连续流砂滤池在污水处理厂改造中的应用

连续流砂滤池在污水处理厂改造中的应用 连续流砂滤池在污水处理厂提标改造工程的设计探讨 王淑红 闫焕芹 (唐山北郊污水处理厂 河北 063000) 摘 要:唐山北郊污水处理厂采用三槽式氧化沟工艺，出水达到一级B。为使出水水质达到一级A标准，需对污水处理厂进行升级改造。在对该厂实际运行出水水质统计分析，并充分考虑现状处理设施运行情况后，提出用连续流砂滤池作为深度处理工艺，配套除磷加药设施对原污水处理工艺进行提标改造。 关键词:污水处理厂 提标改造 深度处理 连续流砂滤池 唐山北郊污水处理厂于2001年建成，设计处理规模为15万m3/d，采用三槽式氧化工艺，尾水排放至陡河。2007年北郊污水厂建成了5万m3/d的再生水处理站，为唐山钢铁厂供应再生水。自建成后北郊污水厂运行正常，设备运转平稳，出水水质均达到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级B标准。根据国家十二五发展需要，为进一步提升唐山市中心区及陡河水环境质量，使城市经济发展与环境保护并举，2013年唐山城市排水公司对北郊污水处理厂现有工艺及设备进行一级A标准提标改造。 1 现状工艺及运行情况 1.1现状工艺及主要构筑物(见图1) 污水集水井粗格栅提升泵细格栅沉砂池配水井氧化沟 沉砂外运栅渣外运栅渣外运污泥压榨机计量分离液脱水分离液厂内生活污水 污泥脱水污泥外运填埋污泥浓缩池堆棚机房 流浓缩池上清液量计加氯间陡河 高效曝气供唐钢用水出水泵清水池中水提升泵房纤维滤池生物滤池 图例说明固废图1 现状污水处理工艺及主要构筑物 污水噪声1.2 现状进出水水质分析 污泥在线监测点污水处理厂进水水质对工艺选择和工程造价起着至关重要的作用，因此在以郊污水处理厂原设计水质作为参考的基础上，对该污水厂2011年1月至2013年6月的进、出水质监测资料进行统计分析。由图2，可以看出北郊污水处理厂污染物出水COD、BOD、SS及NH3-N能满足一级B标准，这充分说明原处理工艺可生化性很好，工艺及设计参数选择是合适的;在进水水质发现较大波动时仍然能够稳定、可靠地运行，具有较强的抗氧冲击能力;实际进水水质远远超过了原设计进水水质，总氮和氨氮超标尤其严重，污水厂的实际运行负荷非常高。 1 a)COD月平均值变化 b)Bod月平均值变化 c)氨氮月平均值变化 b)SS月平均值变化 图2 进、出水质月均值变化趋势 北郊污水处理厂化验室实测数据均为早晨 8点半采样，采样缺少代表性。为了更全面真实了解进水水质，对全天进厂水质进行多时段采样检测试验，发现早晨 8 点半取样为全天浓度较高的时段，而在其他时段，特别是夜间，水质浓度大大下降。在对8点半采样所测数值进行修正。以85%二级出水的频率来确定升级改造的进水水质，即采用85%出现频率下的质量浓度值作为设计进水水质。通过综合分析，结合北郊厂设计及实现水质，确定文该厂改造工程设计进水水质。 表1 提标改造工程设计进水水质 水质项目 COD BOD SS TN NH3-N TP 数值 575 230 500 70 45 8 2 提标改造工艺确定 2.1预处理工艺 由于北郊厂进水水质严重超标，迫切需要进行沉淀处理，以减轻后续生反池的负荷。污水厂在原设计中预留了初沉池地区，在沉砂池和总配水井之间预留了初沉池的水头。在四联体中新增1 套粗格栅除污机及 2套网板细格栅，分别替换原有的1套粗格栅(栅条间距 40mm)和2 套细格栅。在原预沉池预留空地上建一座初沉池，处理规模15 万m3/d，变化系数1.3。 2.2深度处理工艺 现状深度处理工艺处理能力为7万吨/d，出水基本满足一级A标准，因此要再增加一套深度处理设施——流砂滤池，以处理余下的氧化沟二级出水。 根据国内已建污水处理厂实际运行经验，在正常运转情况下，出SS值能达到20mg/L左右，很难达到10mg/L的要求值，CODcr 降到50mg/L以下也很难 2 实现。污水处理厂出水中悬浮物浓度不仅涉及到出水SS指标，出水中的BOD、5CODcr、TP等指标也与之有关。因为组成出水悬浮物的主要成分是活性污泥絮体，其本身的有机成份就高，并含有一定比例的磷，较高的出水悬浮物含量会使得出水的 BOD5、CODcr和TP增加。因此，为满足一级A的出水标准，本工程需要在二级处理后设置深度处理设施。 本工程深度处理以去除 SS为主要目的。根据本工程特点，对目前应用比较广泛的流砂滤池、转盘滤池及高效过滤滤池进行经济技术比较(见表2)。 表2 过滤工艺比较 比较内容 流砂滤池 转盘滤池 高效过滤滤池 处理效果 好 好 好 滤速(m/h) 9 6-8 20 地面积(m2) 较大 小 较大 能耗 较小 小 较大 滤水头(m) 0.5 0.3 1 洗历时(min 30 2 30 冲洗间隔时间(h) 24 2 24 洗间隔时间(运行控制) 简单 简单 复杂 进水水质要求 一般 较高 一般 运行费用 低 较低 较低 自动化程度 PLC控制运行 PLC控制运行 PLC控制运行 几种滤池形式均可达到污水深度处理效果。