科技论文发表镇江市丹徒污水处理厂升级改造工艺设计

　　论文摘要：镇江市丹徒污水处理厂升级改造工程实施规模为1×10 m /d，采用强化污水厂生物处理，并采取污水处理厂二级出水―曝气生物滤池(远期建设)―滤布过滤―紫外线消毒工艺进行深度处理工艺改造，出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准，介绍了升级改造工程处理工艺选择、工程设计参数、设备配置情况及工程技术经济指标等。

　　论文关键词：科技论文发表,升级改造,百乐克工艺,滤布滤池

　　年春末夏初，太湖流域蓝藻暴发，导致太湖流域周边若干个县市的饮用水水源受到污染，群众的饮水安全受到严重地威胁。根据国家和江苏省太湖流域水污染防治工作的总体部署，2008年底前江苏省需完成对太湖流域139个已投运、30个在建城镇污水处理厂的除磷脱氮提标改造，尾水水质排放指标执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准。

　　1工程背景

　　镇江市丹徒污水处理厂位于丹徒新区工业园区南部，服务范围9.9km，工程设计规模4×10万m/d，其中一期工程土建2×10m/d，设备安装1×10m/d，采用百乐克(BIOLAK)工艺，出水排入小泾河，该河属于太湖流域水系，设计出水指标为《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准，2005年12月建成试运行，具体工艺流程如图1所示：

　　

 

　　

 

　　图1丹徒污水处理厂工艺流程图

　　Fig.1FlowchartofDantuWWTPprocess

　　丹徒新区的经济结构是以物流、商贸、旅游为重点产业，工业园区以机械、电子等轻污染企业为主，污水厂进水是丹徒新区的生活污水和类似生活污水水质的工业废水，考虑到园区产业发展定位以及新建的管网全部是雨污分流制，本次升级改造设计仍采用原设计进水水质，丹徒污水处理厂目前进、出水水质及排放标准如表1所示：

　　表1丹徒污水处理厂进、出水水质及排放标准

　　Tab.1InfluentandeffluentqualityanddischargestandardsofDantuWWTP

　　项 目COD

　　(mg/L)BOD (mg/L)SS

　　(mg/L)NH -N (mg/L)TP (mg/L)

　　进水标准400200200254

　　实际进水2167287161.2

　　出水标准6020208(15)1.5

　　实际出水46818120.9

　　升级改造出水标准5010105(8)0.5

　　注：括号中指水温≤12°C时标准值。

　　从表1可以看出，丹徒污水处理厂出水水质要达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准，主要需对SS、NH-N和TP等指标进行控制。

　　2升级改造工程介绍

　　2.1升级改造工程规模确定

　　丹徒污水处理厂试运行后每天的进水量在4000m-5000m之间。经过分析目前进水量较少是由于存在以下原因：管网建设不完善，很多地区的管网现在是断头的，没有把污水引入污水厂;设计服务的周边几个地区的污水尚未接入;管材质量和施工质量有所欠缺，平时污水外渗，雨季时候雨水向管道内渗，造成水质不足且水质很淡。

　　随着污水泵站和污水收集管网系统地逐步完善，污水外渗和雨水、地下水内渗的情况将得到根本地改善，污水厂进水水量和水质浓度将有效提升。根据近、远期水量预测，丹徒污水处理厂目前收集到的污水有5000m/d，正在建设的污水泵站收集到的污水约4000m/d，考虑到污水厂工程设计规模和目前规模，确定污水处理厂升级改造工程规模近期为1×10m/d，远期为4×10m/d。

　　2.2升级改造工程处理工艺流程确定

　　升级改造工程的目的是使目前出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。优化和强化二级生物处理是一级A稳定达标的关键环节，特别是对于NH-N和TP的稳定达标，所以NH-N和TP的稳定达标以改造和强化生物处理段为主，SS的稳定达标以增建深度处理工程为主。

　　2.2.1生物处理段改造方法确定

　　百乐克工艺的主要机理为传统活性污泥法中的延时曝气工艺，其主要处理单元百乐克生物池分为四个池体，从进水端开始，依次为除磷池、曝气池、沉淀池和稳定池，百乐克生物池示意图如图2所示：

　　图2百乐克生物池示意图

　　Fig.2SketchofBIOLAKbiologicalpool

　　百乐克工艺可以通过调整优化百乐克独有的WOX控制系统、增设缺氧区以及增加碳源来提高对NH-N的去除效果，投加药剂以提高对TP的去除效果。

　　(1)优化WOX控制系统

　　百乐克工艺最大的特点是采用悬链式曝气装置进行微孔曝气，通过采用WOX控制系统，控制曝气链的交替曝气和空气分布，使曝气池内的混合液形成多级缺氧好氧(A/O)状态，完成硝化和反硝化过程，以实现脱氮。根据出水氨氮、总磷指标，适当调节曝气池和稳定池的曝气情况。冬天温度低时，硝化菌活性降低，需要加大硝化区的容积提高除氮效果，这时，曝气面积应该加大，除磷菌基本丧失活性，这时除磷主要依靠加絮凝剂;夏天温度高时，硝化菌活性增大，硝化区的面积不需要很大，这时应减小曝气面积，除磷菌活性也增大，絮凝剂可加小量或不加。该系统对C/N比的要求较高，当进水中C/N合适时，WOX系统能充分发挥作用,如C/N较低，WOX系统基本不起作用，此时要关闭WOX控制系统，保证池中氧气地均匀供给和循环。

