高碑店污水處理廠一期工程出水水質(zhì)改造工程工藝設(shè)計(jì)

摘要：為配合北京市關(guān)于污水處理后作為水資源再利用戰(zhàn)略方針的實(shí)施,高碑店污水處理廠一技術(shù)改造，控制氮、磷的排放指標(biāo)，使之適應(yīng)于目前高碑店湖及第一熱電廠冷卻水使用要求。關(guān)鍵詞:高碑店污水處理廠曝氣池倒置型a2/o工藝污泥1.前言為配合北京市關(guān)于污水處理后作為水資源再利用戰(zhàn)略方針的實(shí)施，高碑店污水處理廠一期工程進(jìn)一步實(shí)施工藝技術(shù)改造,控制氮、磷的排放指標(biāo)，使之適應(yīng)于目前高碑店湖及第一熱電廠冷卻水使用要求。其工藝技術(shù)改造工程可分兩步。第一步滿足或優(yōu)于高碑店湖目前湖水水質(zhì)。第二步是隨著北京市工農(nóng)業(yè)的發(fā)展及沿河污水排放控制的實(shí)施,高碑店湖水質(zhì)將逐年好轉(zhuǎn)，直至達(dá)到國(guó)家四類(lèi)水體水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，屆時(shí)高碑店污水處理廠實(shí)行第二步改造,使之滿足排入高碑店湖水四類(lèi)水質(zhì)的要求.2.高碑店污水處理廠現(xiàn)況高碑店污水處理廠是目前我國(guó)最大的污水處理廠，一期工程已于1993年10月24日竣工投產(chǎn)，一期工程處理能力50萬(wàn)噸/日。二期工程投產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)后，處理能力達(dá)100萬(wàn)噸／日。高碑店污水處理廠污水系統(tǒng)流域面積96平方公里，服務(wù)人口240萬(wàn)人，匯集北京市城區(qū)的大部分生活污水、東郊工業(yè)區(qū)、使館區(qū)和化工路的全部污水。該污水處理廠采用前置缺氧段活性污泥法工藝,即在推流式曝氣池前端設(shè)置缺氧段,其目的是改善污泥性質(zhì)，防止污泥膨脹。污水處理工藝流程如下圖所示:目前高碑店污水處理廠一、二期工程的二級(jí)出水直接排入通惠河下游，除約5500萬(wàn)噸/年用于農(nóng)業(yè)灌溉外，剩余的每年超過(guò)2億噸處理出水還沒(méi)有得到利用。但隨著污水資源化工程的實(shí)施，一期工程47萬(wàn)噸/日的處理出水將通過(guò)"水資源化再利用工程"的泵站輸送至高碑店湖及再利用管網(wǎng),作為北京第一熱電廠、東郊工業(yè)區(qū)的循環(huán)冷卻水水源及其它市政雜用水,因此對(duì)高碑店污水處理廠的二級(jí)出水水質(zhì)提出了更高的要求(二期工程的出水部分已作為華能熱電廠冷卻水補(bǔ)充水的水源)。3.改造規(guī)模及處理程度4.1改造規(guī)模改造規(guī)模為50萬(wàn)噸／日，即對(duì)高碑店污水處理廠一期工程(50萬(wàn)噸／日)進(jìn)行改造.5.2處理程度本改造工程的出水水質(zhì)目標(biāo)分兩步進(jìn)行。第一步:改造后，使高碑店污水處理廠二級(jí)處理出水水質(zhì)優(yōu)于目前第一熱電廠冷卻水取水水源-高碑店湖湖水水質(zhì).根據(jù)排水公司提供數(shù)據(jù),其水質(zhì)對(duì)比如下表。第二步：隨著北京市污水管網(wǎng)的完善及沿河污水排放控制的實(shí)施，高碑店湖湖水水質(zhì)將逐年好轉(zhuǎn),直至達(dá)到國(guó)家四類(lèi)水體的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn).屆時(shí)，將對(duì)高碑店污水處理廠出水進(jìn)行進(jìn)一步工藝改造，使50萬(wàn)噸/日的出水滿足高碑店湖四類(lèi)水體的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。本改造工程只進(jìn)行第一步改造bod(mg/l)cod(mg／l)總磷(mg/l)氨氮(mg/l)店湖12.11.311.7現(xiàn)況高碑店污水廠總進(jìn)水12930.7現(xiàn)況高碑店污水廠二級(jí)處理出水1147.227.2改造后高碑店污水廠二級(jí)出水要求10401.5~1.0＊10水質(zhì)6300.2tkn2注：*如果進(jìn)水磷濃度在5毫克/升左右，出水亦可達(dá)到1毫克／升左右從上面水質(zhì)對(duì)比表可以看出，現(xiàn)況高碑店污水處理廠二級(jí)出水水質(zhì)與高碑店湖水質(zhì)的主要差別是總磷,氨氮不是主要問(wèn)題(上表中二級(jí)出水氨氮27．