小汤山再生水厂一期工程设计案例

2021-01-11 17:39发布

小汤山再生水厂位于北京市昌平区小汤山镇,一期设计规模为7万m。/d,污水采用多段A。/O+浸没式超滤膜+臭氧+次氯酸钠消毒工艺,出水主要用于城市杂用水及景观用水。介绍了工程概况、进出水水质、工艺流程、设计参数、设计特点等,为同类工程提供借鉴参考。

小汤山再生水厂位于北京市昌平区小汤山镇,总服务面积70km2,一期规模7万m3/d,总变化系数1.34,一期占地6.19hm2,污水处理采用多段A2/O+浸没式超滤膜+臭氧+次氯酸钠消毒工艺,污泥采用离心脱水处理,臭气采用生物除臭。出水可用于城市杂用水及景观用水。

1设计水质及工艺流程

1.1进出水水质

小汤山再生水厂的进水水质主要依据小汤山污水处理厂2013年1~11月实测的进水水质,并结合《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ343—2010)确定;出水水质根据《城镇污水处理厂水污染物排放标准》(DB11/89o一2012)规定的新(改、扩)建城镇污水处理设施基本控制项目排放限值B标准,《城市污水再利用城市杂用水水质》(GB/T18920—2002)和《城市污水再利用景观环境用水水质》(GB/T18921—2002)标准确定,主要出水指标(BOD、COD、NH。一N、TP)可到地表水IV类水体标准。进出水水质见表1。

表1小汤山再生水厂进出水水质

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1.2工艺流程

该水厂主要去除有机物、悬浮物、氮、磷等污染物,同时改善出水色度。原水可生化性好,碳源丰富,可采用生物脱氮除磷工艺,深度处理采浸没式超滤膜+臭氧消毒,进一步去除悬浮物及色度。工艺流程见图1。

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图1小汤山再生水厂工艺流程

2设计理念

选择经济、合理、安全的技术方案及高效、实用的工艺设备,实现污水再生水利用、节能减排的目标;合理布局,节约用地,与周边环境相协调,同时考虑近、远期合理衔接;通过节能产品应用、景观提升等方式,打造集生产、产品推广、青少年科普教育、生态恢复、再生水的运用展示于一体的再生水厂。

3设计难点及特点

3.1占地小、水质要求高

根据《城市污水处理工程项目建设标准》(建标(2001~77号),小汤山再生水厂建设规模类别为IV类(5万~10万rrl。/d),工程允许的建设用地面积为7.6~9.6hm2,而小汤山再生水厂实际批复用地仅6.19hm2,用地紧张。

该水厂是第一批执行《城镇污水处理厂水污染物排放标准》(DB11/890—2012)的水厂,出水部分指标达地表水IV类水体标准,可用于城市杂用水及景观用水,水质要求高。

因此小汤山再生水厂将占地面积小、出水水质高作为方案比选的主要条件,将MBR与多段式A2/O生物池+超滤膜两个方案在占地、成本、处理效果等几方面进行比选,经济指标比较见表2。

表2经济指标比较

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从表2可见,MBR方案投资低,占地面积小,但成本及电耗高,出水水质保障率低;A2/O生物池+超滤膜方案投资高,对于6.19hm2占地面积而言布局稍显紧凑,但考虑到该工程出水水质要求高,选取该方案可保证出水水质,运行稳定,且运行费用低。因此,小汤山再生水厂选取多段式A2/O生物池+超滤膜工艺。

3.2多段A2/O生物池

生物处理采用多段式A2/O生物池,生物池采用多段进水,可充分利用碳源,同时对污染物负荷进行平摊,提高系统抗冲击能力。

生物池前端设置完整A2/O段,具备完整生物除磷脱氮功能,设置后置缺氧段,引入原水作为碳源,进一步进行反硝化,氮去除率可达80%~85%。此外,由于污泥经过交替的缺氧、好氧,较好的抑制了污泥膨胀发生的概率,提高了沉淀池的效率,使得污泥回流比降低至50%。

