上海純水設備解析：污水處置廠AA O/MBR工藝
某污水處置廠地處國家南水北調中線工程水源地丹江口庫區(qū)，廠區(qū)總占地面積為17155㎡，預留用地面積為4035㎡。污水廠現(xiàn)狀規(guī)模為1.5104m3/d二級處置采用CA SS生物處置工藝，出水達到城鎮(zhèn)污水處置廠污染物排放規(guī)范》GB189182002一級B規(guī)范后排入廠外安樂河，并最終匯入漢江。
2技術路線
2.1現(xiàn)狀處置效果及問題分析
由圖1可知：污水廠現(xiàn)狀實際日均處置水量約為1.5104m3/d已達到設計負荷；進廠水中污染物濃度的月均值均低于設計進水水質；實際進水水質均低于設計值的情況下，污水廠出水水質中CODCrNH3-N和TP濃度可穩(wěn)定達到原設計國標一級B規(guī)范，但尚未達到準地表IV類水標準；SS濃度可穩(wěn)定達到原設計國標一級B規(guī)范，且基本達到準地表IV類水標準。
2.2設計規(guī)模及水質
此次改造設計中，近期處置規(guī)模為2.25104m3/d遠期逐步達到3.0104m3/d污水廠服務范圍內的工業(yè)以現(xiàn)代加工業(yè)、高新技術產(chǎn)業(yè)及相關配套產(chǎn)業(yè)等輕污染工業(yè)為主，上海純水設備且出廠前廢水中有毒有害物質濃度已達到污水排入城鎮(zhèn)下水道水質規(guī)范》允許排放濃度。原污水中生活污水和工業(yè)廢水占比約為72%和28%進水水質根據(jù)各類污水性質加權計算。設計出水水質執(zhí)行《地表水環(huán)境質量規(guī)范》GB38382002中的IV類水標準，TN和SS執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處置廠污染物排放規(guī)范》GB189182002中的一級A規(guī)范。設計進、出水水質如表1所示。
2.3工藝流程
本工程的主要任務是去除含氮污染物(NH3-N和TN含碳污染物(BOD5和CODCr及含磷污染物。該污水廠提標工程總體思路為：保證設計出水水質目標的前提下，充分挖掘現(xiàn)狀污水處置設施的潛力，根據(jù)去除對象針對性地選擇處置工藝，防止資源浪費。該污水處置廠現(xiàn)狀處置設施于2015年建成，結構平安和工藝運行均良好，廠內預留用地空間缺乏。結合廠區(qū)現(xiàn)狀及設計出水水質，本工程污水處置采用AA O/MBR工藝；污泥處置采用“重力濃縮+板框脫水”工藝，污泥含水率降低至60%以下后外運。改造后的工藝流程如圖2所示。
A A O/MBR工藝是生物處置技術和膜分離技術的結合，其中MBR池代替激進二沉池，固液分離效果好，對細菌、病毒和懸浮物均有很好的截留效果。該工藝實現(xiàn)了生物池污泥齡和水力停留時間的完全分離，有利于維持長污泥齡、高污泥濃度(一般為710g/L生長環(huán)境。
3主要設計參數(shù)
本次提標改造工程中土建按遠期規(guī)模設計，設備按近期規(guī)模裝置，并預留遠期設備裝置條件。預處理區(qū)、辦公區(qū)及化驗區(qū)采用現(xiàn)狀設施，污泥脫水系統(tǒng)在現(xiàn)狀脫水區(qū)實施，僅對設施進行擴容改造，AA O生物池由現(xiàn)狀CA SS生物池改造而成，新建MBR膜池及附屬設施在廠區(qū)規(guī)劃預留用地內實施，改造后的平面布置如圖3所示。
3.1膜格柵渠設計
