iceas工藝污水處理廠提標改造工程優(yōu)化設計

1、<p>　　ICEAS工藝污水處理廠提標改造工程優(yōu)化設計</p><p>　　[摘 要]通過分析某污水處理廠現(xiàn)有ICEAS工藝設計參數(shù)和實際運行效果，深入挖掘ICEAS工藝提標潛力，優(yōu)化提標改造工藝設計，使出水水質(zhì)由原一級B標準提高至一級A標準，且系統(tǒng)能耗下降了0.117kW?h/m3。 </p><p>　　[關鍵詞]ICEAS工藝；提標改造；脫氮除磷 </p>

2、<p>　　中圖分類號：TG306 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）14-0039-02 </p><p>　　1 污水廠運行現(xiàn)狀分析 </p><p>　　湖北某縣污水處理廠一期工程設計規(guī)模為15000m3/d，2003年4月投產(chǎn)運行；二期工程擴建規(guī)模為5000m3/d，2009年投產(chǎn)運行。均采用粗/細格柵-旋流沉砂-連續(xù)進水SBR工藝（ICEAS工藝）

3、-消毒工藝，出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級B標準。 </p><p>　　目前該污水廠出水基本能滿足一級B 排放標準，CODCr、BOD5和SS的平均去除率能達到80%以上，NH3-N、TN和TP的平均去除率為70%以上。根據(jù)該縣環(huán)保部門長期監(jiān)測結果，對污水廠2008年至2012年進、出水水質(zhì)統(tǒng)計分析，結果見表1。其中出水水質(zhì)指標CODCr、BOD5和SS取90%涵蓋率，其它指標取85%涵蓋率。 &

4、lt;/p><p>　　一級A 標準相對一級B 標準要求更嚴格，特別是TN 和TP的去除是關鍵。分析污水廠運行狀況：①經(jīng)實際調(diào)查縣城新建小區(qū)基本都設有化糞池，致使污水廠進水COD、BOD5較低，BOD5/TKN=1.5<4，碳源過低，影響反硝化效果；②氨氮、TN在夏季處理效果較好，但冬季處理效果較差，主要原因是水溫低，僅為12℃；③出水TP由2008年的0.7 mg/L左右增長到2012年1 mg/L左右，有上

5、升趨勢，需要增加化學除磷措施。 </p><p>　　2 提標改造工藝優(yōu)化選擇 </p><p>　　污水處理廠提標改造的基本思路一般為：優(yōu)先考慮采取非工程措施，其次選擇強化生物處理等措施，再選擇深度處理措施，確保處理效果[1]。 </p><p>　　2.1 強化生物處理措施 </p><p>　　對于SBR類污水處理廠強化生物處理的主要方

6、法有[2]：增加系統(tǒng)內(nèi)有效微生物的數(shù)量、提高硝化菌和反硝化菌活性，并增加其有效工作時間。增加系統(tǒng)內(nèi)有效微生物數(shù)量可通過在生化段增設填料、提高污泥濃度來實現(xiàn)；提高硝化菌、反硝化菌活性可通過增設缺氧攪拌設施；增加微生物有效工作時間主要是指調(diào)整運行周期，即提高池容利用率。 </p><p>　　在SBR生化池主反應區(qū)內(nèi)放置填料，在填料上培養(yǎng)生物膜，能增加系統(tǒng)內(nèi)有效微生物的數(shù)量，同時增加利用生物膜的傳質(zhì)阻力，在膜內(nèi)部形成

7、氧濃度梯度，實現(xiàn)在同一反應器中缺氧、好氧環(huán)境并存的狀態(tài)，為達到同步硝化反硝化創(chuàng)造條件[3]。趙玲等[4]在SBR反應器中放置YDT型彈性立體填料培養(yǎng)生物膜，并在運行中將溶解氧控制在3～5mg/L，取得了很好的脫氮效果，TN去除率達到80%。 </p><p>　　傳統(tǒng)SBR工藝運行方式“進水、曝氣、沉淀、潷水和閑置”很難達到理想的脫氮處理效果。因為降解有機物和硝化反應都在曝氣階段完成，但等硝化反應完全結束后再進行

8、反硝化，污水中剩余有機物已不能滿足反硝化菌對碳源的要求，反硝化反應無法繼續(xù)。同時，硝化反應過程中產(chǎn)生的NOx-N在濃度較高時，對亞硝酸菌和硝酸菌活性均有一定抑制作用，如不及時通過反硝化反應去除部分NOx-N會導致硝化反應效果不理想。 </p><p>　　郭航向[5]提出提高脫氮效率的運行方式改進流程為：進水→曝氣→停曝攪拌→沉淀→排水→排泥。他認為在停曝攪拌階段，雖經(jīng)曝氣后的混合液中有機底物已基本被氧化，反硝化