2毫克/升，因運(yùn)行鼓風(fēng)量不夠,溶解氧較低，未達(dá)到硝化程度所致),只要加大曝氣量，現(xiàn)有曝氣池的處理能力可達(dá)到70%左右硝化程度,出水氨氮滿足要求。4工藝方案在確定本工藝方案過(guò)程中,吸取了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的除磷技術(shù),并咨詢了美國(guó)加州大學(xué)伯克立分校的davidjenkins教授,最后確定了如下工藝改造方案。4。1污水處理系統(tǒng)生物法除磷改造方案一般來(lái)說(shuō),生物除磷只能去除60％~80%，對(duì)于高碑店污水處理廠只靠生物法使磷降至1毫克/升比較困難.要保證較高的穩(wěn)定的除磷效果，又盡量降低運(yùn)行成本，只有采用生物除磷與化學(xué)除磷相結(jié)合的方法?；瘜W(xué)除磷是起輔助和把關(guān)作用。全部污水量化學(xué)法除磷,運(yùn)行費(fèi)較慮生物法除磷。4。1.1將曝氣池改造為倒置型a2/o工藝污水生物除磷技術(shù)的發(fā)展起源于生物超量除磷現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。污水生物除磷就是利用活性污泥中聚磷菌的超量磷吸收現(xiàn)象,即微生物吸收的磷量超過(guò)微生物正常生長(zhǎng)所需要的磷量,通過(guò)污水生物處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改進(jìn)或運(yùn)行方式的改變,使細(xì)胞含磷量相當(dāng)高的細(xì)菌群體能在處理系統(tǒng)的基質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)。在污水生物除磷工藝流程中都包含厭氧段和好氧段,使進(jìn)入剩余污泥的含磷量增大，處理出水的磷濃度明顯降低。最基本的生物除磷工藝為厭氧-好氧活性污泥法(a/o法),這種工藝是使污水和活性污泥混合后依次經(jīng)過(guò)厭氧和好氧區(qū).其原理是在厭氧區(qū)中,污泥中的細(xì)菌將儲(chǔ)藏在細(xì)胞內(nèi)的聚磷酸鹽進(jìn)行水解，釋放出正磷酸鹽和能量,這時(shí)厭氧區(qū)內(nèi)污水的bod5值降低，而磷含量升高。而在好氧區(qū)內(nèi)除磷菌又利用有機(jī)物氧化的能量,大量吸收混合液中的磷,以聚磷酸鹽的形式儲(chǔ)藏于體內(nèi)，水中的磷又轉(zhuǎn)移到污泥中,通過(guò)排除剩余污泥達(dá)到除磷的目的。同時(shí)在好氧區(qū)中有足夠的停留時(shí)間，使有機(jī)物進(jìn)一步被氧化降解，氨氮在硝化細(xì)菌的作用下大部分轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，一部分硝酸鹽氮隨處理后的出水流入水體,另一部分硝酸鹽氮通過(guò)污泥回流帶到缺氧區(qū)內(nèi)，在缺氧區(qū)內(nèi)首先將硝酸鹽氮去除后再進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)進(jìn)行磷的釋放,同時(shí)可提供氧，因此既達(dá)到部分脫氮的目的。進(jìn)而達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)接納水體,節(jié)省能耗。本改造工程工藝方案的特點(diǎn)是:設(shè)置缺氧區(qū)、厭氧區(qū)和好氧區(qū)，濃縮酸化池(利用原濃縮池)上清液進(jìn)入處理區(qū)，10%來(lái)水進(jìn)入缺氧區(qū),90%來(lái)水進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)。由于污水中碳、氮、磷比普遍較低,為了避免厭氧區(qū)中污泥濃度降低、增加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),以及避免回流硝酸鹽對(duì)生物除磷的不利影響，在厭氧區(qū)之前設(shè)缺氧區(qū),10%原水進(jìn)入缺氧區(qū),90%原水進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，初沉污泥經(jīng)濃縮酸化池后,上清液排入進(jìn)水泵房,與原水一同進(jìn)入曝氣池.