福州市洋里污水处理厂一、二期工程的设计及运行

福州市洋里污水处理厂一、二期工程的设计及运行赵国志(上海市政工程设计研究总院,上海200092)摘要:福州市洋里污水厂一、二期工程的设计规模分别为20×104m3/d和10×104m3/d,分别采用Carrousel氧化沟工艺和多模式AAO工艺,出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级B标准。在工程设计中,借鉴了相关工程的设计经验,对各构筑物的设计参数进行了优化。对一、二期工程各单元工艺的设计及运行经验进行了总结,可为相关工程提供借鉴与参考。关键词:污水处理厂;Carrousel氧化沟;AAO工艺;脱氮除磷;工程设计中图分类号:X703.1文献标识码:C文章编号:1000-4602(2010)02-0031–07DesignandOperationofFirst-phaseandSecond-phaseProjectsofFuzhouYangliWastewaterTreatmentPlantZHAOGuo-zhi(ShanghaiMunicipalEngineeringDesignGeneralInstitute,Shanghai200092,China)Abstract:ThedesigncapacityofFuzhouYangliWastewaterTreatmentPlantis20×104m3/dforthefirst-phaseprojectand10×104m3/dforthesecond-phaseproject,andCarrouseloxidationditchandanaerobic/anoxic/oxic(A/A/O)processareusedrespectively.TheeffluentqualitymeetsthefirstlevelAcriteriaspecifiedintheDischargeStandardofPollutantsforMunicipalWastewaterTreatmentPlant(GB18918-2002).Intheengineeringdesign,theexperienceofotherprojectswasusedasreference,andthedesignparametersofthestructureswereoptimized.Thedesignandoperationofdifferentprocessesaresummarizedtoprovideareferencefordesignofsimilarprojects.Keywords:wastewatertreatmentplant;Carrouseloxidationditch;anaerobic/anoxic/oxic(A/A/O)process;nitrogenandphosphorusremoval;engineeringdesign福州市洋里污水厂是福州市水污染治理的核心工程,规划总规模为70×104m3/d,总占地为23.4hm2。一期工程为20×104m3/d,采用Carrousel氧化沟工艺,二期工程为10×104m3/d,采用多模式AAO工艺,分别于2003年和2008年初投入运行。工程服务范围为福州市中心城东区排水分区,西起白马河、福飞路,东至凤坂河和东二环路,北起二环路,南到闽江北港,服务面积为56km2,服务人口为79.5万人。1一、二期工程设计水质及工艺流程111一、二期工程设计水质一期工程设计进水BOD5=150mg/L、COD=300mg/L、SS=200mg/L、NH+4-N=25mg/L,污水性质以分流制城市污水为主。污水经处理后排入内河光明港(Ⅴ类水体),经流行1km后排入闽江(属Ⅲ类水体),出水执行《污水综合排放标准》(GB8978—1996)一级标准。