(yīng)用最多，磁混凝沉淀和高效沉淀由于設(shè)備高度限制、混凝沉淀占地面積大等因素不適用于本工程。污泥處理采用一體化疊螺機(jī)處理。因此本工程處理工藝為：旋流除砂+一體化MBBR+氣浮機(jī)，具體工藝流程如圖1所示。

2.3 預(yù)處理設(shè)計(jì)

本工程預(yù)處理為為旋流除砂及配套砂水分離和提籃格柵，旋流除砂器型號(hào)為XCS180，設(shè)備直徑Φ1800mm，設(shè)備總高3200mm；砂水分離器型號(hào)為SF260，處理能力5～12L/s，螺旋傾角25°，設(shè)備總長(zhǎng)4720mm，總高2680mm。采用提砂泵，Q=15m3/h，H=3m。

為節(jié)省空間，提籃格柵設(shè)置于MBBR池進(jìn)水口，尺寸為500×500×1000mm，柵隙10mm。

2.4 一體化MBBR池設(shè)計(jì)

根據(jù)出水指標(biāo)，本工程出水未考核TN，因此未設(shè)計(jì)反硝化區(qū)。

1#調(diào)蓄池MBBR設(shè)備尺寸為19.48×12.5×2.7m，對(duì)于池中立柱采用環(huán)形包裹方式，有效水深2.2m，設(shè)計(jì)水利停留時(shí)間6.4h。池體共分6格，每格之間設(shè)置填料攔截裝置，采用不銹鋼網(wǎng)格，高度為2.2m，寬度0.8m。污泥負(fù)荷為0.16kgBOD5/(kgMLSS.d)，氨氮負(fù)荷為0.036kgNH4-N/(kgMLSS.d)。

2#調(diào) 蓄 池MBBR設(shè) 備尺寸為20.5×5.6×2.7m和17.95×5.25×2.7m，池內(nèi)有效水深2.3m，設(shè)計(jì)水利停留時(shí)間5.77h。每個(gè)池體共分3格，填料攔截裝置同1#MBBR設(shè)備。污泥負(fù)荷為0.19kgBOD5/(kgMLSS.d)，氨氮負(fù)荷為0.041kgNH4-N/(kgMLSS.d)。

為達(dá)到良好的流化狀態(tài)，懸浮填料的填充率應(yīng)＜70%，實(shí)際工程應(yīng)用，好氧懸浮載體填充率一般在20%～60%，本工程懸浮填料填充率30%，有效比表面積為620m2/m3。

2.5 曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在曝氣作用下，水流紊流程度與無(wú)懸浮載體時(shí)相比更大，氧的傳遞效率提高，氧的利用率也提高，由于本工程受高度限制，為提高曝氣充氧效率和保證載體填料在池中良好的流化狀態(tài)，曝氣裝置采用曝氣盤(pán)形式，曝氣盤(pán)尺寸為Φ215mm，1#調(diào)蓄池曝氣盤(pán)共780個(gè)，2#調(diào)蓄池曝氣盤(pán)共660個(gè)。采用回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)，2套MBBR池均采用5臺(tái)風(fēng)機(jī)，4用1備，Q=5m3/min，H=4m。

2.6 沉淀池設(shè)計(jì)

MBBR系統(tǒng)中，除載體上附著生物膜，載體之間相互碰撞和水力剪切引起生物膜的脫落，因而還有懸浮態(tài)的生物膜，本工程在MBBR池后端設(shè)置斜板沉淀池。

1#調(diào)蓄池中沉淀池尺寸為8.0×5.5×2.7m，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷1.89m3/m2·h，2#調(diào)蓄池中沉淀池尺寸為8.5×4.0×2.7m，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷2.45m3/m2·h。沉淀池底部采用穿孔排泥方式，設(shè)置污泥回流泵2臺(tái)，1用1備，Q=25m3/h，H=14m；并設(shè)置反沖洗水泵1臺(tái)，用于沉淀池斜板反沖洗，Q=25m3/h，H=25m。

2.7 一體化氣浮機(jī)設(shè)計(jì)

氣浮機(jī)采用溶氣氣浮，其尺寸為：6.2×3.5×2.1m，加壓泵參數(shù)：Q=30m3/h，H=50m，表面負(fù)荷5.4m3/(m2·h)。PAC計(jì)量泵2臺(tái)，1用1備，Q=50L/h。PAM計(jì)量泵2臺(tái)，1用1備，Q=170L/h。

2.8 清水池和出水泵

由于氣浮機(jī)出水無(wú)法自流外排，因此通過(guò)設(shè)置清水池和出水泵提升外排。1#調(diào)蓄池清水池尺寸5.0×2.0×2.0m，2#調(diào)蓄池清水池尺寸6.5×2.1×2.0m，每個(gè)站點(diǎn)配套出水泵2臺(tái)，1用1備，Q=85m3/h，H=6m。

2.9 其他工藝設(shè)計(jì)

2.9.1 污泥處理系統(tǒng)

2個(gè)站點(diǎn)污泥池尺寸均為4.0×2.0×2.0m，每個(gè)站點(diǎn)配套2臺(tái)污泥泵，1用1備，Q=5m3/h，H=5m；單臺(tái)疊螺機(jī)絕干污泥處理量為30～40kg.DS/h，PAM計(jì)量泵2臺(tái)，1用1備，Q=315L/h。

2.9.2 土壤生物除臭系統(tǒng)

本工程僅1#調(diào)蓄池采用土壤生物除臭系統(tǒng)，MBBR池、污泥池、污泥脫水間等產(chǎn)生的臭氣經(jīng)收集處理后尾氣符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)排放，處理風(fēng)量為2000m3/h。

3 運(yùn)行效果

本工程自2020年8月份開(kāi)始運(yùn)行至今，實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)檢測(cè)如表5、6。

表5 1#調(diào)蓄池污水處理站實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)

表6 2#調(diào)蓄池污水處理站實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)

實(shí)際進(jìn)水值低于設(shè)計(jì)值，其中2#調(diào)蓄池進(jìn)水稍好于1#調(diào)蓄池；2套水處理系統(tǒng)出水均能達(dá)標(biāo)。冬季時(shí)，隨著進(jìn)水溫度降低，出水氨氮出現(xiàn)上升趨勢(shì)，通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)MBBR池后段填料上生物膜幾乎沒(méi)有，而且水質(zhì)清澈，說(shuō)明MBBR池處于極低負(fù)荷，沒(méi)有多余的營(yíng)養(yǎng)供微生物生長(zhǎng)所需導(dǎo)致填料上微生物量大大降低，從而影響出水處理效果，后通過(guò)投加碳源（乙酸鈉）保持填料上微生物膜量，以保證出水效果。

4 結(jié)語(yǔ)

南京2座調(diào)蓄池污水處理系統(tǒng)在地下有限面積和有限空間采用除砂預(yù)處理+MBBR+氣浮處理工藝處理初雨及溢流污水出水穩(wěn)定達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅴ類(lèi)。在低濃度低溫運(yùn)行投加碳源保持填料上微生物量，從而保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。