由于本工程深度处理设施要求抗冲击能力较强，出水水质稳定，且可根据水量变化灵活切换控制，因此根据上述条件，流砂滤池更符合本工程特点，故推荐本工程采用流砂滤池作为本工程深度处理工艺。 动态流砂滤池是一种集混凝、澄清、过滤为一体的高效过滤器，它不需停机反冲洗;采用单级滤料，无需级配，没有水力分布不均和初滤液等问题;不需要反冲洗水泵及其停机切换用电动、气动阀门;无需单设混凝、澄清池，无需混凝、澄清用机械设备。因此占地面积更紧凑，运行费用更经济。 为保证过滤水头，经过二级生物处理的污水需提升后进入深度处理设施，因此，在流砂滤池前设置1 座提升泵房。为更好地配合流砂过滤设备对污水进行深度处理，本工程在流砂滤池前预留高效沉淀池用地，在远期设计水量和水质大幅增加的情况下，增设高效沉淀池并在高效沉淀池中投加 PAC，确保出水 SS、 CODcr等指标达到一级 A排放标准。 3 工艺设计 3.1工艺(见图3) 3 图3 提标改造后工艺流程 3.2主要处理构筑物 3.2.1 四联体(土建利用、部分设备更换) 粗格栅、泵房、细格栅、沉砂池连成一四联体，主要机械设备布置于同一建筑物内，设置起吊设备，称四联体上部建筑。四联体内各部分分述如下: (1)粗格栅井(更换粗格栅1台) 平面尺寸11.6×6.7m，地下部分深10.2m，内设宽1.5m，栅距40mm的机械格栅2 台， 厂内已将1 台粗格栅更换为栅距 20mm，本次改造工程将剩余1台原粗格栅也更换为栅距 20mm的同型号粗格栅，规格如下:渠宽1500mm，栅条间隙20mm，P=2.2kw。 (2)细格栅房(更换细格栅2台) 为节约投资，本次提标改造工程按近期规模 10 万m3/d仅更换2台现状细格栅，即新增 2 套网板细格栅，每台设计规模5 万m3/d，为节约用水，将网板细格栅配套的2 台反冲洗泵安装于新建清水池内。 网板细格栅2台，进水渠宽 800mm，出水渠宽 1200mm, b=3mm, P=1.1kw 。栅渣清洗压榨机1套 ，压榨能力 4.3m3/hr,P=2.2kw。 3.2.2初沉池及污泥泵房(新建) 初沉池SS去除率以50%计，BOD5去除率以20%计，COD去除率以30%计，TN去除率按10%计，TP去除率按10%计。则污水经初沉后，出水BOD5为184mg/L、SS为250mg/L、COD为403mg/L、TN为63mg/L、TP为7.2mg/L。 设计规模10 万m3/d ，最大表面负荷2.62m3/m2h(平均);3.41m3/m2.h(高峰)，有效水深4.0 m，平均停留时间约1.53h(平均)/1.17hr(高峰)。安装两台污泥泵，一台周边驱动刮泥机，功率25KW。 3.2.3提升泵房(新建) 提升加氯接触池出水，满足后续深度处理流砂滤池部分的水头要求。设计平面尺寸9.5m×8.5m，深6.4m。安装三台37KW潜污泵，两用一备，流量405L/S ，扬程8.3m。 3.2.4 流砂滤池 对沉淀池出水进行过滤，以进一步去除 SS 及附着在 SS 上的 TP、BOD5、CODCr 等 4 污染物。 原水通过进水管进入过滤器内部，并经布水器均匀分配后向上逆流通过滤料层并外排。在此过程中，原水被过滤，水中的污染物含量降低;同时石英砂滤料中污染物的含量增加，并且下层滤料层的污染物含量高于上层滤料。位于过滤器中央的空气提升泵在空压机的作用下将底层的石英砂滤料提升至过滤器顶部的洗沙器中清洗。砂粒清洗后返回滤床，同时将清洗所产生的污染物外排。 池体为钢筋砼矩形构筑物，土建10格，设备安装5格。单台过滤面积 6m2，有效滤床深度2m，安装活性砂滤器50套。 3.2.5 流砂滤池空压机房(新建) 为流砂滤池提供充氧所需的空气量，安装三台37Kw油压空压机，供气量Q?6.6m3/min，压力?0.7Mpa。冷干机1台，Q?9.5m3/min。储气罐数1套，容积3.0m3，压力:8.0Bar。 3.2.6 除磷加药间(新建) 为弥补生物除磷不足，改造设计采用化学剂强化除磷。投加化学药剂为有聚合氯化铝PAC(有效成份40%)，摩尔比取 2.5，投加浓度为8mg/L，本次提标改造工程PAC投加量为 800 kg/d。 安装三台加药泵，流量1000L/hr，扬程6bar及搅拌器三套。 4 结语 总之，随着国家对环保事业的日益重视，对污水处理厂出水水质标准的要求逐步提高，深度处理工艺在污水处理厂将得到广泛使用。连续砂滤池其设备简单、操作容易、免维护、占地面积小、出水效果稳定、不需反冲洗，工程投资低等优点，适合各类污水处理厂升级改造的使用。 5