高出水標(biāo)準(zhǔn)地下式再生水廠運(yùn)行難點(diǎn)探討
【天津純水設(shè)備http://m.xyzpkj.cn】北京門頭溝第二再生水廠采用aao-ao-mbr +臭氧催化氧化工藝。在實(shí)際運(yùn)行中，MBR出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《城市污水處理廠水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 11/890—2012)表1中的A標(biāo)準(zhǔn)。探討grid-slag外運(yùn)輸和儲(chǔ)存的問題,配水控制、低磷在廢水和膜污染,在冬季低溫箱的通道,并總結(jié)了創(chuàng)新點(diǎn)起重吊車?yán)^電器的膜組,好氧曝氣和吹膜空氣管連接。
1項(xiàng)目概述
北京市門頭溝區(qū)第二再生水廠建設(shè)規(guī)模8萬m3/d，紅線面積5.79 hm2，污水收集范圍為門頭溝市新城區(qū)。本工程施工為地下工程，污水處理結(jié)構(gòu)及設(shè)備布置在地下- 1、- 2層。項(xiàng)目出水部分為河道和景觀公園提供生態(tài)生活用水天津純水設(shè)備，部分由泵站加壓作為市政綠化和道路澆筑用水回用。項(xiàng)目于2018年1月竣工調(diào)試，6月穩(wěn)定運(yùn)行。
1.1工藝流程
本項(xiàng)目污水處理工藝流程為:進(jìn)水→抓斗、粗格柵、進(jìn)水泵井→細(xì)格柵、曝氣沉淀池、膜格柵→AAO—AAO—MBR→臭氧催化氧化→次氯酸鈉消毒→出水。臭氧催化氧化工藝還沒有根據(jù)實(shí)際出水水質(zhì)投入運(yùn)行。污泥經(jīng)離心濃縮脫水器處理至含水率低于80%，再運(yùn)出處理。
1.2進(jìn)出水水質(zhì)
水質(zhì)的設(shè)計(jì)和操作的進(jìn)口和出口水是表1所示,在水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)從2018年3月至2019年3月(以下簡稱全年)選擇進(jìn)行分析(見圖1),設(shè)計(jì)污水水質(zhì)應(yīng)符合表1的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的北京市地方標(biāo)準(zhǔn)的城市污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(DB - 2012) 11/890。
從實(shí)際操作的角度的進(jìn)口和出口水,系統(tǒng)對(duì)COD有良好的治療效果,nh3-n, TN、TP和其他關(guān)鍵指標(biāo),基本上達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),特別是鱈魚,nh3-n, TN。此外,在冬天nh3-n和TN的去除效果可以維持MBR污泥濃度高,硝化細(xì)菌富集和兩級(jí)缺氧與多點(diǎn)碳源的設(shè)計(jì)。在運(yùn)行中，0.2mg /L TP的低標(biāo)準(zhǔn)給系統(tǒng)的運(yùn)行和調(diào)節(jié)帶來了很大的困難天津純水設(shè)備。在運(yùn)行中，很難兼顧生物除磷和化學(xué)除磷，添加過量藥劑往往達(dá)不到預(yù)期效果。與地面污水處理廠相比，地下污水處理廠運(yùn)行的視覺效果較差。一般情況下，MBR工藝可作為污水處理廠的選擇，出水要求較高。
1.3 運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)天津水處理設(shè)備
