北小河污水處理廠改擴建及再生水利用工程介紹_圖文

1、全國給水排水技術信息網(wǎng)2009年年會論文集北小河污水處理廠改擴建及再生水利用工程介紹 李藝 李振川(北京市市政工程設計研究總院,北京100082摘要北小河污水處理廠擴建系統(tǒng)建設規(guī)模6萬m 3/d,采用MBR工藝處理城市污水,為目前國內(nèi)最 大規(guī)模的工程應用。該工藝適用于工程用地緊張的改造和新建項目,MBR工藝處理后出水直接達到回用標 準、出水水質(zhì)優(yōu)異,項目具有創(chuàng)新性和示范作用。關鍵詞 北小河污水處理廠MBR工藝再生水1工程簡介北小河污水處理廠位于北京市朝陽區(qū)北小河北 岸,最早建于1990年,處理規(guī)模4萬m3/d,采用 傳統(tǒng)活性污泥法,并對污泥進行消化,工程占地 6.07公頃。2006年7月北小河

2、污水處理廠改擴建及 再生水利用工程開工建設,工程總規(guī)模lO萬m3/d, 總流域面積109.3km2。工程內(nèi)容分為兩部分:(1 擴建6萬m3/d污水處理設施采用璐R工藝,出水一 次達到回用要求,其中l(wèi)萬m3/d的出水再經(jīng)過反滲 透深度處理成為高品質(zhì)再生水,直接供給奧運公園 水體補水及場館雜用。(2現(xiàn)狀4萬m3/d污水處理 設施改造,出水排入北小河。擴建6萬m3/d污水處 理設施于2008年7月建成投產(chǎn),根據(jù)工期安排,4萬m3/d改造工作的土建部分目前沒有實施。以下重 點介紹擴建6萬m3/d污水處理設施。表2出水水質(zhì)標準項目 水質(zhì)標準濁度/N11J 0溶解性總固體(mg/L 】ooOBOD5(mg

3、/L 10氨氨(mg/L lO總余氯/(mg幾 管網(wǎng)末端O.2水,由于國家現(xiàn)在還沒有相應的體育場館再生水水 質(zhì)標準,高品質(zhì)再生水水質(zhì)暫參照地表水環(huán)境質(zhì) 量標準(GB38382002中類水體的主要標準(除 TN外。2水質(zhì)標準3處理工藝2.1進水水質(zhì)標準表1進水水質(zhì)標準項目 進水標準(mg/L五日生化需氧量BoDs 280化學需氧量c0Dcr 550懸浮物SS 340氨氮NH.-N 45總氮TN 65總磷TP lO2.2出水水質(zhì)標準擴建規(guī)模6萬m3/d污水處理設施出水一次達 到城市雜用水水質(zhì)標準。其中5萬m3/d出水排入城 市再生水管網(wǎng),執(zhí)行城市污水再生利用城市雜用 水水質(zhì)(GB/T 189202

4、002標準中車輛沖洗水質(zhì) 要求:54流域范圍內(nèi)污水首先進入污水廠提升泵房的集 水池,經(jīng)過間隙8蚴格柵后由提升泵提升至曝氣沉 砂池,然后分別進入4萬m3/d改造系統(tǒng)及6萬m3/d 的擴建系統(tǒng)。進入擴建系統(tǒng)的污水經(jīng)孔徑1mm的細 格柵后進入MBR池,經(jīng)紫外線消毒后其中5萬m3/d 進入清水池,臭氧脫色后通過配水泵房輸送至廠外 再生水利用管網(wǎng)向用戶供水。另外1萬m3/d出水進 入反滲透膜設備處理,高品質(zhì)再生水出水進入獨立 的清水池經(jīng)水泵提升輸送至奧運公園。3_翔格櫥H改造A:o生物池H二沉池H紫外消毒亟礬亟匭匭 h藉N麗麗圖l北小河污水處理廠改擴建及再生水利用工程工藝流程 圖4主要設計參數(shù)4.1臨R

5、系統(tǒng)管 水 同 生 管 再 水質(zhì)生口再高_f+配永井全國給水排水技術信息網(wǎng)2009年年會論文集4.I.1預處理系統(tǒng)預處匿甏掃三要由提升泵前8徹格柵、曝氣沉砂池 及篩孔直徑】砌轉(zhuǎn)鼓式細格柵組成,攔緋中較大雜質(zhì)、 砂粒及纖維毛發(fā)等,確保后續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。4.1.2船R生物池船R生物池主要由厭氧池、缺氧池、變化區(qū)、好 氧池組成。生物池分為4系列,每系列均可獨立運行。 變化區(qū)內(nèi)同時安裝潛水推進器和曝氣頭,可以根據(jù) 進水水質(zhì)、處理效果、季節(jié)變化以及出水水質(zhì)需求, 轉(zhuǎn)換為缺氧區(qū)或好氧區(qū)。主要設計參數(shù)如下表:表3設計參數(shù)MBR生物池厭氧段停留時間 hr 1.5怊R生物池缺氧段停留時間 hr 3.88.6(