　　(2)增设缺氧区

　　由于水的流动，以及缺氧和好氧区距离较近等原因，很难形成明显的缺氧和好氧环境，脱氮效果不稳定。可设置独立的缺氧池,增加机械搅拌装置，增加硝化液回流,形成独立的反硝化区域,提高脱氮效果。考虑到目前进水水质较淡，实际运行时关闭靠近除磷池的几个曝气链，在曝气池进水端增加两台搅拌装置，这样相当于设置了一个缺氧区，以促进反硝化过程的进行。

　　(3)增加碳源

　　生物脱氮需要污水中有足够的碳源，要求BOD/TKN要大于4，对2008年4、5月份的进水进行统计，BOD/TKN分别为2.2和2.6，不满足要求。经过分析，丹徒新区的生活污水都是经过化粪池后进入污水厂的，化粪池是通过截留、沉淀、厌氧分解达到去除病菌和降解部分有机物目的。在一般情况下，污水在化粪池内经12-24h地沉淀后，20%-30%的BOD被去除，对N、P的去除则微不足道，这就导致污水厂进行生物处理时碳源不足。与环卫部门签定购买粪水等协议，通过投加大粪，作为补充营养物质来源。

　　(4)投加药剂

　　目前化学除磷采用的主要是铁盐和铝盐，也可用氢氧化钙，但采用氢氧化钙除磷需要较高的pH值，而且还会产生碳酸钙，在池壁、管壁上结垢，因此本项目不予考虑。考虑到PAC对设备腐蚀较小、混凝效率高、耗药量少、絮体大而重、沉淀快、温度适应性高、PH使用范围宽、适用于各类水质且不会像铁盐那样产生色度，针对本工程情况，综合水温、水质、造价等多方面的因素，药剂选用商品液体聚合氯化铝。

　　2.2.2深度处理工程工艺确定

　　深度处理工程的处理对象是经过二级生化处理后的出水，剩余大部分是难降解有机物，水中主要是悬浮物超标，可以增加过滤单元，提高对SS的去除效果，同时增加消毒设施，以杀灭有害的病原微生物。根据国内长期试验及工程使用情况，污水厂深度处理基本处理工艺为：污水处理厂二级处理―过滤―消毒，现在污水厂由于进水水质淡、水很小，利用该工艺基本可以达到一级A排放标准。

　　随着丹徒新区的逐步发展，污水收集系统的逐步完善，污水厂进水的水量会有所增加，进水水质也会变浓，为保证尾水达标排放，尤其需要增加对NH-N和TP的去除，磷的去除可以通过增大PAC的投加量，使TP达标排放，而百乐克工艺很难进一步处理NH-N，因此有必有增加曝气生物滤池(biologicalaeratedfilter，简称BAF)以满足一级A排放标准中对NH-N指标的要求。BAF是20世纪80年代末90年代初在普通生物滤池的基础上，借鉴给水滤池工艺而开发的污水深度处理新工艺，它是在生物反应器内装填高比面积的颗粒填料，以提供微生物膜生长的载体，污水由上向下或由下向上流过过滤料层，在滤层下部鼓风曝气，使空气与污水逆向或同向运行，其最大特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体，在保证处理效果的前提下使处理工艺简化，有机物容积负荷高、水力停留时间长、所需基建投资少、能耗及运行成本低。

　　过滤环节是保证升级改造工程出水达标的关键过程，通过过滤环节能够提高处理厂的全面可靠性。有效地过滤可以去除经过生物絮凝、化学絮凝后仍不能去除的微小颗粒和胶体物质;增加悬浮固体、浊度、磷、BOD、COD、重金属、细菌、病毒以及其它物质的去除率;通过去除悬浮物和其它干扰物质，改善消毒效率。目前在深度处理工艺中常用的设施有砂滤、纤维束过滤罐、滤布滤池等，由于本工程用地比较紧张，因此选用占地较少的纤维束过滤罐和滤布滤池进行技术经济比较，两种方案经济技术比较如表2所示：

　　表2纤维束过滤罐和滤布滤池经济技术参数比较

　　Tab.2EconomicandtechnologicalparameterscomparisonofFiberbundlefilteringtankandfilterclothpool

