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摘 要广东省某城市污水处理厂于2003年建成并投入运营,该污水处理厂原工艺为“厌氧UASB+高负荷生物滤池+固体接触池+生物絮凝沉淀池”,随着污水排放标准的不断提升,该污水处理厂提标改造工作迫在眉睫。经过对多种工艺综合比选,确定将原工艺提标改造为“纯膜MBBR+磁混凝沉淀”,对提标改造工程开展工程设计,剖析提标改造后污水处理厂的运行效果。结果表明:以“纯膜MBBR+磁混凝沉淀”为主体的提标改造工艺优势显著,可节省面积约为2600m2,提标改造后污水处理厂能够连续稳定运行,出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准和《水污染物排放限值》(DB 44/26—2001)第二时段一级标准的较严值。
飞,韩建博,顾凤,等.纯膜MBBR+磁混凝沉淀工艺在广东省某城市污水厂提标改造中的应用[J].净水技术, 2024, 43(3):166-173.
近年来,国家、地方对于污水排放标准要求愈发严格,基于此背景,许多污水处理厂严格落实法律法规及新标准的要求,逐步开展提标改造工作。由于部分污水处理厂建设年代久远、城市用地紧张等原因,提标改造工作困难重重。提标改造需综合考虑工艺技术、投资费用、占地面积等多项因素,所以如何在有限用地面积的条件下开展提标改造工作至关重要。
移动床生物膜反应器(moving-bed biofilm reactor,MBBR)是目前广泛应用的原位提标技术,它主要是向生物反应器中投加悬浮状载体填料,为微生物生长及繁殖提供载体,在载体表面附着生长的生物膜,用于去除污水中有机物、TN及TP等,移动床生物膜主要包括泥膜复合工艺形式、纯膜工艺形式。纯膜MBBR无需设置二沉池、具有负荷高、占地省、运行费用低、能够实现深度脱氮等优势,是实现原池利旧改造的有效途径,具有较好的应用前景。随着磁混凝沉淀工艺的广泛应用,为纯膜MBBR的固液分离提供了新的可能。磁混凝沉淀工艺是用于去除TP和SS常用的强化处理技术,即在传统的絮凝沉淀和化学沉淀基础上投加磁性介质,形成磁性絮团,提高整个絮体的比重,增强絮凝以达到高效沉淀和过滤的目的。
本文以广东省某城市污水厂为例,在少量增加占地的基础上,将纯膜MBBR+磁混凝沉淀应用于城市污水厂提标改造中,提出提标改造的方案、工程设计及运行效果,旨在进一步提升出水水质标准,为纯膜MBBR+磁混凝沉淀工程化推广运用提供实例。
广东省某城市污水厂水质来源主要为生活污水和少量的工业污水,其中纺织、印染、染整类工业污水居多,项目设计规模为3×104m3/d。原污水处理厂采用厌氧UASB+高负荷生物滤池+固体接触池+生物絮凝沉淀池+紫外消毒渠工艺,污泥采用带式浓缩脱水一体机,具体工艺流程如图1所示。
三是针对污水排放标准要求的进一步提升,污水处理厂出水指标TP、TN、SS、粪大肠杆菌难以满足要求,仍需进一步去除,尤其是TP及TN;
四是升流式厌氧污泥床(upflow anaerobic sludge bed,UASB)单元、高负荷生物滤池单元对污水中CODCr、氨氮、TP等水质指标的去除效率较差。
注:括号内数值指的是水温≤12 ℃时的控制指标,括号外数值水温>12 ℃时的控制指标,下同。
出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准和《水污染物排放限值》(DB 44/26—2001)第二时段一级标准的较严值。
基于原污水厂的实际情况(脱氮及除磷效果不佳)及业主提出的改造需求(充分利用原有池体、不新增用地、施工周期短、改造期间不影响正常生产等),因此,本工程改造方案从原位提标的方向综合考量。
在污水提标扩容项目中,提高生化段处理能力的直接方式为增加总生物量,可以通过以下两种途径实现:一是扩大池容,通过新建池体或改造其他构筑物池体实现,根据现场勘查情况,UASB厌氧池、高负荷生物滤池、固体接触池、终沉池均具备池体改造条件;二是提高单位容积的生物量。在生物池内增加生物载体填料(如MBBR),为微生物提供附着生长的载体。纯膜MBBR工艺作为MBBR工艺的一种,具有负荷高、占地省、运行费用低、能够实现深度脱氮等优势。因此,纯膜MBBR工艺可作为本方案比选工艺。
本工程处理的重点主要在于去除TN及氨氮,根据对各污染物指标的分析及各工艺的比较,同时结合原工艺池体的特点,提出两个工艺方案并进行比选:
(1)方案一(改造固体接触池和终沉池):UASB厌氧池+高负荷生物滤池+两级AO-MBBR(缺氧纯膜MBBR池+好氧纯膜MBBR池)+磁混凝沉淀工艺+接触消毒。
(2)方案二(改造UASB厌氧池和高负荷生物滤池):AO生化池+固体接触池+终沉池+中间提升泵房+高效沉淀池+滤布滤池+接触消毒。
综上比较,方案一无论从改造难度、占地、运行成本、投资均优于方案二,因此,采用方案一作为本工程提标改造工艺,即:UASB厌氧池+高负荷生物滤池+两级AO-纯膜MBBR+磁混凝沉淀+接触消毒。
该项目工程总投资为2 339.60万元,其中工程费为1 854.81万元(其中纯膜MBBR池改造部分约为1 069.81万元,新增磁混凝沉淀池部分约为400万元,其他辅助设施改造部分约为385万元)。对2022年全厂运行数据进行统计,本工程年电耗约为276万kW·h,PAC(质量分数为6%)年投加量约为1 544 t,PAM年投加量约为10.9 t,乙酸钠年投加量约为975.8 t,次氯酸钠(质量分数为10%)年投加量约为147.3 t,脱水污泥(含水率为80%)年产生量约为3 418 t。经核算,
“纯膜MBBR+磁混凝沉淀”为核心的工艺路线,与活性污泥法相比,可节约30%~50%的用地,解决了原厂区可用土地少及出水排放标准高的问题,实现了污水厂原位提标的目的,适用于占地受限型污水处理厂的改扩建或新建。(2)广东某污水处理厂经提标改造后,出水水质稳定,且达到国家及广东省地方现行标准要求。
(3)该项目工程总投资为2 339.60万元,其中工程费为1 854.81万元。经核算,本工程单位处理水经营成本约为0.57元/m3。熊猫体育app