6、含變化MBR生物池好氧段停留時間 hr區(qū)KgBOD5/KgMBR生物池污泥負荷 0.067MLSS.d總SRT days 17缺氧池至厭氧池回流比 100%50096(變頻調(diào)好氧池至缺氧池回流比節(jié)循環(huán)比 500%厭氧池混合液濃度 mg幾 36504200缺氧池和變化區(qū)混合液濃度 mg/L 67007700好氧池混合液濃度MLSS mg/L 80009200剩余污泥濃度(膜池內(nèi)污泥濃度mg幾 loooo11500剩余污泥量 t/d 16,54.1.3膜系統(tǒng)膜系統(tǒng)共8個膜池,每個膜池設計安裝38個膜組 件,預留4個膜組件位置。每個膜組件內(nèi)裝16個 MEMCOR的B30R膜元件(PVDF中空纖維膜,

7、單個元 件的膜面積為37.6m2。設計通量如下:表4設計通量名義通量 實際通量項目(L/f.h (L/m:.h60000m3/d 13.714.8峰值(3250m3/h 17.819.3每個膜池對應1臺柱塞閥、1套混合液分配管 和l臺透過液泵,透過液泵單臺泵流量Q:442m3/h, 揚程H=10.4m。整個膜系統(tǒng)安裝2臺清洗水泵、2臺中和水泵、 55 2臺膜池清空泵、4臺剩余污泥泵:安裝2臺空壓機、 配套冷干機及相應的過濾器和儲罐;膜系統(tǒng)配套的 擦洗鼓風機4用l備,單臺風量為Q=228m3/min, 升壓35Kpa。膜系統(tǒng)運行一段時間后還需要進行化學清洗。 膜系統(tǒng)的加藥裝置包括次氯酸鈉加藥裝置

8、、檸檬酸 加藥裝置、亞硫酸氫鈉加藥裝置、氫氧化鈉加藥裝 置?；瘜W清洗有兩種方式:維護性清洗和恢復性清 洗。維護性清洗(Mc:清洗持續(xù)時間較短,采用較 低的化學藥品濃度、清洗頻率較高。其目的在于保 持膜的透水性和延長恢復性清洗周期。維護性清洗 間隔為12個星期,清洗采用的藥劑為次氯酸鈉。 恢復性清洗(CIP:清洗持續(xù)時間比維護性清 洗長、采用化學藥品濃度較高,清洗頻率較低。其 目的在于恢復膜的透水性。每3個月采用次氯酸鈉 進行一次恢復性清洗,每6個月采用檸檬酸進行一 次恢復性清洗?；謴托郧逑磿r產(chǎn)生的廢液均輸送到 中和系統(tǒng)。維護性清洗和恢復性清洗的周期均可在實際運 行中根據(jù)膜的污堵情況進行調(diào)節(jié)。4

9、.2R0系統(tǒng)RO系統(tǒng)共設有3套,采用一級二段式,每套系 統(tǒng)的膜壓力容器排列方式為24:12,共36只壓力容 器,每只壓力容器內(nèi)裝6支反滲透膜,每套系統(tǒng)共 有216支反滲透膜。每套RO系統(tǒng)對應1臺RO原水提升泵(過濾加 壓泵、l臺保安過濾器、l臺RO高壓泵。R0原水 提升泵單臺泵流量Q=170m3/h,揚程H=46m;保安過 濾器單臺流量為167m3/h,過濾精度為5u m;RO 高壓泵單臺泵流量Q=170m3/h,揚程H=130m。 RO系統(tǒng)中包括化學清洗系統(tǒng),安裝2臺清洗水 泵、1臺清洗過濾器及1個清洗水箱。膜系統(tǒng)的加藥裝置包括氫氧化鈉投加系統(tǒng)、還 原劑投加系統(tǒng)以及阻垢劑投加系統(tǒng)。在進水中添