　　项 目纤维束过滤罐滤布滤池

　　系统组成提升泵池、4过滤罐、加氯间、控制值班室提升泵池、1滤布滤池、控制值班室

　　提升泵2台，620m/h，10m，30kw2台，620m/h，2.5m，7.5kw

　　占地1200m1000m

　　水头损失2.5m0.6m

　　增加电耗1471kwh/d226kwh/d

　　药剂消耗37%盐酸：163kg/d

　　氯酸钠：81.4kg/d

　　PAC(Al O 含量10%)：366kg/dPAC(Al O 含量10%)：366kg/d

　　运行维护复杂简单

　　药剂费38万元/年19万元/年

　　动力费32万元/年6万元/年

　　膜置换费1.5万元/年0.5万元/年

　　单位总

　　成本0.49元/m0.30元/m

　　单位经营

　　成本0.31元/m0.16元/m

　　总投资1038万元868万元

　　通过上述比较，考虑到滤布滤池具有占地少、运行费用低、操作管理方便等特点，本工程推荐采用滤布滤池过滤方案，考虑到近期污水水质较淡，因此，曝气生物滤池暂不建设，预留用地，综合考虑，丹徒污水处理厂深度处理工程的工艺流程如图3所示：

　　图3深度处理工艺流程图

　　Fig.3Flowchartofdeeptreatmentprocess

　　2.3升级改造工程设计

　　2.3.1加药间

　　加药间设计目的是通过投加药剂去除污水中的磷，保证出水中的磷浓度稳定在0.5mg/L以下，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的规定的一级A标准。污水厂现在已经在细格栅站内建有一套除磷加药设施，改造工程就用这套设施去除污水中多余的磷，使出水磷含量达标。采取湿投法投加方式利用加药泵将药投加到百乐克沉淀池的进水端，该方式具有混合效果好、投量易调节、运行操作方便等优点。

　　2.3.2提升泵池

　　由于污水处理流程较长，需要设置提升泵池提升二级处理后的沉淀池出水，以满足后续工艺对水头的要求。提升泵池土建按照远期建设，有效尺寸为9m×10.5m×4m，设备按照近期1×10m/d规模安装，安装潜污泵2台，单台泵流量620m/h，扬程2.5m。远期曝气生物滤池建成后，需要替换近期的提升泵，以提高扬程。

　　2.3.3滤布滤池

　　新建1座滤布滤池，设计规模4×10m/d，分4座，单座处理能力1×10m/d，构筑物采用钢筋混凝土、半地下式，平面尺寸9.1m×3.2m，深3.9m，纤维转盘滤池主要由整流器柜、滤布转盘及中心管、旋转驱动电机、自吸泵及水位控制堰板等组成，滤盘10片，单片过滤面积5.2m，滤速9-12m/h，自吸泵2台，单台泵流量30m/h，扬程14m，旋转驱动电机功率2.2kw，电压380V，反冲洗周期为1h。

　　滤布滤池上安装的纤维转盘过滤器是采用过滤转盘外包滤布来代替传统滤池的砂滤料，滤布孔径很小，可截留粒径为几微米的微小颗粒，设备简单紧凑、附属设备少、占地小、投资低，纤维转盘过滤器可连续过滤，因此出水水质稳定性较好，它的作用在于去除污水中以悬浮状态存在的各种杂质，使处理水SS达到一级A标准。

　　2.3.4紫外线消毒渠

　　污水处理厂现在已经建成一座土建规模为4×10m/d的紫外线消毒池一座，分成两条渠道，每条渠道过水量2×10m/d，近期安装一条渠道的设备，设计最大水量0.17m/s，紫外线灯管16根，组成2个模块，近期总装机功率15kw，自动清洗过滤器一套，滤布滤池出水经消毒处理后排放。

　　3污水厂升级改造后处理效果

　　丹徒污水处理厂经升级改造后，目前已运行近两年，提标改造后污水厂进、出水水质见表3：

　　表3升级改造后丹徒污水处理厂进、出水水质

　　Tab.3InfluentandeffluentqualityofDantuWWTPafterupgradingandreconstruction

　　项 目COD

　　(mg/L)BOD (mg/L)SS

　　(mg/L)NH -N (mg/L)TP (mg/L)

　　实际进水2438592181.7

　　升级改造后出水32.17.25.91.270.35

　　从表3可以看出，通过提标改造，运行效果良好，污水处理厂的脱氮除磷效果有了较大地提高。虽然改造后实际进水水质浓度比改造前有所增大，但出水水质所有指标都达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。

　　4结语

　　镇江市丹徒新区污水处理厂升级改造工程针对目前进水水质特点，并考虑新区未来发展的特点，采用强化污水厂生物处理，并采取二级出水―曝气生物滤池(远期建设)―滤布过滤―紫外线消毒工艺进行深度处理改造，确保出水水质满足提标要求。改造后，各项指标均能满足一级A标准，改善了镇江市丹徒新区的地表水环境质量，提高了居民的用水水质，控制和削减了丹徒新区污水对太湖的污染。

　　参考文献

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　　3 陈克玲,罗继武.百乐克(BIOLAK)工艺优化设计探讨[J].中国给水排水,2006,22(22):55-57.

　　4 张亚勤.污水处理厂达到一级A排放标准中的化学除磷[J].中国市政工程,2009,142(5):40-55.

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