側向流斜板沈澱/纖維轉盤過濾用于汙水廠升級改造
側向流斜板沈澱/纖維轉盤過濾用于汙水廠升級改造
周麗穎,仲崇川,張玉峰,李宏傑,王淑紅
(浦華環保有限公司，北京100084)
摘要：河南省某汙水處理廠升級改造工程設計規模爲15×104 m3/d，深度处理工艺采用折板絮凝/侧向流斜板沉淀/纤维转盘過濾工藝，尾水采用二氧化氯消毒，出水水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级A标准。主要介绍了该深度处理组合工艺的主要特点、技术参数及运行效果。
1 工程概況
河南省某汙水處理廠升級改造工程設計規模爲15×104 m3/d，要求出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级A标准。该厂二级生化处理工艺采用AAO工艺，出水BOD5、COD及TN指标均可达到一级A标准，只有SS和TP及大肠杆菌指标无法稳定达标，因此拟采用深度处理工艺，以保证出水水质完全达标。
2 處理工藝的選擇
汙水深度處理方法通常有直接過濾法、微絮凝+過濾、絮凝+沈澱+過濾法等，前兩種方法流程較短，節省造價，但是系統抗沖擊能力差，過濾系統反沖洗周期較頻繁，處理效果不穩定，適合不加藥或投藥量極少的情況下采用。本工程爲BOT項目，必須保證在加藥除磷的情況下出水水質穩定達標，因此深度處理決定采用混凝/沈澱/過濾工藝。同時，由于該廠占地非常緊張，應選擇占地較小的處理工藝。
2.1 混凝工藝
常用的混合工藝有管式靜態混合器、機械混合池等，管式靜態混合器設備簡單，但水頭損失較大，不適合水量變化。而機械混合池的調速電機可隨水量變化而調節轉速，水頭損失小，考慮到本工程進水變化量較大，采用機械混合池更爲合適。
絮凝反應池的形式主要有水力絮凝池和機械絮凝池。爲節省運行能耗，本工程采用水力絮凝池中的折板絮凝池，其絮凝時間短，絮凝效果好。
2.2 沈澱工藝
常用的深度处理沈澱工藝有平流沉淀池、斜板沉淀池、高密度沉淀池等。平流沉淀池抗冲击负荷能力最强，管理方便，运行稳定可靠，是升级改造工程的首选工艺，但由于其占地面积大，本工程无法采用。而斜板沉淀池采用浅层沉淀理论，通过设置多层斜板，增加沉淀面积，提高沉淀效率，减小占地面积。由于本工程占地非常紧张，因此只能在占地较小的侧向流斜板沉淀池、上向流斜板沉淀池及高密度沉淀池之间进行选择。
高密度沈澱池集混合、反應、沈澱于一體，占地最小，其沈澱部分增加了斜管裝置，但由于其沈澱負荷較高，因此需要增加汙泥回流或添加細沙、增加PAM助凝劑等措施，以提高礬花的密度和沈澱性能。該工藝的缺點是運行能耗和藥耗較高，而且PAM粘性較大，加藥量多時，會增加後續濾池的反洗次數，運行管理要求高。幾種沈澱池的技術經濟性比較見表1。
表1 沈澱工藝比较
通過以上比較，本工程采用側向流斜板沈澱池，該工藝結合了平流沈澱池與淺層沈澱的優點，占地小，沈澱效果好。采用波形斜板，水流在斜板中呈“蛇形”流動，使絮體可以在沈澱池中繼續碰撞，以提高絮凝效果，同時沈泥在波形斜板間受到的阻力較小，可以使沈泥更易下滑沈降。
2.3 過濾工藝
目前用于污水处理厂深度处理的過濾工藝主要有V型滤池、高效纤维束滤池、纖維轉盤濾池等，几种過濾工藝的性能比较见表2。
表2 過濾工藝比较
根据表2的比较，最为稳定的過濾工藝为砂滤—V型滤池工艺。但考虑到本工程占地非常紧张，而且过滤前处理工艺已采用较为完善的混凝-沈澱工藝，因此选用出水水质较好、水头损失少、占地最省、处理成本最低且目前应用较广泛的纤维转盘過濾工藝。