10、加阻垢劑,防止被截留在膜表面的 形成硬垢,投加還原劑消除原水中的余氯;在出水 處投加氫氧化鈉調(diào)整水的PH。R0系統(tǒng)根據(jù)在線壓力及電導率監(jiān)測值決定是 否需要進行化學清洗。根據(jù)污染物的不同,可以采 用EDTA、檸檬酸、鹽酸等藥劑進行清洗。正常情況 下,清洗周期為3月左右進行一次,試運行時設定為 1個月一次,每次浸泡、循環(huán)12小時。5進出水水質(zhì)分析及處理效果評價北小河污水處理廠6萬m3/d擴建系統(tǒng)2008年 4月通水進行試運轉(zhuǎn)階段,同年7月開始正式運轉(zhuǎn)。 在調(diào)試運行階段,根據(jù)性能測試報告,各種設備 運轉(zhuǎn)達到了技術指標要求,系統(tǒng)運行正常,出水水全國給水排水技術信息網(wǎng)2009年年會論文集質(zhì)穩(wěn)定,基本沒有

11、出現(xiàn)任何故障。截至2009年1月,經(jīng)過7個月的運行,出水水質(zhì)良好,達到設計 目標。5.1進水水質(zhì)分析.根據(jù)北小河污水廠2008年1月至2009年1月監(jiān)測 分析,進水水質(zhì)月平均值分別為:BODs:167 29lmg/L;COD:36l618mg/L,SS:208498mg/L, TKN:47.578.5mg/L,TP:4.68.3冊g/L基本符合 本工程設計的進水水質(zhì)指標。5.2MBR系統(tǒng)處理效果評價5.2.1濁度、懸浮性固體自2008年7月擴建系統(tǒng)投入運行后,她R系統(tǒng) 出水濁度月平均值1.022.95NTU,在線濁度儀檢 測姍R出水濁度<0.2NTU;SS月平均值<5 7.5mg/

12、L。膜系統(tǒng)對水中懸浮固體有良好的截留效 果。圖2濁度 圖3Ss5.2.2BOD5、COD污水廠進水BoD;的月平均值167291mg幾左 右,出水僅為<26。8mg/L,姍R系統(tǒng)對B去除 率達96%以上。進水COD的月平均值36l618mg/L 左右,出水為20.935.5mg/L。MBR系統(tǒng)對CoD去 除率達92%以上。圖4BoD5圖5COD從上圖中處理效果可知,船R工藝將膜過濾系 統(tǒng)應用于二級生物處理系統(tǒng),代替沉淀池,進行泥 水分離,能夠提高生物系統(tǒng)的污泥濃度,進一步加 強生物處理效果,出水生化指標優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥 法出水水質(zhì)。 5.2.3總氮、及氨氮指標北小河擴建工程鵬R系統(tǒng)運行7

13、個月,污水廠 進水TKN的月平均值47.578.5mg/L左右,出水 TN:9.6515.2mg/L,出水NH4一N:0.291.32mg/L, 出水TN平均值=13.47mg/L,基本可以滿足< 15mg/L。但隨著水溫的下降以及進水TN的上升,出 水TN的去除效果較之夏季有比較明顯的下降。因此 她R系統(tǒng)出水TN達標與否受水溫、原水碳源、進水 TN等外部因素影響較大,其中水溫對反硝化速率影 響較為明顯,從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看,當水溫低于18時, MBR系統(tǒng)脫氮效率降低較明顯。.;:-:=jP-_l-TN實測值 10:一卜t嘿 再阢1咀 l一一級A標摧 0毒'1一TTTr一“名筍護苫z言

14、口2寫圖6NH4+一Ni 手 三三三三三三承墨喜翟纂l l f一一一/o!壘=魚!型:一:!設計出水 ; h士扣扣毛z§。§h§圖7從上圖中處理效果可知,把R運行期間(包括 冬季11月1月NH;+N出水月均值均低于設計水 水質(zhì)1.5mg/L,可見皿R出水水質(zhì)可以穩(wěn)定地達到 設計出水水質(zhì)要求。5.2.4磷污水廠進水TP的月平均值4.568.28mg/L左 右,出水為0.0860.406mg/L,去除率達92%以上。 船R工藝采用生物除磷輔助化學除磷,采用聚合氯 化鋁作為化學除磷藥劑TP去除效率較高。圖8全國給水捧水技術信自周2009年年舍睦文集 525其它 62藥齊