3.3浸没式超滤膜+臭氧

浸没式超滤膜适应低水温运行工况,跨膜压差小,运行费用低,可进一步降低水中悬浮物,此外,对细菌、大肠杆菌等微生物具有较强的去除能力。

臭氧脱色的出水感观效果好,水体透亮,接近正常的天然河水。该水厂污水经二级处理后,采用浸没式超滤膜+臭氧深度处理,从厂区布局上尽可能少占地,从技术上保证出水水质稳定达标、安全回用。

3.4景观绿化

小汤山再生水厂目标是打造花园式再生水厂,可作为青少年科普活动基地。整个水厂分为生产区和生态区,生态区运用自然园林的手法,重点打造优美的绿化、水生态环境,充分展示污水再生利用的成果;生产区运用多种生态处理池,应用多种节能产品,充分展示污水净化的过程,倡导节能环保。

3.5封闭除臭

水厂在总体设计中充分考虑对小汤山镇周围的影响,粗格栅及进水泵房、细格栅及曝气沉砂池、生物池厌氧区、缺氧区及污泥脱水系统均采用封闭方式,在封闭的池体上部种绿植并构建建筑小品。除臭设备放在生物池上,节约占地。

3.6节能环保

鼓风机采用效率高,噪音低的多级离心鼓风机,变频控制。此外,生物池曝气采用精确曝气控制系统,根据实际水质、水量,调节鼓风机风量,实现溶解氧稳定控制及节能降耗的目的。

该水厂工艺布置紧凑、管线连接简洁,精确计算水泵扬程,并选效率不低于8O的大型污水泵,变频控制,节约能耗。

采用水源热泵系统,使用可再生清洁能源,运行无任何污染,不产生废渣、废水、废气和烟尘,实现节能环保。

厂内的绿化、冲洗道路等用水优先使用再生水,减少了自来水的消耗量,实现节水的目的。

除工艺设备外,再生水厂还应用了各种节能产品。建筑物使用加气混凝土砌块,厂区步道采用透水砖铺装,生物池顶设太阳能装置用于全厂办工照明,综合办公楼会议室、展示厅采用索乐图日光照明,厂区路灯采用IED路灯。

4主要处理构筑物设计

小汤山再生水厂一期工程设计规模为7万m3/d,总变化系数为1.34,配水高时系数为1.65,生物池及清水池按平均流量设计,配水泵房按配水高时流量设计。

4.1粗格栅及进水泵房

粗格栅与进水泵房合建,粗格栅是用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物,并保证后续处理设施能正常运行。

粗格栅采用三索式钢丝绳牵引格栅,设3条独立的格栅渠道(2用1备)。格栅间隙20mm。进水泵房将原水提升至后续处理单元。

进水泵房设4台潜水提升泵(3用1备),2台变频,泵房集水池按5min单泵流量设计。

4.2细格栅及曝气沉砂池

细格栅与曝气沉砂池合建,细格栅进一步去除污水中较大漂浮物,采用回转式细格栅,设3条独立的格栅渠道(2用1备),格栅孑L径6mm。

沉砂池采用除砂效果较好的曝气沉砂池,设2条沉砂池,峰值流量时停留时间为8min。设桥式除砂机1台。砂水分离器I台。罗茨鼓风机2台(1用I备),变频控制。

4.3多段A2/O生物池及污泥泵房

多段A2/O生物池与污泥泵房合建,生物池主要去除有机物、氮、磷,生物池设2组,每组生物池包括厌氧区、第一缺氧区、第一兼氧区、第一好氧区、脱气区、第二缺氧区、第二兼氧区、第二好氧区、出水井,兼氧区可根据运行情况设为好氧区或缺氧区。

生物池为厌氧区、第一缺氧区、第二缺氧区3点进水,利用配水堰及叠梁闸进行水量调节,3点进水量分别为20%~55%、25%~70%、10%~20%。在出水井处设立式搅拌器,可投加PAC进行化学除磷。

生物池总停留时间为20.9h,污泥浓度为3500~4000mg/L,污泥回流比为33%~100%,混合液回流比为100%~400%,剩余污泥量为13.5t/d,生化总实际需氧量为26861kgO2/d。

在每组生物池脱气区设置混合液回流泵,使混合液回流至缺氧区进化反硝化反应,每组设4台,全变频。污泥泵房设污泥回流泵4台(3用1备),全变频。设剩余污泥泵3台(2用1备),全变频。