活性污泥利用約10％進(jìn)水中的有機(jī)物、由濃縮酸化池而來(lái)的易降解的bod5去除回流污泥中的硝態(tài)氮的氧,消除了硝態(tài)氮對(duì)后續(xù)厭氧區(qū)的不利影響,從而保證厭氧區(qū)的穩(wěn)定物除磷效原曝氣池1/12為厭氧區(qū)，其余為好氧。改造后將原池2／9改為缺氧區(qū)及厭氧區(qū)。其中缺氧區(qū)為30分鐘(按100％污泥回流量的實(shí)際停留時(shí)間計(jì)),長(zhǎng)度為17米．厭氧區(qū)為45分鐘(按100%污泥回流量的實(shí)際停留時(shí)間計(jì)。不計(jì)污泥回流的名義停留時(shí)間為1.5小時(shí))，長(zhǎng)度為47米。其中在厭氧區(qū)進(jìn)水端分出一實(shí)際停留時(shí)間為15分鐘(按100%污泥回流計(jì))的強(qiáng)化吸附區(qū),長(zhǎng)度為15米。其余仍為好氧區(qū)(名義停留時(shí)間為7。25小時(shí))。見(jiàn)下圖(單位為毫米):4。2污泥處理系統(tǒng)改造方案4.2.1剩余污泥進(jìn)行機(jī)械濃縮在污水生物除磷工藝中，為防止使吸附在剩余污泥中的磷通過(guò)污泥處理上清液重新返回到污水中去，污泥系統(tǒng)要進(jìn)行改造.原流程為剩余污泥泵將剩余污泥提升至初沉池，與初沉污泥共沉,其混合污泥再進(jìn)污泥濃縮池，濃縮后，消化、脫水.因濃縮池停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，處于厭氧狀態(tài)，磷又被釋放出來(lái),回到污水處理系統(tǒng)中,達(dá)不到除磷目的。所以,必須對(duì)原污泥系統(tǒng)進(jìn)行改該方案是將剩余污泥與初沉污泥分別處理，初沉污泥仍進(jìn)現(xiàn)有濃縮池,并將濃縮池改造,使之做為濃縮酸化池,將其產(chǎn)生的易生物降解的bod投加到曝氣池，增加碳源，有利于磷的去除和反硝化的進(jìn)行。剩余污泥則單獨(dú)進(jìn)行機(jī)械濃縮。由于濃縮時(shí)間短,此時(shí)磷不會(huì)從污泥中釋放4。2.2消化池上清液、脫水機(jī)濾液處理方案剩余污泥(含水率約99.5％)采用機(jī)械濃縮，污泥體積均約為1000噸／日(含水率約94％)。為充分利用原有消化池,并達(dá)到污泥穩(wěn)定和資源化目的,故將機(jī)械濃縮后剩余污泥與經(jīng)過(guò)濃縮池重力濃縮的初沉污泥一起送入消化池及脫水機(jī)房消化和脫水.由于厭氧狀態(tài)下,污泥中的磷還會(huì)釋放出來(lái),必須采取相應(yīng)的處理措施。該污泥經(jīng)過(guò)消化、脫水后,大約有800噸/日的污水排出。如果包括初沉池污泥進(jìn)入消化池消化、脫水后排出的污水約為1800噸／日．再加上脫水機(jī)濾帶沖洗水量,總計(jì)大約3000噸／日的含磷污液排出。該部分含磷廢水如再返回污水處理系統(tǒng),將會(huì)增加進(jìn)水中磷的濃度，達(dá)不到預(yù)期除磷效果。為此決定將消化池上清液、脫水機(jī)濾液進(jìn)行化學(xué)法除磷。通過(guò)鐵鹽和石灰法比較后,采用石灰法。石灰法化學(xué)除磷所需石灰量與磷的含量關(guān)系不大,而只與污水的堿度有關(guān)，因?yàn)榱u基磷灰石的溶解度隨ph的增加而迅速降低.所以,隨ph的增加而促進(jìn)磷酸鹽的去除.ph＆9．5時(shí)，全部磷酸鹽均能轉(zhuǎn)化為非溶解性磷酸鹽。初步按投加4000毫克/升的生石灰(ca(oh)2)計(jì),每天需投加石灰12噸左右。投加石灰的的主要設(shè)備有石灰貯存罐、石灰投料器、石灰消解器、石灰漿貯存池及攪拌設(shè)備、除塵設(shè)備，機(jī)械攪拌加速澄清池及攪拌設(shè)備,助沉劑貯存及投料設(shè)備，中和沉淀池及刮渣設(shè)備,石灰、石灰渣的輸送及運(yùn)輸設(shè)備等。由于水中ph值&9.5，所以還必須再碳酸化。本工藝?yán)靡延姓託獍l(fā)電機(jī)排放的煙道氣中的二氧化碳進(jìn)行中和.石灰法除磷效果較好,并能