循環(huán)升流式同步短程硝化反硝化池工藝污水處理廠設(shè)計

文_賴建平 鵬凱環(huán)境科技股份有限公司

1 項目概況

項目處理規(guī)模為10000m3/d，24h連續(xù)運行，處理規(guī)模以416.67m3/h計，項目總投資1350萬元。項目污水來源為城鎮(zhèn)生活污水及河道污水，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中的一級A標。設(shè)計進出水水質(zhì)如表1。

表1 設(shè)計進出水水質(zhì)及處理程度

2 污水處理工藝分析

結(jié)合污水特性，為達到出水效果好，脫氮效果好的目的，采用循環(huán)升流式同步短程硝化反硝化水處理方式，保證了污水中污染物的高去除率，使其成為一種具有明顯優(yōu)越性的污水治理技術(shù)。

2.1 技術(shù)優(yōu)勢分析

擁有可調(diào)控智能曝氣系統(tǒng)。DO儀表與風(fēng)機的聯(lián)動，根據(jù)進水水質(zhì)，外圈采用分組曝氣系統(tǒng)，可隨時調(diào)整的厭氧、缺氧、好氧的分區(qū)，保證出水達標排放。

外圈呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)，只需低能耗即形成自循環(huán)系統(tǒng)，無額外的動力設(shè)備。

高效好氧三相分離器的應(yīng)用。高效三相分離器應(yīng)用，實現(xiàn)氣、水、泥分離，省去了傳統(tǒng)的二沉池，并利用氣體收集特殊結(jié)構(gòu)形成汽提作用，實現(xiàn)好氧至缺氧/厭氧的無動力回流，省去傳統(tǒng)的回流系統(tǒng)，減少機電設(shè)備的使用，降低能耗。

碳源自調(diào)節(jié)MBBR活性填料。IRC-MBBR填料是在MBBR填料基礎(chǔ)上研發(fā)的一種新型生物活性載體，在MBBR填料上復(fù)合固體碳源，為微生物快速附著生長提供優(yōu)質(zhì)的碳源的同時，在填料表面形成大量的微孔結(jié)構(gòu)，為微生物提供更加有利的附著區(qū)。

側(cè)流除磷工藝的運用，內(nèi)圈設(shè)置污泥濃縮區(qū)，在該池內(nèi)污泥形成厭氧環(huán)境，在厭氧環(huán)境下磷釋放出來，釋放的磷隨上層清液流入化學(xué)反應(yīng)沉淀池，在反應(yīng)池內(nèi)加入除磷劑形成化學(xué)沉淀，最終磷通過化學(xué)沉淀物排出系統(tǒng)。

內(nèi)圈充分好氧區(qū)域，因為其特殊的好氧環(huán)境，可在三相分離器下方形成好氧顆粒污泥，具有很強的去除COD，脫氮除磷的功能。

三相分離器上方形成一層污泥層，其中含有大量的好氧反硝化菌，經(jīng)三相分離器的出水經(jīng)過該層污泥層時發(fā)生好氧反硝化反應(yīng)，進一步達到脫氮的效果。循環(huán)升流式同步短程硝化反硝化池示意詳見圖1。

圖1 循環(huán)升流式同步短程硝化反硝化池示意圖

智慧云平臺控制系統(tǒng)：鵬凱智慧云平臺集軟硬件/多功能模塊和移動辦公APP于一體，可滿足水質(zhì)監(jiān)測、維護預(yù)警、數(shù)據(jù)存儲、運行監(jiān)控、安全防衛(wèi)、故障反饋、遠程運維等需求，通過遠程集中智能化管理和低成本運維管理，真正實現(xiàn)水處理站自動運行和無人值守。智慧云平臺控制結(jié)構(gòu)示意圖詳見圖2。

圖2 智慧云平臺控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 工程優(yōu)勢分析

自主研發(fā)模塊裝配式污水處理系統(tǒng)，采用模塊裝配化形式在自有工廠進行預(yù)制生產(chǎn)和施工，可有效縮短工期，減少基建；土建成本和施工周期都可大幅減少，對于工期緊任務(wù)重的項目可高效應(yīng)對。