结合一期实际运行数据,二期工程设计进水水质与一期相同,并增加了TN和TP指标,其中进水TN=45mg/L、TP=4mg/L,出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级B标准。112一、二期工程工艺流程一期工程进水以分流制城市污水为主,并混有部分合流制污水和工业废水,工程推荐采用Carrou2sel氧化沟工艺,考虑一期改造后出水标准的提高,与二期共用部分构筑物,工艺流程见图1。为了满足出水新标准,二期工程采用多模式AAO工艺(见图2),通过对生物反应池进水点和混合液回流点的合理设置,该工艺对水质水量变化及冲击负荷适应性强、处理效果稳定可靠、运行模式灵活,可以实现不同运行工况,充分发挥各种处理工艺的特点,对污水进行有针对性的处理。图1一期工程工艺流程Fig.1Flowchartoffirstphaseproject图2二期工程工艺流程Fig.2Flowchartofsecondphaseproject2一、二期工程主要构筑物的设计参数①粗格栅及进水泵房粗格栅与进水泵房合建,进水泵房直径为26m,深为12.5m,土建规模按30×104m3/d一次建成,设备分期配置。一期设2台机械粗格栅,型式为钢丝绳牵引式,格栅宽为2.2m,间隙为20mm,安装角为75°。设8台潜水泵泵位,近期安装6台(4用2备),采用引进设备,Q=0.74m3/s,H=157kPa,N=150kW。二期利用一期工程预留泵位,增加2台潜水泵,潜水泵参数同一期工程。②细格栅细格栅渠与旋流沉砂池相连,一期按20×104m3/d规模设计,共设4台回转式细格栅,单台宽度为1.5m,间隙为6mm,a=45°,采用不锈钢316耙齿。通过几年的运行实践,回转式格栅对纤维类垃圾去除率较高,对颗粒类垃圾去除率较低,会造成砂泵等后续设备的堵塞。针对一期采用的耙齿回转式细格栅对颗粒类垃圾去除率较低的缺点,二期细格栅采用转鼓式细格栅。主要设备:转鼓细格栅2台,单台ª1800mm,b=6mm,P=1.5kW,a=35°。③旋流沉砂池旋流沉砂池一期按20×104m3/d规模设计,采用4座PISTA20型圆形沉砂池,二期按10×104m3/d规模设计,采用2座PISTA20型圆形沉砂池,HRT=30s。每座沉砂池设立式桨叶分离机一台,N=1.5kW,每座沉砂池排砂量为3.75t/d(含水率为60%)、采用砂泵提升(N=7.5kW),提升后输送至砂水分离器。④一期Carrousel氧化沟采用4座氧化沟,每座处理规模5×104m3/d,每座平面尺寸为108.5m×48.3m,共设六格廊道,每格廊道长为100m,宽为7m,有效水深为4.0m,氧化沟设计污泥负荷为0.12kgBOD5/(kgMLSS·d),HRT=9.38h,MLSS=3200mg/L,回流比为50%～100%,产泥率为0.9kg/kgBOD5,污泥龄为10.7d,溶解氧设定浓度为0.5～2.0mg/L。每座氧化沟配5台93/70kW双速倒伞型叶轮曝气机,曝气机为引进设备,叶轮直径为3500mm,转速为36/28r/min,适用水深为3.8～4.0m,充氧能力为1.8～2.0kgO2/(kW·h),单台最大充氧能力为190kgO2/(台·h)。为保持污泥能处于悬浮状态和维持最小流速(要求流速≥0.3m/s),在外圈廊道安装两台潜水推流器,每台功率为7.5kW。实际运行时氧化沟内具有同步脱氮除磷功能,主要因为曝气机间距内圈为88.5m,外圈达230m,在曝气机附近溶解氧迅速上升,可达4.0mg/L,在曝气机后开始下降,距离曝气机80m处溶解氧浓度降低到0.5mg/L以下。2005年平均进水TN=32mg/L,出水TN=17.6mg/L,TN去除率约45%,平均进水TP=3.5mg/L,出水TP=1.41mg/L,TP去除率约60%。⑤二期多模式AAO反应池多模式AAO生物反应池共1座,分2池,钢筋混凝土矩形水池。设计流量为10×104m3/d,每池5×104m3/d,可单独运行。