從運(yùn)行初期至今，進(jìn)水量逐漸升至4萬m3/d，全年日平均處理水量及預(yù)處理、生化池、MBR池、污泥、加藥、用電等運(yùn)行情況見表2。當(dāng)前生化段未采用多點(diǎn)進(jìn)水，膜系統(tǒng)為單系列運(yùn)行，膜清洗周期為每周1次在線小洗，每月1次在線大洗，半年1次離線清洗。
2 運(yùn)行難點(diǎn)
2.1 預(yù)處理的運(yùn)行問題
2.1.1 儲(chǔ)渣間的設(shè)計(jì)
預(yù)處理前端采用抓爪格柵（40 mm），粗格柵采用回轉(zhuǎn)格柵（10 mm）并配套螺旋輸送機(jī)，在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)出渣含水率過高，不便于后續(xù)處理且衛(wèi)生條件較差。改造后增加了壓榨段，出渣含水率大大降低。同時(shí)實(shí)際運(yùn)行時(shí)柵渣不能做到日產(chǎn)日清，加之垃圾分類及環(huán)保趨嚴(yán)無法與污泥一同處置，故后期在格柵間旁新建了儲(chǔ)渣間并設(shè)計(jì)了除臭、排水。因此在地下式再生水廠的設(shè)計(jì)中建議增設(shè)柵渣儲(chǔ)存間，可按照7 d儲(chǔ)存量考慮或與處置部門協(xié)商確定，并做到柵渣與沉砂分別存放。
2.1.2 應(yīng)急水池水質(zhì)差
地下式再生水廠在建設(shè)中多在箱體內(nèi)建設(shè)應(yīng)急水池，大量的出渣水、清洗液、砂水分離液、污泥脫水混合液等皆會(huì)匯流進(jìn)入該池并最終返回格柵工藝段。由于該類水中懸浮物、砂粒及生物絮體量極高，啟泵后經(jīng)常造成膜格柵過水量下降，柵渣壓榨機(jī)的處理能力受限，運(yùn)行極為困難。建議應(yīng)急水池出水在進(jìn)格柵前應(yīng)進(jìn)行簡單的初沉處理，否則易造成預(yù)處理工藝運(yùn)行壓力過大，不利于工藝整體的穩(wěn)定運(yùn)行。
2.1.3 柵渣外運(yùn)困難
在運(yùn)行中同樣遇到箱體內(nèi)柵渣外運(yùn)困難的問題，全地下箱體內(nèi)大多數(shù)進(jìn)出道路坡度較大，加之污泥車長期運(yùn)輸遺撒造成柵渣小車上下困難。因此建議在地下箱體設(shè)計(jì)電動(dòng)貨梯，以便于小件貨物的進(jìn)出，減輕工人的工作強(qiáng)度。
2.2 生化系統(tǒng)的運(yùn)行問題
2.2.1 水量分配不均
地下箱體不同于地上空間的設(shè)計(jì)，兩系列之間由于設(shè)有管廊層進(jìn)而導(dǎo)致割裂，很難有機(jī)地進(jìn)行統(tǒng)一，如水量的分配問題。本項(xiàng)目運(yùn)行中由于來水分配不均造成生化池兩側(cè)的液位不同，在后期管廊間又增設(shè)了連通管天津純水設(shè)備，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此地下式再生水廠在設(shè)計(jì)時(shí)生化池之間要做到有機(jī)協(xié)調(diào)，為運(yùn)行調(diào)控留有手段和措施。
2.2.2 地埋構(gòu)筑物直觀視覺差
地下箱體生化池由于結(jié)構(gòu)和除臭通風(fēng)的原因大多采用密封形式，造成人眼無法直觀觀察，后期運(yùn)行只能依賴在線過程儀表、人工監(jiān)測(cè)及經(jīng)驗(yàn)加以判斷，調(diào)控判斷不及時(shí)。建議在此方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，部分工段開設(shè)觀察孔增加可視化措施或進(jìn)一步提高再生水廠自動(dòng)化程度等措施以便于運(yùn)行調(diào)控。
2.3 出水低磷指標(biāo)與膜污染的平衡問題
2.3.1 化學(xué)除磷易加劇膜污染
