高出水標(biāo)準(zhǔn)地下式再生水廠運行難點探討
【純水設(shè)備www.zzdsjc.com】北京門頭溝第二再生水廠采用aao-ao-mbr +臭氧催化氧化工藝。在實際運行中，MBR出水水質(zhì)穩(wěn)定達到北京市地方標(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外運輸和儲存的問題,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)新點起重吊車?yán)^電器的膜組,好氧曝氣和吹膜空氣管連接。
1項目概述
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純水設(shè)備，污水處理結(jié)構(gòu)及設(shè)備布置在地下- 1、- 2層。項目出水部分為河道和景觀公園提供生態(tài)生活用水，部分由泵站加壓作為市政綠化和道路澆筑用水回用。項目于2018年1月竣工調(diào)試，6月穩(wěn)定運行。
1.1工藝流程
本項目污水處理工藝流程為:進水→抓斗、粗格柵、進水泵井→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)實際出水水質(zhì)投入運行。污泥經(jīng)離心濃縮脫水器處理至含水率低于80%，再運出處理。
1.2進出水水質(zhì)
水質(zhì)的設(shè)計和操作的進口和出口水是表1所示,在水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)從2018年3月至2019年3月(以下簡稱全年)選擇進行分析(見圖1),設(shè)計污水水質(zhì)應(yīng)符合表1的一個標(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。
從實際操作的角度的進口和出口水,系統(tǒng)對COD有良好的治療效果,nh3-n, TN、TP和其他關(guān)鍵指標(biāo),基本上達到設(shè)計標(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)菌富集和兩級缺氧與多點碳源的設(shè)計。在運行中，0.2mg /L TP的低標(biāo)準(zhǔn)給系統(tǒng)的運行和調(diào)節(jié)帶來了很大的困難純水設(shè)備。在運行中，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 運行關(guān)鍵參數(shù)
從運行初期至今，進水量逐漸升至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、用電等運行情況見表2。當(dāng)前生化段未采用多點進水，膜系統(tǒng)為單系列運行，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 運行難點
2.1 預(yù)處理的運行問題
2.1.1 儲渣間的設(shè)計
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，在運行中發(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。同時實際運行時柵渣不能做到日產(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渣間并設(shè)計了除臭、排水。因此在地下式再生水廠的設(shè)計中建議增設(shè)柵渣儲存間，可按照7 d儲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匯流進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，柵渣壓榨機的處理能力受限，運行極為困難。建議應(yīng)急水池出水在進格柵前應(yīng)進行簡單的初沉處理，否則易造成預(yù)處理工藝運行壓力過大，不利于工藝整體的穩(wěn)定運行。
2.1.3 柵渣外運困難
在運行中同樣遇到箱體內(nèi)柵渣外運困難的問題，全地下箱體內(nèi)大多數(shù)進出道路坡度較大，加之污泥車長期運輸遺撒造成柵渣小車上下困難。因此建議在地下箱體設(shè)計電動貨梯，以便于小件貨物的進出，減輕工人的工作強度。
2.2 生化系統(tǒng)的運行問題
2.2.1 水量分配不均
地下箱體不同于地上空間的設(shè)計，兩系列之間由于設(shè)有管廊層進而導(dǎo)致割裂，很難有機地進行統(tǒng)一，如水量的分配問題。本項目運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，以保證系統(tǒng)的正常運行純水設(shè)備。因此地下式再生水廠在設(shè)計時生化池之間要做到有機協(xié)調(diào)，為運行調(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，后期運行只能依賴在線過程儀表、人工監(jiān)測及經(jīng)驗加以判斷，調(diào)控判斷不及時。建議在此方面進行優(yōu)化設(shè)計，部分工段開設(shè)觀察孔增加可視化措施或進一步提高再生水廠自動化程度等措施以便于運行調(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由于污泥停留時間（SRT）較長，生物除磷效果較差，但膜絲對SS的高效截留使得出水SS幾乎無法檢出，進而可以避免SS攜帶的有機磷流失。同時化學(xué)加藥除磷可以保證出水的達標(biāo)，但此種方式的達標(biāo)往往是有代價的，易造成生化污泥鐵鹽的增高進而加劇膜污染。實驗室純水設(shè)備
