威嘉污水处理厂工艺及设备调查

威嘉污水处理厂工艺及设备调查赵一文，赵茜，陈海鑫(北京石油化工学院，102617)摘要：本文介绍了威嘉污水处理厂的处理水质水量与工艺流程、主体处理流程中的构筑物与设备及中水回用工艺的设计与主要设备特点。污水厂采用改良倒置式A2/O工艺，污水经处理后最终排入马草河。另外，威嘉污水处理厂在中外员工的共同努力下，采用世界一流的水处理技术，其对北京市的水污染治理和环境改善做出的贡献值得我们学习。关键词：污水处理；中水回用；工艺流程；设备；构筑物北京城市排水集团威嘉污水处理厂是北京市污水行业第一个引进外资的中外合作项目，由法国威立雅水务集团、马来西亚嘉里公用事业公司与北京城市排水集团三家共同投资及运营，是北京城市排水集团实现产权多元化、进行投融资体制改革、引进国外先进水处理技术、提高企业经营管理水平的重要成果之一，于2003年9月3日采用非法人联营企业的形式设立，联营资产20116万元。2003年9月10日第六届北京国际科技产业博览会上，威嘉污水处理厂被北京市市政管委(现变更为“北京市水务局”)授予污水处理特许经营权，负责北京西南部石景山、卢沟桥和丰台西部地区的污水处理，规划流域面积55.8平方公里，服务人口约36.4万。其办公楼如图1所示，厂区分布如图2所示。污水厂一期处理规模为10×104m3/d，占地15.96公顷，厂址位于丰台区看丹乡杨树庄附近。图1威嘉污水处理厂办公楼图2威嘉污水处理厂厂区图1.处理水质水量与工艺流程威嘉污水处理厂水质水量如表1所示，对污水的处理工艺流程如图3所示。表1威嘉污水处理厂水质水量项目BOD5(mg/L)CODCr(mg/L)SS(mg/L)处理水量(万m3/d)设计进水水质20030050010实际进水水质600～7001000300～4008设计出水水质≤20≤60≤2010实际出水水质10～1240～50108实际去除率(%)98～98.395～9696.7～97.5/1.1预处理部分各地区生活污水首先进入粗、中格栅，将流体中的大颗粒固态悬浮物阻截后进入提升泵房，由提升泵将水打入细格栅中，除去较细小的颗粒物质,以便减小对后处理构筑物的负荷及损坏。拦截的栅渣进入栅渣压实机被挤压，并由排放管排出；污水通过排水槽进入沉砂池,达到渣水分离的目的[1]。在旋流钟式沉砂池中，利用机械叶轮的旋转在离心力与重力的作用下使砂沉降至池底，经空气提升或真空泵提升后，进水粗格栅中格栅进水泵房细格栅旋流沉砂池延时曝气池脱水机房配水及出水井二沉池热泵机房接触池马草河中水处理絮凝剂添加回流污泥图3威嘉污水处理厂工艺流程图加氯系统与少量污水进入砂水分离器中进行分离，清洗水回流至格栅井，砂粒排出，从而达到除砂的目的[2]。其余污水进入曝气池。1.2曝气池本污水厂采用改良倒置式A2/O工艺，即前置缺氧－厌氧－好氧－缺氧－好氧。该工艺的主要目的是脱氮除磷。曝气池中回流污泥一部分直接进入脱水机房脱水，另一部分进入配水井。配水及出水井负责调配曝气池、二沉池的泥水分配[3]。1.3二沉池二沉池的主要作用是实现泥水分离，上清液通过配水井送至接触池，污泥通过配水井回流进入曝气池中。1.4出水少部分流入中水处理车间处理，供绿化，卫生用水；大部分经接触池加氯消毒后最终排入马草河。2．主体处理流程中的构筑物与设备污水厂设置了中心控制系统，实现对工艺流程的自控，这使得技术人员能够在中心控制室监控各构筑物和设备的运行情况，保证了处理效果。2.1格栅及其除污机格栅上截留的杂物采用抓斗机清除，经皮带输送机输送、栅渣压实机压实后外运出厂。为便于维护检修，每台格栅前、后设置电、手动两用闸板。控制室可监测格栅前、后水位，并控制格栅前、后电动闸板的启闭和格栅及栅渣输送机、栅渣压实机的运行，同时也可现场控制。粗格栅栅隙60mm，回转式。中格栅栅隙25mm，为旋转式，自动控制，间隔30min运行。细格栅栅隙5mm，阻截大于5mm的物质。(1)回转式固液分离机该厂选用江苏泉溪环保股份有限公司制造的HF/300型回转式固液分离机，其基本参数为：栅隙60mm、加长9517mm、功率3kW、设备宽1550mm、设备高12450mm、转速2m/min、重量3850kg、过水流量4666m3/h。