2.4 消毒工藝
本工程一期采用紫外消毒工藝，从实际运行中发现当进水SS较高时，消毒效果会受到影响。而且紫外消毒无持续消毒能力，消毒后的尾水会出现细菌复活现象，该污水厂出水要经过1 km的渠道排入受纳水体，因此升级改造工程不宜再选择紫外消毒工藝。而液氯消毒虽然成本低，但运输和储存具有一定的危险性，管理要求高，因此二期选用消毒效果及运行管理安全性方面均优于液氯消毒的二氧化氯消毒工藝。
3 工藝流程
深度处理工藝流程见图1。
图1 深度处理工藝流程
4 深度處理構築物及設計參數
本工程設計流量按照高日高時流量爲19.5×104 m3/d。
4.1 中間提升泵房
设一座半地下式中間提升泵房，地下为钢筋混凝土矩形集水池及水泵间，地上为检修平台，平面尺寸为17.1 m×14 m，配置5台潜水泵(4用1备)，2台变频，单泵流量为2 050 m3/h，扬程为50 kPa，功率为55 kW，由PLC自动控制水泵启停。
4.2 混凝反應沈澱池
机械混合池、折板絮凝池及斜板沉淀池为合建形式，共设2组混凝反應沈澱池，采用半地下式钢筋混凝土结构。每组池设2座机械混合池，混合时间为40 s，共设4台桨式搅拌器，桨叶直径为1 000 mm，电机功率为11 kW。
每组池设2座波形板絮凝池，絮凝时间为17.5 min。絮凝池分为三段，第一级停留时间T1=2.33 min，流速V1=0.165 m/s；第二级停留时间T2=4.74 min，流速V2=0.074 m/s；第三级停留时间T3=10.48 min，流速V3=0.10 m/s，总GT=3.9×104，总水头损失为3 kPa。采用波形板，波高为100 mm，波长为500 mm，缩颈宽为30~60 mm。反应池底部设置DN200排泥管及气动排泥阀，定期排泥。
设2座侧向流斜板沉淀池，单座池体尺寸为28.0 m×28.5 m×5.65 m，沉淀池表面负荷为9.33 m3/(m2·h)，板内流速为15 mm/s，颗粒沉降速度为0.16 mm/s，斜板倾角为60°，由于污水中污泥颗粒黏性较大，因此不易选择较小的斜板间距，本工程斜板间距为70 mm。进水端设穿孔配水墙，出水端设出水强制穿孔整流墙，出水由集水槽收集。为避免短流，斜板区底部设置隔墙，以保证进水均经过斜板区沉淀。
斜板沉淀池底部设4台钢丝绳刮泥机，刮泥机功率为0.75 kW。刮泥机将沉泥刮至泥斗处，再由排泥槽沿重力排至汙泥泵池。
4.3 汙泥泵池
设一座半地下式汙泥泵池，将混合反应沉淀池的污泥提升至重力浓缩池，以满足污泥管线竖向水力流程的要求。池体尺寸为5.0 m×5.0 m×5.0 m，设2台潜污泵，1用1备，单泵流量为50 m3/h，扬程为100 kPa，功率为4 kW。
4.4 纖維轉盤濾池
设置一座滤池间，建筑物平面尺寸为22.1 m×20.2 m，设置纖維轉盤濾池1座，分为3格，每格内设纤维转盘1套。构筑物尺寸为16.5 m×15.35 m×4.96 m，滤速为11 m3/(h·m2)，总水头损失为8.5 kPa，有效过滤面积为756 m2，采用直径为3 m的大直径滤盘，每个滤盘过滤面积≥12.6 m2，滤盘数量为60个，过滤网孔孔径≤10 μm，反洗水量占进水量的1%~3%，瞬时反洗面积为0.25 m2，反洗周期为1 h，每格内设反冲洗泵4台，单台设备参数Q=50 m3/h，H=70 kPa，N=2.2 kW，设备总装机功率为30 kW。