占地面積小。相對于傳統(tǒng)污水處理廠和一般一體化設(shè)備可大幅度減少占地，并可因地制宜的利用一些異形地塊，對工程用地的需求可大幅降低。

調(diào)試周期短。半個月內(nèi)完成調(diào)試，主要通過投加活性污泥及適當(dāng)馴化就可短時間達標排放，且污泥來源為一般的污水處理廠活性污泥，取材簡單可靠。

運行操作簡單。調(diào)試完成后在運行過程中只需控制好溶氧即可基本實現(xiàn)全自動運行，對現(xiàn)場運營人員數(shù)量和技能要求不高。

能耗低。進水經(jīng)一次提升后，整個系統(tǒng)實現(xiàn)無動力內(nèi)循環(huán)；使用藥劑少，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)污泥沉降和連續(xù)出泥（必要時投加少量PAC）；運行過程中主要靠活性污泥的生長來消耗污水中的有機質(zhì)和污染物，對環(huán)境影響較小。

運行成本低。主要成本為電耗和污泥，并且由于主工藝為生化活性污泥，所以污泥產(chǎn)量相較一般一體化設(shè)備可降低60%以上。

系統(tǒng)抗沖擊能力強。受來水變化影響小，因充分利用空間，增大了停留時間，且有效容積較大，可非常有效的抗擊原水水質(zhì)水量的突變，保障處理效果和環(huán)境安全。

池體可根據(jù)項目的使用年限要求采用碳鋼防腐或304不銹鋼材質(zhì)，在節(jié)約成本的前提下有效保證了池體結(jié)構(gòu)的安全使用壽命。

3 污水工藝設(shè)計分析

3.1 工藝流程設(shè)計

污水在通過格柵以最大程度地阻止了粗懸浮物和漂浮物流入后的處理后，經(jīng)由泵站提升泵提升進入循環(huán)升流式同步短程硝化水處理設(shè)備中進行處理。

循環(huán)升流式同步短程硝化水處理工段中含有厭氧段、缺氧段、好氧段和澄清段。主體設(shè)備呈環(huán)狀，在該裝置中，存在著大量的馴化細菌，通過兼氧、好氧微生物的代謝，去除其中的各種污染物。裝置內(nèi)環(huán)整合了好氧和澄清部分，采用專利結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)了水、氣、固的有效分離，分離后的氣被回收，形成氣提，實現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)污泥和水的無動力回流。設(shè)備出水再經(jīng)濾布濾池進行過濾后排放。

原水泵是為確保系統(tǒng)供水的流量與壓力均衡而設(shè)計的。水泵采用PLC自動控制，具有缺水、高壓、過流、過熱等保護功能，能有效延長水泵的使用壽命。工藝流程見圖3。

圖3 工藝流程圖

3.2 工藝方案設(shè)計分析

3.2.1 格柵井及泵站

設(shè)1座，尺寸：L×B=9.0m×18.0m。主要設(shè)備有，格柵2臺，規(guī)格3mm，功率1.5kW；提升泵流量210m3/h，揚程14m，功率15kW，設(shè)3臺，2用1備；超聲波液位計1套；pH檢測儀1套，測量范圍0～14；進水電磁流量計1套，規(guī)格DN300。

3.2.2 循環(huán)升流式同步短程硝化反硝化池

設(shè)有1座，包含厭氧、缺氧區(qū)，好氧區(qū)，澄清區(qū)三部分，尺寸Ф28×6m，有效水深5.7m，有效容積3508m3。

主要設(shè)備有推流裝置2臺，功率4kW；曝氣鼓風(fēng)機3臺，2用1備，風(fēng)量20.8m3/min，風(fēng)壓0.06Mpa，功率30kW；高效填料1批；溶解氧檢測儀1臺，量程范圍0～20mg/L；自動曝氣系統(tǒng)1套；自動回流系統(tǒng)1套；自動排泥系統(tǒng)1套；分離沉淀系統(tǒng)1項；出水系統(tǒng)1項；碳源加藥裝置1套；堿加藥裝置1套；輔助除磷加藥裝置1套。