图4回转式固液分离机HF型回转式固液分离机(如图4所示)是一种可以连续自动拦截并清除流体中各种形状杂物的水处理专用设备，可广泛地应用于城市污水处理、自来水行业、电厂进水口，同时也可以作为纺织、食品加工、造纸、皮革等行业废水处理工艺中的前级筛分设备，是目前我国最先进的固液筛分设备之一，填补了国内空白。HF型回转式固液分离机是由一种独特的耙齿装配成一组回转格栅链。在电机减速器的驱动下，耙齿链进行逆水流方向回转运动。耙齿链运转到设备的上部时，由于槽轮和弯轨的导向，使每组耙齿之间产生相对自清运动，绝大部分固体物质靠重力落下。另一部分则依靠清扫器的反向运动把粘在耙齿上的杂物清扫干净。按水流方向耙齿链类同于格栅，在耙齿链轴上装配的耙齿间隙可以根据使用条件进行选择。当耙齿把流体中的固态悬浮物分离后可以保证水流畅通流过。整个工作过程是连续的，也可以是间歇的。该设备的最大优点是自动化程度高、分离效率高、动力消耗小、无噪音、耐腐蚀性能好，在无人看管的情况下可保证连续稳定工作，设置了过载安全保护装置，在设备发生故障时，会产生声光报警并自动停机，可以避免设备超负荷工作。由于该设备结构设计合理，在设备工作时，自身具有很强的自净能力，不会发生堵塞现象，所以日常维修工作量很少[4]。设备规格按机宽尺寸分HF300～3600型。机宽超过1800mm，则做成并联机。设备标准沟深为1535mm，可根据用户需要及使用实际情况任意加长。特殊规格另行设计。耙齿栅隙分为1mm、3mm、5mm、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm等各种规格，选型由过水量、提升高度、固液分离总量和所分离物质的形状、颗粒大小来选择，同时选配不同的材质。(2)抓斗机抓斗机外形如图5所示，重500kg。适应于挖掘水下N值小于15的淤泥、一般粘土、松散的沙质土，N值15～25的中等沙土，也可以挖掘N值25～40的硬粘土、夹石沙质土和沙砾,和N值大于40的风化碎岩、凝灰岩等。(3)皮带输送机同样由江苏泉溪环保股份有限公司制造的SD型皮带输送机用于栅渣的输送及其它松散物料的输送(如图6所示)。其基本参数为：带宽800mm、带速13.5m/min、输送机长9.45m、输送量15t/h、功率1.5kW、头架中心高1240mm。(4)进水泵房进水泵房有4台离心式水泵，4个电磁流量计，每台流量2200m3/h。水泵全自动工作，PLC系统根据水位变化控制水泵开停，并使水泵按交替方式运行。水泵工作原理如图7所示。(5)栅渣处理设备该厂采用宜兴华都琥珀环保机械制造有限公司制造的2.2kWHF1900型栅渣压实机(如图8所示)。宜兴华都琥珀环保机械制造有限公司是宜兴市华都绿色工程集团公司与德国汉斯琥珀公司共同投资兴办的一家中德合资企业，其采用德国琥珀公司的技术和标准及其企业管理程序要求，专业从事生产、组装和销售技术先进的HUBER品牌固液分离机械，并提供完善的售后服务。华都琥珀环保机械制造公司生产的固液分离设备(俗称琥珀图8栅渣压实机图5抓斗机图6皮带输送机图7离心式水泵的工作原理设备)是处世界领先水平的产品。主要有ＲＯ系列格栅机(最大处理水量可达10000m3/h)，用于沉砂池的各型压榨机、过滤器，用于污泥处理的浓缩机、脱水机。其工作原理为：废料自进料口进入压榨管后被挤压，进入排放管，而废水则被分离后进入排水槽达到分离目的。适用在污泥、栅渣的输送、脱水处理，可和格栅除污机、皮带输送机配套使用，把格栅除污机捞取的渣污通过压榨，排除其水份，以缩小渣污体积[5]。2.2沉砂池及砂水分离设备(1)钟氏沉砂池旋流除砂系统由旋流沉砂池、砂水分离器及鼓风机等组成(如图9所示)。图9旋流沉砂池与砂水分离器工艺流程图旋流沉砂池用于初沉池前、格栅后，去除污水中的较大无机颗粒。其主要利用机械叶轮的旋转，控制进入水流的流速与流态，使砂颗粒在离心力与重力的作用下，沿池壁呈螺旋线加速沉降，同时有机物在水流的作用下，随水流漂走，沉入池底的砂经空气提升或政治部提升后，与少量污水进入砂水分离器中进行分离后排出，清洗水回流至格栅井，从而达到除砂的目的[6]。