MBR由于污泥停留時(shí)間（SRT）較長，生物除磷效果較差，但膜絲對(duì)SS的高效截留使得出水SS幾乎無法檢出，進(jìn)而可以避免SS攜帶的有機(jī)磷流失。同時(shí)化學(xué)加藥除磷可以保證出水的達(dá)標(biāo)，但此種方式的達(dá)標(biāo)往往是有代價(jià)的，易造成生化污泥鐵鹽的增高進(jìn)而加劇膜污染。天津水處理設(shè)備
2.3.2 膜污染成分分析及驗(yàn)證
本工程在2018年9月中旬膜污染嚴(yán)重，直接造成了膜通量和產(chǎn)水量下降。對(duì)膜絲進(jìn)行了污染成分分析，以驗(yàn)證和分析鐵鹽藥劑對(duì)膜絲的污染。表3為污染膜酸解（10 mL HNO3酸解100 cm膜絲）后ICP測(cè)試數(shù)據(jù)，可見無機(jī)污染中主要以鐵污染為主，其次為鈣鋁鎂污染。其中Fe單位面積污染含量可達(dá)1 502 mg/m2。結(jié)合膜絲顏色為黃色，主要為Fe3+污染。表4為膜池混合液污泥及上清液成分分析，污泥經(jīng)消解后測(cè)試計(jì)算各元素占干泥質(zhì)量百分比。膜池上清液中鐵元素含量較小，鈣為77.78 mg/L，可見形成膜污染的Fe主要不存在于上清液中。而污泥中Fe含量較高，每100 g污泥中含Fe接近25 g，故膜污染的Fe主要來自于污泥中。分析認(rèn)為工藝運(yùn)行中所加除磷藥劑（聚合硫酸鐵及多核復(fù)合型絮凝劑）中多余Fe導(dǎo)致了污泥中Fe含量過高進(jìn)而形成膜污染。
2.3.3 膜絲清洗后通量恢復(fù)
膜表面電鏡（5 000倍）顯示膜表面以無機(jī)污染為主，上附著有明顯無機(jī)垢層。經(jīng)試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)采用2%草酸+5 000 mg/L NaClO或2%檸檬酸+5 000 mg/L NaClO皆可去除膜污染恢復(fù)正常膜通量（見圖3）。污染膜表面暗黃色天津純水設(shè)備，檸檬酸清洗后膜表面仍有部分黃色殘留，草酸清洗后膜絲恢復(fù)至原始狀態(tài)。
因此TP降到0.2 mg/L對(duì)系統(tǒng)沖擊很大，除磷藥劑投加過多對(duì)膜系統(tǒng)影響較大，因此出水低磷指標(biāo)的控制需要與膜污染進(jìn)行平衡。項(xiàng)目出現(xiàn)該次膜污染后，通過除磷藥劑的篩選及投加點(diǎn)的組合、生物除磷效果提升等措施減緩了膜污染，整體可控。
2.4 箱體通道冬季低溫等其他運(yùn)行問題
2.4.1 冬季通道頂部消防管道易凍脹、兩側(cè)卷簾門啟閉困難
水廠在冬季由于通道穿堂風(fēng)的存在，造成通道溫度經(jīng)常在0 ℃以下。通道中的消防管道由于充滿水受冷極易凍脹損壞，通道兩側(cè)的消防卷簾由于兩側(cè)溫差，經(jīng)常造成蒸汽在卷簾門底部結(jié)冰啟閉困難。后期運(yùn)行中在箱體進(jìn)出口加裝了快速啟閉門，情況有所緩解，但依然無法完全解決。建議設(shè)計(jì)中應(yīng)重視冬季低溫帶來的消防問題，可將通道處的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)由濕式滅火系統(tǒng)改為干式滅火系統(tǒng)。天津水處理設(shè)備
2.4.2 箱體給排水問題
箱體各進(jìn)出口的安保問題，地下箱體的給排水問題，特別是排水問題，區(qū)別于普通的建筑給排水，如加藥間的沖洗排水、在線監(jiān)測(cè)的排水、箱體通道的進(jìn)口雨水導(dǎo)排等細(xì)節(jié)經(jīng)常被忽視，造成后期再行增加非常困難。特別是加藥間在設(shè)計(jì)時(shí)必須做好沖洗檢修、應(yīng)急處理時(shí)的排水問題，不可將沖洗水流入設(shè)備間及電纜溝槽。
3 運(yùn)行創(chuàng)新點(diǎn)
3.1 膜組器起吊天車接力