15、玎消耗船R的膜過濾系統(tǒng)不能去除水中的溶解物質(zhì), 因此對于色度的去除能力有限,出承色度能夠達到 30度以下標準。但是由于水中的溶解性物質(zhì)會吸附 于水中的顆粒物質(zhì)上,隨著顆粒物質(zhì)被膜截留,衄R 系統(tǒng)能夠去除部分溶解性物質(zhì)。53Ro系統(tǒng)處理效果評價經(jīng)過反滲透系統(tǒng)處理后,出水中各項指標除總 氮外,可以達到地表水環(huán)境質(zhì)量標準 (GB3838-2002中類水體的主要指標要求。根據(jù) 性能測試報告,R。系統(tǒng)產(chǎn)水率保持在7器,脫鹽幸 達到9辨以上。圈954臭氧脫色處理效果評價雌R池出水色度在2530度之間,雖然滿足再 生水出水水質(zhì)要求,但與正常天然水體比較,出水 的黃色比較明顯,將其放入無天然補給水源的水體 (

16、湖泊、河流.感官效果不佳。投加臭氧氧化后(投 加比例控制在5g/L咀下,臭氧可氧化水中的有機 物,使難降解有機物斷鏈、開環(huán),很好地改善感官 性狀指標,出水色度能夠控制在L5以下。6運行消耗61電耗根據(jù)中標設備資料功能保證和衄R系統(tǒng)性能測 試報告,電耗系統(tǒng)為;“￥“藥劑消耗主要包括除磷、膜化學清洗、消毒劑 投加等。衰6葡荊消耗7主要技術特點7l落實科技奧運理念,采用先進工藝拄術,污永 處理后直接選到再生水標準膜生物反應器(耶R是目前水處理領域中先進 的處理技術,將生物降解作用和膜的高效分離技術 溶于一體,咀膜組件取代傳統(tǒng)工藝的二沉池,實現(xiàn) 固液分離。與傳統(tǒng)的生物水處理技術相比,船R工 藝具有咀下

17、主要特點:高效進行固液分離:惦R工藝不需要二沉池. 膜分離出水濁度小于l,在生物反應和膜過濾的 作用下,出水直接達到再生水質(zhì)標準。生物池內(nèi)污泥濃度高、耐沖擊負荷:膜的高教 分離技術使生物處理系統(tǒng)設計不受沉淀池對污泥沉 降特性要求的限制,提高了生物池的活性污泥濃度, 在去除等量污染物的前提下,可減小生物他的窖積。 泥齡較長;膜分離使污水中的大分子難降解污 染物在生物池內(nèi)有足眵的停留時間,從而極大地提 高了難降解有機物的降解效率。生物池保持高容積 負荷、低污泥負荷、較長泥齡的條件運行。設備緊湊、占地面積小。實現(xiàn)自動控制、運行 營理簡單。70采用反滲透(腫技術,生產(chǎn)高品質(zhì)再生水 反滲透膜工藝利用半透

18、膜兩側(cè)的壓力差去除水全國給水排水技術信息網(wǎng)2009年年會論文集中的鹽類和低分子物質(zhì),截流物包括無機鹽、糖類、 氨基酸、BOD、COD等。她R生物池出水經(jīng)R0工藝處理后生產(chǎn)的再生水 水質(zhì)優(yōu)異,是傳統(tǒng)處理工藝所不能達到的。該工藝 受進水水質(zhì)的影響小,工藝系統(tǒng)設計嚴密、可靠, 在線監(jiān)測及控制手段先進,可提供安全、衛(wèi)生、穩(wěn) 定的供水保障,消除了用戶對再生水的疑慮。反滲透膜采用芳香族聚酰胺復合材料抗污染 膜,提高了膜的抗污染性能,可延長膜的使用壽命, 節(jié)省頻繁更換膜的成本。7.3挖掘設施潛力、合理布局,在現(xiàn)狀4萬m3/d的 用地范圍內(nèi)完成10萬m3/d改擴建工程北小河污水處理廠位于建設成熟的亞運村地 區(qū)

19、,處理廠周圍均為建成區(qū),不可能新增占地實施 北小河污水廠改擴建工程。建設期間需要確?，F(xiàn)狀 4萬m3/d處理設施正常運行,不能外排污水對周邊 環(huán)境造成不良影響,設計和實施難度大。通過選擇 先進的處理工藝、新型設備和改造現(xiàn)有構筑物,在 現(xiàn)狀5.8公頃占地條件下,完成了總規(guī)模10萬m3/d 的改擴建工程,其中6萬m3/d出水直接達到再生水 回用標準,節(jié)約了土地資源。8社會環(huán)境效益北小河污水處理廠改擴建工程建成后,可全面 解決奧林匹克公園及流域范圍內(nèi)污水處理,確保該 地區(qū)的水環(huán)境質(zhì)量。每年可生產(chǎn)1800萬m3再生水 及360萬m3高品質(zhì)再生水,用于景觀水體補充水源、 綠化等用途,節(jié)約清潔水資源。高品質(zhì)再生