9、作用并不十分顯著，但與基本運行方式相比，由于其全部混合液均進行反硝化，因而十分有利于總體脫氮效果的提高。一般而言，這種運行方式可使脫氮總效率提高70%～80%。 </p><p>　　綜合在以上研究結論，結合考慮污水廠現(xiàn)狀運行存在的問題，本工程改造ICEAS工藝措施主要為：①在預反應區(qū)進水階段停止曝氣，采用缺氧攪拌方式，以增強反硝化菌活性；②污水進入主反應區(qū)后，在曝氣之前增加一個攪拌階段，以充分利用進水中豐富碳源

10、，在短時間內(nèi)可反硝化去除生化池中上一周期剩余污水NOx-N，提高了反應器的脫氮效率；③將曝氣分兩次進行，曝氣中間增加一個停曝攪拌階段，攪拌段中反硝化菌在厭氧條件下，利用污水中未降解完全的有機物作為碳源，將曝氣階段產(chǎn)生的一部分NO3-N還原為N2去除，既能提高系統(tǒng)的反硝化效率，同時也能減少后續(xù)曝氣段硝化反應的阻力。④增設碳源投加裝置，補充投加甲醇1.53 t/d，確保去除TN所需碳源。 </p><p>　　2.2

11、 深度處理措施 </p><p>　　深度處理工藝的選擇主要根據(jù)前端處理出水水質(zhì)要求確定，當出水的TN和NH3-N穩(wěn)定達到一級A標準時，利用化學藥劑強化懸浮固體和TP去除，同時還能進一步降低出水的CODCr，可采用微絮凝過濾或混凝過濾工藝；當二級出水T N和NH3- N不能穩(wěn)定達到一級A 標準時，可采用曝氣生物濾池進一步去除TN、NH3- N和SS，同時輔以化學除磷。 </p><p>　

12、　本工程通過技術經(jīng)濟比較分析，確定采用接觸過濾工藝。綜合考慮處理效果和水力高程要求，選擇纖維轉(zhuǎn)盤濾池。 </p><p>　　最終確定本工程生物段采用強化ICEAS生物工藝，核心是強化生物脫氮。深度處理采用微過濾技術，設計采用纖維轉(zhuǎn)盤濾，過濾精度達到10μm，保證出水TP、懸浮物達標。 </p><p>　　3 提標改造工藝設計 </p><p>　　本次提標改造工

13、藝流程如圖1 所示。 </p><p>　　3.1 格柵間與提升泵房 </p><p>　　一、二期工程土建、設備已按2×104m3/d建成，設計流量為0.231m3/s，總變化系數(shù)為1.49。粗格柵2組，配置2臺B=1000mm的回轉(zhuǎn)式粗格柵；細格柵2組，配置2臺B=1000mm的回轉(zhuǎn)式細格柵。本次不予調(diào)整。 </p><p>　　提升泵房一期配備4臺潛

14、污泵，型號WQ300-11-22，揚程H=11m，3用1備，二期替換2臺潛污泵WQ600-12-37，其揚程H=12m?？紤]到后面增設深度過濾濾池的內(nèi)部水頭損失為0.3m，經(jīng)過核算4臺提升泵仍然可以滿足本次提標改造工藝流程的提升要求。本次不予調(diào)整。 　　3.2 沉砂池 </p><p>　　旋流沉砂池共2座，每座直徑2.5m，處理能力246.5L/s（887.5m3/h），沉砂池采用機械排砂泵排砂，本次不予調(diào)整

15、。 </p><p>　　3.3 ICEAS池 </p><p>　　一、二期工程已經(jīng)建成4座ICEAS池，分預處理區(qū)和主反應區(qū)2格，單池尺寸40×15×5m（最大水深4.5m，最小水深3.0m），其中預處理區(qū)4×15×5m，總有效容積10800m3，水力停留時間13h。污泥齡按15d，污泥濃度3gMLSS/L，總剩余污泥產(chǎn)量2077kg/d，所需的

16、總曝氣量為88.5m3/min。 </p><p>　　一、二期工程每座ICEAS池中已經(jīng)安裝設備有，膜片微孔曝氣器曝氣頭2000個，性能2.5m3/h一個（范圍1～5），曝氣頭氧轉(zhuǎn)移效率>25%；潛水攪拌機2臺，直徑D=0.64m，功率N=7.5kW；潷水器（采用液位和時間控制系統(tǒng)運行）1臺，排水量2000m3/h；潛污泵（排泥）3臺，單臺Q=60m3/h，H=10m，N=4kW。運行方式為，每天運行5周

17、期，每周期4.8h，每周期內(nèi)混合攪拌0.4h，曝氣2.4h，沉淀1.0h，潷水和閑置1.0h。 </p><p>　　ICEAS單池改造工藝如下： </p><p>　?、僭陬A反應區(qū)增設進水缺氧攪拌段，停止進水曝氣，增加2臺潛水攪拌器，單臺功率1. 5 kW。 </p><p>　　②在主反應區(qū)增設填料，填料采用彈性填料，單池填料體積891m3。 </p>