原地下式再生水廠運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)采用S型軌道吊裝膜組器運(yùn)行時(shí)間長，故障多，因此本項(xiàng)目中天車起吊采用接力方式（見圖4），通過在S型軌道的末端設(shè)置電動(dòng)平車，每個(gè)廊道的組器都可以通過S型軌道移至平車后天津純水設(shè)備，再通過平車運(yùn)輸至浸泡池，將多次S型軌道長距離的轉(zhuǎn)彎行程變成單次S型軌道和電動(dòng)平車相結(jié)合的L型運(yùn)送行程，膜組器吊裝距離大大縮短，效率大為提升。
3.2 好氧池曝氣和膜池吹掃風(fēng)管連通
項(xiàng)目運(yùn)行初期水量較少，生化與膜池風(fēng)機(jī)較難與處理水量進(jìn)行匹配，經(jīng)常出現(xiàn)1臺(tái)風(fēng)機(jī)全開風(fēng)量不足，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)全開又風(fēng)量富裕問題。在實(shí)際運(yùn)行中，鑒于生化風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓高于膜系統(tǒng)的風(fēng)壓，加之兩者同為多級(jí)離心風(fēng)機(jī)，在運(yùn)行中將兩者的出風(fēng)管路進(jìn)行連通，通過閥門調(diào)整，將生化池高壓側(cè)風(fēng)卸至膜池低壓側(cè)。進(jìn)而降低了風(fēng)機(jī)開啟的總臺(tái)數(shù)，運(yùn)行上更為靈活，可節(jié)省3%～5%的運(yùn)行能耗。天津水處理設(shè)備
3.3 補(bǔ)足空位提高單系列產(chǎn)水量
當(dāng)處理水量達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模的0.5～0.7倍時(shí)，水廠運(yùn)行起來難度較大，由于系列間分割，兩系列全開能耗偏高，只開單系列又難以完全應(yīng)對(duì)水量沖擊。在實(shí)際運(yùn)行中采用將單系列膜池廊道空位全部填滿，利用生化的富裕處理能力，將單系列膜池產(chǎn)水提升至5萬m3/d的產(chǎn)能，進(jìn)而提升了水量應(yīng)對(duì)空間，節(jié)省了運(yùn)行能耗。
3.4 卸藥由箱體內(nèi)移至箱體外
由于運(yùn)輸及勞動(dòng)力成本的提高，現(xiàn)在的藥液大多以液體大罐運(yùn)輸，該重型車在箱體內(nèi)的行動(dòng)不便。若是卸藥口置于箱體內(nèi)，勢(shì)必比較麻煩。項(xiàng)目在建設(shè)中與設(shè)計(jì)院協(xié)商，將箱體內(nèi)所有液體藥劑的卸藥口統(tǒng)一挪至箱體頂部道路附近，這樣很大程度上方便了卸藥。
（1）門頭溝第二再生水廠采用AAO—AO—MBR+臭氧催化氧化工藝，出水水質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 11/890-2012）表1中A標(biāo)準(zhǔn)，原設(shè)計(jì)中的臭氧催化氧化作為應(yīng)急處理設(shè)施。
（2）實(shí)際運(yùn)行中通過膜組器起吊S型軌道與電動(dòng)平車接力、好氧池曝氣及膜池吹掃出風(fēng)管連通等措施實(shí)現(xiàn)運(yùn)行效率的提高及節(jié)能降耗需求；并且充分考慮地埋箱體的特殊性，通過新建除渣間、管廊間增設(shè)連通管、卸藥口移至箱體上部道路附近、補(bǔ)足膜池空位提升單系列水量等措施實(shí)現(xiàn)了管理及運(yùn)行的便利。
（3）MBR運(yùn)行過程中出水低磷指標(biāo)與膜污染平衡問題、箱體通道冬季低溫等運(yùn)行問題還需進(jìn)一步探討及運(yùn)行中摸索。天津純水設(shè)備，天津水處理設(shè)備，天津去離子水設(shè)備。
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