旋流沉砂池分为钢制、混凝土建两种结构，可根据需要或按照设计院设计的结构进行选型。表2为两种结构的参数。表2产品规格型号及主要尺寸：(钢结构)序号型号参数流量(m3/h)电机功率(kw)ABCDEFGHL1XSC1.81800.5518301000305610300140030050011002XSC3.63600.5521301000380760300140030050011003XSC6.06000.5524301000450900300135040050011504XSC1010000.75305010006101200300155045050013505XSC1818000.75365015007501500400170060050014506XSC3030001.148701500100020004002200100050018507XSC4646001.154801500110022004002200100050018508XSC6060001.558001500120024004002500130050019509XSC7878002.26100150012002400400250013005001950特点：①占地面积小；②沉砂效果受水量变化影响很小；③砂水分离效果好，分离出的砂子含水率低率，有机物含量少，便于运输；④系统采用PLC自动控制洗砂、排砂周期，运行安全、可靠；⑤操作方便，维护简单，寿命长；⑥鼓风机采用国外先进技术，噪音低；⑦对周围环境影响很小，卫生条件好。(2)砂水分离器该设备由德国PASSAVANTROEDIGER公司制造，主要适用于对污水处理厂沉砂池排出的砂水混合液进行砂水分离。其外形如图10所示。图10砂水分离器2.3曝气池曝气池流程如图11所示，即：进水渠(部分污水＋回流污泥)→前置缺氧段→厌氧段(污水)→好氧一段→缺氧段→好氧二段。前置缺氧区厌氧区好氧区好氧区缺氧区好氧区好氧区好氧区好氧区好氧区好氧区厌氧区前置缺氧区缺氧区来自鼓风机房来自鼓风机房至配水井至配水井来自脱磷加药系统流向配水井的污泥回流污泥进水图11曝气池示意图前置缺氧段，设置闸门，调控进水量及污泥回流量。部分污水从前置缺氧段进入，补充碳源；同时，进入从二沉池回流的含磷污泥。缺氧区位于工艺系统首端，允许反硝化优先获得碳源，故强化了系统的脱氮能力。厌氧段，污水直接流入，本段的主要功能是释放磷，使污水中P的浓度升高，溶解性有机物被微生物细胞吸收而使污水中BOD5浓度下降；另外，NH3-N因细胞的合成而被去除一部分，使污水中NH3-N浓度下降，但NO3-N含量没有变化。厌氧区位于缺氧区之后，不仅避免了回流硝酸盐对厌氧释磷的不利影响，而且厌氧释磷形成的好氧吸磷动力得到充分的利用以及所有回流污泥全部参与了从释磷到吸磷的完整过程所形成的“集体优势”，提高了系统除磷能力。好氧一段，采用微孔盘式曝气，既充分利用了氧气，又可防止堵塞，池底曝气头曝气，曝气管网状分布。缺氧段，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3-N和NO2-N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度下降，NO3-N浓度大幅度下降，而磷的变化很小[7]。好氧二段，有机物被微生物生化降解，而继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使NH3-N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO3-N的浓度增加，P随着聚磷菌的过量摄取，也以较快的速度下降[8]。2.4配水及出水井配水井分三层：内层为曝气池出水，在其混合均匀后分别由4个出水口进入4个二沉池，使每个二沉池的进水水量、水质均匀；中层的污泥一部分图12配水及出水井，沉淀池示意图回流到曝气池，一部分流向脱水机房；外层是二沉池出水，将