設計采用內進流孔板式精細格柵，最大流量為1812.5m3/h柵條間隙為1mm過柵流速為0.3m/格柵渠平面尺寸LB=17.1m4.9m柵前水深為2.7m1座2組并排布置，配套裝置溜槽、螺旋壓榨機及沖洗泵等。
3.2現(xiàn)狀CA SS生物池改造
該污水處置廠現(xiàn)狀生物處置單元采用2座4組CA SS生物池，單座平面尺寸為38m31m此次改造設計中，撤除CA SS池內部現(xiàn)狀隔墻，按規(guī)范核算后重新劃分出厭氧池、缺氧池和好氧池。改造后AA O生物池的總停留時間為12.5h污泥齡為14d設計污泥濃度平均為7.0g/L污泥負荷為0.2kgBOD5/kgMLSSd氣水比為5∶1厭氧池平均停留時間為1.7h單格尺寸為14.55m6m有效水深為6m有效容積為522m3缺氧池平均停留時間為4.6h單格尺寸為14.55m13m有效水深為5.95m有效容積為1125m3好氧池平均停留時間為6.2h單格尺寸為14.55m16.9m有效水深為5.9m有效容積為1450m3好氧池至缺氧池的混合液回流比為400%采用8臺穿墻循環(huán)泵，每組2臺(1用1備)單臺流量為1250m3/h缺氧池至厭氧池的混合液回流比為200%水泵布置同好氧池，單臺流量為625m3/h
3.3MBR膜池設計
MBR膜池設計采用由PVDF聚偏氟乙烯)中空纖維膜組成的廢品膜組器，不只可以防止膜絲相互纏繞、延長其使用壽命，還能夠簡化裝置及運維過程，更便于操作。單臺膜組器外觀尺寸LBH=2.9m1.5m2.8m有效產(chǎn)水面積為2100m2投影面積為3.54m2MBR膜池平面尺寸LB=22.4m43.2m共設計6個安裝廊道、48個安裝機位。近期使用5個廊道、30個膜組器，膜通量為14.9L/m2h遠期使用6個廊道、42個膜組器，膜通量為14.2L/m2hMBR膜池各子系統(tǒng)設計如下。
1混合液進出水系統(tǒng)
進水通過管道從生物池出水堰自流至配水渠，上海純水設備然后通過廊道端部的配水孔進入廊道內部。MBR膜池設計污泥濃度為10g/L為維持生物池內生物質濃度，膜池內的高濃度活性污泥混合液以500%回流比回流至生物池的好氧池。混合液先經(jīng)水泵提升進入混合液出水池，然后通過管道自流至好氧池。提升泵選用大流量、低揚程的軸流泵，單臺流量為1563m3/h近期采用4臺(3用1備)遠期5臺(4用1備)
2產(chǎn)水系統(tǒng)
混合液進入廊道之后將膜組器浸沒，真空泵和產(chǎn)水專用設備的作用下，膜絲內部形成一定的真空度，混合液中的水分在外界水壓和大氣壓的作用下進入膜絲，活性污泥則被攔截在膜絲外部，出水經(jīng)產(chǎn)水泵提升進入清水池。為了控制膜污染，產(chǎn)水泵間歇運行：每運行7min停1min實際運行中另需考慮0.5min無效運行時間，即產(chǎn)水時間按6.5min計。設計選用7臺抽吸泵(6用1庫備)每臺水泵對應一個廊道，單臺流量為90L/變頻控制。為節(jié)約用水，清水池內的水一局部溢流進入紫外消毒渠，一局部用于膜組器清洗。
3吹掃系統(tǒng)
產(chǎn)水時污泥會在膜表面聚集，膜孔堵塞、通量下降，因此，需吹掃膜絲、擦除膜外表堵塞物。本工程吹掃系統(tǒng)采用脈沖曝氣，周期為12h高曝時間為510min其余均為低曝。高曝時開啟高曝氣氣動閥門，吹掃強度為210m3/㎡·h膜組器投影面積)低曝時開啟低曝氣氣動閥門，吹掃強度為60m3/㎡·h實際運行中，為防止系統(tǒng)瞬時負荷過大，各廊道錯峰吹掃，平均吹掃強度為90m3/㎡·hMBR膜池近期總風量為160m3/min遠期總風量為223m3/min本設計新建鼓風機房一座，近期裝置3臺羅茨鼓風機(2用1備)遠期另增加1臺，單臺風機風量為80m3/min變頻控制。