3.2.3 深度處理系統(tǒng)

即濾布濾池設(shè)備，設(shè)1座，尺寸為L×B=4.8m×3.0m。主要設(shè)備有自動閥組1套；自動布水系統(tǒng)1套；自動反洗系統(tǒng)1套；濾盤1套。

3.2.4 污泥脫水系統(tǒng)

主要設(shè)備有污泥濃縮池2座，尺寸D×H=4.2m×5.5m，有效水深5.0m，有效容積69m3，螺桿泵3臺，2用1備，流量4m3/h，揚程H=60m，功率4kW；板框脫水機1臺，過濾面積100m2；PAM（陽）加藥系統(tǒng)1套；儲泥裝置及脫水機平臺1項。

3.2.5 出水及其他配套系統(tǒng)

主要設(shè)備有超聲波流量計1臺；巴氏流量槽1套，0～15000m3/d；除臭設(shè)備1套，風(fēng)量3000m3/h，功率5kW，電控系統(tǒng)1套。

4 工程效益及經(jīng)濟可行性分析

4.1 工程效益分析

該工程的實施，將會改善當(dāng)?shù)氐乃h(huán)境，并在此基礎(chǔ)上，完善污水處理設(shè)施，改造現(xiàn)有的污水不經(jīng)處理，直接排放到天然水體中，從而提高城市的環(huán)境容量，改善項目周圍的水質(zhì)。它的受益者是附近居民、旅游者，為當(dāng)?shù)氐目沙掷m(xù)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。

建立污水處理廠的先決條件是完善配套管網(wǎng)，形成一體化的污水收集和處理體系，既能為居民帶來衛(wèi)生和環(huán)保的利益，又能滿足人們的需要。

目前，污水治理已經(jīng)被列入環(huán)境保護行業(yè)，不僅能為社會創(chuàng)造環(huán)境效益，還能帶動周邊地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，為環(huán)境提供一定的投資收益，起到美化環(huán)境的作用。

4.2 經(jīng)濟可行性分析

4.2.1 設(shè)備運行電費分析

設(shè)備處理水量10000m3/d，合計裝機功率183.34kW，實際運行功率129.94kW，日用電量2072.10kWh/d，電費0.8元/kWh，水費0.17元/t。詳細用電量見表2。

表2 設(shè)備運行用電量詳情

4.2.2 藥劑費用分析

項目投加藥劑主要為PCA和次氯酸鈉，其中PAC投加量10mg/L，日用量100kg，價格為2.5元/kg，費用為250元/d；次氯酸鈉投加量為5mg/L，日用量50kg，價格為1元/kg，費用為50元/d。合計300元/d，噸水藥劑費 0.03元 /t。

4.2.3 污泥處置費及人工費分析

項目產(chǎn)生含水率80%的濕污泥為3t/d，污泥脫水由自行解決，污泥外運單價以500元/t。污泥處理費用為3×500=1500元 /d=0.15元 /t。

人工費為4500元/月，共需雇傭4人，噸水費用為0.06元/d。

4.2.4 可行性分析

由以上分析可知，項目總運行費用為0.41元/d，日產(chǎn)水10000m3/d，日利潤4100元，年利潤1496500元，項目盈利效益較好，經(jīng)濟可行性較高。

5 結(jié)語

采用“格柵+循環(huán)升流式同步短程硝化反硝化池+濾布濾池+次氯酸鈉消毒”工藝，能夠確保出水的穩(wěn)定、達標、降低污水處理費用，能耗較低，抗沖擊能力強。大大提高了工藝構(gòu)筑物的壽命，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標，且具有較好的經(jīng)濟可行性。