18、;<p>　?、鄹鶕?jù)計算降解單位BOD5需氧量OC=1.15kgO2/kgBOD5，需降解BOD5總量St=3400kgBOD5/d，需硝化的氨氮量Nht=730kgN/d，反硝化的硝酸鹽量Not=630kgNO3/d，實際需氧量O2=OC×St+4.57Nht-2.86Not=5461kg/d=227.545kg/h。 </p><p>　　校核現(xiàn)有風機型號C80-1.5，風機流量80

19、m3/min，開啟曝氣時間80min可以滿足ICEAS池除氮需氧量，因此調(diào)整原來的運行周期設置，如表2所示。 </p><p>　?、芨鶕?jù)調(diào)整后的運行周期，調(diào)整升級中控系統(tǒng)，精準控制曝氣。 </p><p>　?、菘紤]到BOD5/TKN=1.5，碳源過低，且污水廠預留有空地，補充碳源采用甲醇，設計用量為1.53 t/d，在進水泵房處增設COD及TKN在線檢測儀來控制實際碳源投加量。配置甲醇

20、加藥裝置4套，加藥量0.5～1m3/h，N=4KW，投加于進水預處理區(qū)，連續(xù)投加。 </p><p>　　3.5 深度過濾間 </p><p>　　本次提標改造工程增設過濾間一座，尺寸L×B×H=12.8×9.6×7.2m。池內(nèi)配置纖維轉(zhuǎn)盤濾池成套設備1套，設計處理能力為2×104 m3/d，濾盤直徑3m，過濾網(wǎng)孔孔徑≤10μm，每個濾盤過

21、濾面積≥12.6m2，驅(qū)動電機0.75kW。濾池進、出水設置堰板，可根據(jù)濾池水位變化微量調(diào)節(jié)出水閥門的開啟度。反沖洗、排泥根據(jù)液位變化，PLC 自動控制，反沖洗水直接排入廠區(qū)污水管。另配備1臺PAC加藥裝置0.5～1m3/h，N=4KW。 </p><p>　　由于纖維轉(zhuǎn)盤濾池自身工藝構造，其抗沖擊負荷能力強，ICEAS池間歇出水方式并不會引起過濾間出水水質(zhì)波動，僅會帶來反沖洗頻率的變化，通過系統(tǒng)PLC自動調(diào)控反

22、沖洗頻率即可，因此可以不設置調(diào)節(jié)池。 </p><p>　　3.6 校核鼓風機房風量 </p><p>　　二期工程已經(jīng)配備4臺離心鼓風機，3用1備。風機型號：C80-1.5，N=110kW。風機性能：流量80 m3/min，進口98kPa，出口151kPa。 </p><p>　　計算ICEAS工藝實際需氧量=227.5kgO2/hr，修正系數(shù)K0=1.75，標準

23、需量=5310 m3/h=88.5m3/min=127441.6m3/d。 </p><p>　　一共4組ICEAS池，每天運行5個周期，單池每周期供氣量=6372m3/周期，每一周期內(nèi)曝氣時間為80min/周期，單池風機風量=79.6m3/min，所選離心鼓風機滿足要求。 </p><p>　　風機工作方式配置為：單臺風機為2組ICEAS池交替服務，單池曝氣時間6.67h，實現(xiàn)風機2用2

24、備的工作組合方式。4組ICEAS池運行的電耗為2934.8kW?h，折算噸水電耗比調(diào)整運行方式前降低了0.117kW?h/m3。 </p><p><b>　　4、結語 </b></p><p>　　本污水處理廠改造工藝流程簡潔，總投資為812.23萬元，增加的單位處理水經(jīng)營成本為0.117元/m3，單位水處理總成本為0.183元/m3。 </p>&l

25、t;p>　　本工程仔細分析運行現(xiàn)狀，優(yōu)化工藝設計，盡力挖掘現(xiàn)有工藝潛力，通過升級改造后大大提高生化系統(tǒng)的處理能力，采用更為合理的運行方式，使出水水質(zhì)由一級B標準提高至一級A標準，而且處理系統(tǒng)能耗降低了0.117kW?h/m3，可為當前SBR工藝類污水處理廠升級改造提供參考。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 王阿華.城

26、鎮(zhèn)污水處理廠除磷脫氮提標改造技術探討[J].南京市政，2009，（3）：1-7. </p><p>　　[2] 沈曉鈴，張萬里，梁汀，等.SBR類污水處理廠升級改造工藝選擇及運行[J]. 給水排水，2010，（7）：38-41. </p><p>　　[3] 高鋒，楊朝暉，曾光明，等.提高單級SBR系統(tǒng)總氮去除率方法的探討[J].工業(yè)水處理，2005，（10）：6-9. </p>