4膜清洗系統(tǒng)
膜清洗有助于MBR膜通透性的恢復，清洗方式和主要參數(shù)如表2所示。
線維護性清洗和在線恢復性清洗合稱為CIP清洗(線清洗)膜組器不需要從裝置廊道吊離。CIP清洗過程中，首先關閉廊道兩端的進出水閘門，然后將次氯酸鈉和檸檬酸注入清洗泵出水管，經(jīng)管道混合器混合后進入產(chǎn)水泵進水管，最后依照與產(chǎn)水相反的方向進入膜組器內部。CIP清洗強度為3L/㎡(膜組器有效產(chǎn)水面積)選用2臺離心泵(1用1備)單臺流量為213m3/h次氯酸鈉加藥泵采用2臺化工泵(1用1備)單臺流量為1000L/h檸檬酸加藥泵采用2臺化工泵(1用1備)單臺流量為6000L/h加藥過程均在15min內完成。離線清洗過程中，先通過起吊設備將膜組器吊至膜清洗區(qū)，然后依照酸-堿-清水的順序浸泡清洗。離線清洗可提前向清洗池內注水，因此，加藥泵流量無需擴大，仍按照CIP清洗所需流量選型。
5PA C輔助除磷系統(tǒng)
本次設計中，當水質惡化導致出水TP不達標時，需投加PA C溶液輔助除磷，投加量為1030mg/L平均投加量為20mg/LPA C原液濃度為10%儲藥罐有效容積為6m3儲藥時間為10d運行過程中，上海純水設備為使藥液與污水混合均勻、充分發(fā)揮絮凝作用，溶解罐內將10%濃度的PA C原液稀釋10倍，然后利用加藥泵輸送至膜池配水渠。PA C溶解罐的有效容積為2.0m3儲藥時間為8h采用2臺加藥計量泵，1用1備，單臺流量為150L/h為便于集中管理，PA C輔助除磷系統(tǒng)設置于MBR膜池設備間內。
4結論
該工程總投資為6463.11萬元(不含市政管網(wǎng)局部)改造后單位水量處置利息為1.69元/t單位水量處置運行利息為1.14元/t污水處置廠是鄉(xiāng)村基礎設施的重要組成局部，自身并不產(chǎn)生直接的經(jīng)濟效益，其效益主要體現(xiàn)在環(huán)境效益和社會效益。污水處置廠的建設有助于控制污水排放對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國民經(jīng)濟發(fā)展造成的負面影響，通過改善環(huán)境質量可產(chǎn)生巨大的間接經(jīng)濟效益。隨著國家南水北調中線工程的實施，漢江中下游各段的自凈能力減弱、生態(tài)環(huán)境惡化。本工程的實施能夠有效削減排入漢江的污染物負荷，有助于實現(xiàn)鄉(xiāng)村供排水的良性循環(huán)和保證漢江沿線居民飲用水平安。
本次提標改造新增構筑物較少，主要為膜格柵、AA O生物池(現(xiàn)狀CA SS生物池改造)MBR膜池及設備間、MBR膜池鼓風機房及其他配套設施改造，充分利用了現(xiàn)狀設施的潛力。采用MBR工藝后，生物池污泥濃度、容積負荷大大增加，使生物池在有效容積不變的情況下滿足設計水質、水量的處置需求，且MBR池吹掃系統(tǒng)采用脈沖曝氣技術優(yōu)化后可節(jié)約30%50%風量。AA O/MBR改造方案對廠區(qū)現(xiàn)狀擾動較小、與現(xiàn)狀處置設施銜接順暢、施工方便，為該類水廠的提標改造提供了可靠思路。
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