设计水温:15～25℃;系统泥龄为11.6d;污泥负荷为0.086kgBOD5/(kgMLSS·d);容积负荷为0.301kgBOD5/(m3·d);MLSS=3500mg/L;h水深=6.0m;V厌氧区=5376m3,t=1.29h;V缺氧区=10752m3,t=2.58h;V好氧区=27072m3,t=6.50h;总水力停留时间为10.37h;高峰供气量为22882m3/h;气水比为5.50∶1;外回流比为50%～100%;混合液回流比为100%～200%;剩余污泥量为13tDS/d,含水率为99.2%,体积为1625m3。主要设备:进口膜式微孔曝气管3200根,L=1000mm/根,7.2m3气/(根·h);进口潜水搅拌器24台,P=4kW;进口潜水轴流泵6台(4用2备),单台Q=386L/s,H=20kPa,P=15kW。⑥二沉池钢混矩形平流式二沉池,污泥泵房与二沉池合建,一期共2座,每座处理规模为10×104m3/d,二沉池分12格,每格宽为6.5m。内净尺寸为80m×81.3m×3.7m,h水深=3.3m。二沉池表面负荷q最大=0.87m3/(m2·h),HRT=3.46h。二期共1座,处理规模为10×104m3/d,有效水深为3.9m,其余设计参数同一期。一期二沉池运行时,在气温较高时有污泥上浮现象,分析原因主要为:a.一期氧化沟出水堰位于外圈,氧化沟混合液出水溶解氧较低(0.5mg/L);b.一期二沉池配水花格墙配水均匀度不够;c.一期二沉池水深为3.3m,较浅。二期设计时采取的措施包括:a.AAO池混合液出水溶解氧控制在1.0mg/L左右;b.对二沉池配水花格墙进行重新设计,减少花格墙面积,提高流速,改善配水均匀性;c.二沉池有效水深由一期的3.3m增加至3.9m。通过以上改进,二沉池翻泥现象大大改善[1]。⑦均质池均质池共4座,钢混结构,直径为14m,有效水深为3.2m。进泥量为23.4tDS/d,进泥含水率为99.3%,进泥体积为3343m3/d,有效水深为3.2m,HRT=14h。实际运行时均质池采用间歇运行,搅拌沉淀2h后撇出上清液,污泥含水率降低到98.5%。⑧上清液调节及除磷池将浓缩上清液和脱水滤液化学除磷,上清液体积为4680m3/d,设计进水TP浓度为26mg/L,出水TP为2mg/L,加药量为25mg/L,反应时间为18min,斜管沉淀池上升流速为1.2mm/s。⑨污泥浓缩池针对带式浓缩脱水一体机浓缩段滤带透水能力不足、处理流量只能达到设计能力70%左右的情况,二期增加了污泥浓缩池,以降低脱水机运行负荷。浓缩池共4座,钢混结构。直径为16m,有效水深为4.0m。进泥量为39tDS/d(一期26t/d+二期13t/d),进泥含水率为99.2%,进泥体积为4875m3/d,出泥含水率为97.5%,出泥体积为1560m3/d,浓缩时间为15.8h(旱季),固体负荷为48kg/(m2·d)。⑩加药间加药间平面尺寸为18.3m×9.3m。投药点共3处,投药点1:一期氧化沟出水堰处,化学除磷,协同沉淀;投药点2:生物反应池末端,化学除磷,协同沉淀;投药点3:上清液除磷池,混合反应,斜管沉淀[2]。生物反应池末端除磷加PAC10mg/L(物质的量比为2.4∶1),消耗量为1500kg/d;上清液除磷池加药量为25mg/L,消耗量为120kg/d。lv污泥浓缩脱水机房污泥脱水机房及污泥堆棚建筑面积共1265m2。主要设备:一期3台宽为3m的带式浓缩脱水一体机,单台流量为100m3/h,二期利用一期预留空位增加1台。设计工作时间18h,加PAM0.5%,脱水后污泥含水率为78%～80%。一期设计要求带式浓缩脱水一体机流量达到100m3/h,固体负荷达到220kgDS/m带宽,一期运行发现浓缩段滤带透水能力不足,处理流量约70m3/h,污泥脱水能力成为制约污水厂生产的瓶颈。将均质池按照撇水方式运行后,污泥含水率降低到98.5%,脱水能力不足的情况得到一定缓解。二期设计增加了污泥浓缩池,以降低脱水机运行负荷。lw紫外线消毒渠紫外线消毒渠共1