2.3.2 膜污染成分分析及驗證
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。對膜絲進行了污染成分分析，以驗證和分析鐵鹽藥劑對膜絲的污染。表3為污染膜酸解（10 mL HNO3酸解100 cm膜絲）后ICP測試數(shù)據(jù)，可見無機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)消解后測試計算各元素占干泥質(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）顯示膜表面以無機污染為主，上附著有明顯無機垢層。經(jīng)試驗后發(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，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對系統(tǒng)沖擊很大，除磷藥劑投加過多對膜系統(tǒng)影響較大，因此出水低磷指標(biāo)的控制需要與膜污染進行平衡純水設(shè)備。項目出現(xiàn)該次膜污染后，通過除磷藥劑的篩選及投加點的組合、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。后期運行中在箱體進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)計由濕式滅火系統(tǒng)改為干式滅火系統(tǒng)。
2.4.2 箱體給排水問題
箱體各進出口的安保問題，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)測的排水、箱體通道的進口雨水導(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)計時必須做好沖洗檢修、應(yīng)急處理時的排水問題，不可將沖洗水流入設(shè)備間及電纜溝槽。
3 運行創(chuàng)新點
3.1 膜組器起吊天車接力
原地下式再生水廠運行過程中發(fā)現(xiàn)采用S型軌道吊裝膜組器運行時間長，故障多，因此本項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)置電動平車，每個廊道的組器都可以通過S型軌道移至平車后，再通過平車運輸至浸泡池，將多次S型軌道長距離的轉(zhuǎn)彎行程變成單次S型軌道和電動平車相結(jié)合的L型運送行程，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
項目運行初期水量較少，生化與膜池風(fēng)機較難與處理水量進行匹配，經(jīng)常出現(xiàn)1臺風(fēng)機全開風(fēng)量不足，兩臺風(fēng)機全開又風(fēng)量富裕問題。在實際運行中，鑒于生化風(fēng)機的風(fēng)壓高于膜系統(tǒng)的風(fēng)壓，加之兩者同為多級離心風(fēng)機，在運行中將兩者的出風(fēng)管路進行連通，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)純水設(shè)備。進而降低了風(fēng)機開啟的總臺數(shù)，運行上更為靈活，可節(jié)省3%～5%的運行能耗。實驗室純水設(shè)備
3.3 補足空位提高單系列產(chǎn)水量
當(dāng)處理水量達到設(shè)計規(guī)模的0.5～0.7倍時，水廠運行起來難度較大，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)對水量沖擊。在實際運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，進而提升了水量應(yīng)對空間，節(jié)省了運行能耗。
3.4 卸藥由箱體內(nèi)移至箱體外
由于運輸及勞動力成本的提高，現(xiàn)在的藥液大多以液體大罐運輸，該重型車在箱體內(nèi)的行動不便。若是卸藥口置于箱體內(nèi)，勢必比較麻煩。項目在建設(shè)中與設(shè)計院協(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)計中的臭氧催化氧化作為應(yīng)急處理設(shè)施。
（2）實際運行中通過膜組器起吊S型軌道與電動平車接力、好氧池曝氣及膜池吹掃出風(fēng)管連通等措施實現(xiàn)運行效率的提高及節(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、補足膜池空位提升單系列水量等措施實現(xiàn)了管理及運行的便利。
（3）MBR運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行問題還需進一步探討及運行中摸索。蘇州皙全皙全純水設(shè)備公司可根據(jù)客戶要求制作各種流量的純水設(shè)備，實驗室純水設(shè)備,GMP醫(yī)用純化水設(shè)備，半導(dǎo)體超純水設(shè)備。
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