纤维转盘过滤方式为外进内出形式，污水以重力流形式进入滤池，通过滤布外侧进入，滤后液由中空管收集，经出水堰排出滤池，滤布为全淹没式。随着滤布上污泥的积聚，过滤阻力增加，当池内液位到达设定值时，PLC开始启动负压抽吸泵吸除滤布上积聚的污泥颗粒，过滤转盘内的水自内向外被同时抽吸，并对滤布起清洗作用。整个过滤过程为连续，反冲洗过程为间歇。过滤期间，过滤转盘处于静态，有利于污泥的池底沉积。清洗期间，过滤转盘以2 r/min的速度旋转。滤池的底部设有斗形池底，有利于池底污泥的收集，减少了滤布上的污泥量，延长过滤时间，滤池排泥间隔时间及排泥历时均可调整。
4.5 接觸消毒池
设置一座接觸消毒池，构筑物尺寸为51.6 m×20 m×5 m，停留时间>30 min。并设置中水服务泵2台，设备参数Q=200 m3/h，H=300 kPa，N=37 kW，服务水泵提升中水回用于细格栅冲洗、厂区绿化、脱水机冲洗、斜板沉淀池冲洗、加氯間用水等。
4.6 加藥間
加藥間平面尺寸为18.8 m×12.5 m，絮凝剂采用固体聚合氯化铝（最大投加量为25 mg/L）或者液体聚合氯化铝（PAC），加药点设在混合反应沉淀池，并在生物池出水处预留加药点。储药池位于加藥間外，用于储存液体聚合氯化铝，满足15 d的加药量，池内设搅拌器2台，功率为2.2 kW。加藥間内设置溶解池1座、溶液池2座，用于溶解固体PAC，设液压隔膜计量泵6台(4用2备)，单台设备参数Q=500 L/h，H=100~300 kPa，功率为1.1 kW。
4.7 加氯間
设置1座加氯間，平面尺寸为18.9 m×12.5 m。由于纖維轉盤濾池系统对滤前加氯无严格要求，因此本工程只设置滤后水加氯系统，有效氯投加量为8 mg/L。设置4台二氧化氯发生器，单台有效氯产量为20 kg/h，并配套计量泵、储罐等设备。
由于厂区占地非常有限，因此将原一期紫外消毒渠拆除，在原地将接觸消毒池及加药加氯間合建为一体，加氯間为地上式，加藥間为地上地下两层，接觸消毒池为半地下式。
5 深度處理工藝應注意的問題
① 各构筑物间设置超越管，以方便检修，可根据二级出水情况进行超越，节省电耗药耗。
② 为防止侧向流斜板沉淀池滋生藻类，应设置二氧化氯投加管，定时投加。
③ 斜板沉淀池每日均需按时排泥，防止积泥，影响出水效果。增加中水管冲洗排泥阀门管路，防止淤积堵塞。应定期采用中水或自来水冲洗斜板，以防止斜板间积泥或池底端部积泥。
④ 对于采用纤维转盘過濾工藝的污水厂，应加强细格栅的拦截效果。该污水厂细格栅采用内进流式网板格栅，栅隙为3 mm，对于细小栅渣的拦截非常有效，还可拦截部分砂 砾，以保证深度处理效果。
⑤ 为避免多组滤盘同时反洗废水量过大，应该设置同时反洗滤盘的数量，根据反洗水量校核排水管管径，防止排水不畅，造成排水检查井溢流。
⑥ 加氯間次氯酸钠储罐和盐酸储罐的放空管应分别排至不同的排水管中，以防止两种药剂储罐放空时发生化学反应出现安全问题。
6 運行結果
該升級改造工程已竣工並投運，運行期間進、出水水質見表3。
表3 实际进、出水水质
7 結語
该污水厂升级改造工程采用侧向流斜板沉淀/纤维转盘過濾工藝，具有节省占地、能耗及药耗低、处理效果稳定可靠的特点，出水水质能够稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级A标准。
（本文发表于《中國給水排水》杂志2015年第14期“工程實例”欄目）
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来源：中國給水排水杂志
