鄭州市馬頭崗污水處理廠

1、鄭州市馬頭崗污水處理廠UCT工藝的設(shè)計1、工程概況鄭州市馬頭崗污水處理廠是鄭州市繼王新莊污水處理廠、五龍口污水處理廠后的第三座污水處理廠。近期(2010年)設(shè)計規(guī)模30萬m3/d，污水總變化系數(shù)K=1.3，遠期設(shè)計規(guī)模60萬m3/d，服務(wù)面積約92. 3km2。本次設(shè)計只考慮近期，預(yù)留遠期用地。目前一期工程正在建設(shè)中。鄭州市位于淮河流域上游，上游對于淮河的污染影響著整個淮河流域的水環(huán)境質(zhì)量。馬頭崗污水處理廠的二級出水直接排放到賈魯河，賈魯河是淮河的二級支流，其水體經(jīng)沙穎河流入淮河。因此，馬頭崗污水處理廠的建設(shè)對改善淮河水質(zhì)有著重要的意義。2、工程設(shè)計2.1 工藝的選擇馬頭崗污水處理廠的出水水質(zhì)

2、在滿足城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準( GB 18918-2002) 二級標準的基礎(chǔ)上，結(jié)合國家淮河流域污染治理的需要適當(dāng)提高。具體進出水指標及排放標準見表1。表1 設(shè)計進出水水質(zhì)及相關(guān)標準C/N、C/P的比值是影響生物除磷脫氮的重要因素。一般來講，只有C/N4時反硝化才能正常運行；生物除磷工藝，要求C/P20。在普通A2/O工藝中，回流污泥中的硝態(tài)氮會優(yōu)先奪取污水中易降解的有機物，對生物除磷造成不利影響。本工程進水C/P=31.4、C/N=2.75，碳源略顯不足。尤其在設(shè)置初沉池的情況下，進入二級處理的C/P比值將進一步降低。對于污水C/P比值低的情況，有機物易降解組分本來就不多，這時回流污泥

3、中的硝態(tài)氮對除磷的干擾就越發(fā)突出，因此降低回流污泥對除磷的影響成為選擇處理工藝的一個關(guān)鍵。而UCT工藝恰恰能很好地解決這一矛盾。所以經(jīng)過工藝比選最終決定采用UCT處理工藝。UCT工藝是A2/O工藝的變種，更好地解決了硝態(tài)氮對除磷的不利影響，特別是對于C/N、C/P比值不高的污水，更能顯示工藝的優(yōu)越性。其工藝流程見圖1 。圖1 馬頭崗污水處理廠工藝流程2.2 各單元設(shè)計參數(shù) 粗格柵及進水提升泵房進水提升泵房由進水前池和集水池組成。進水管為d 2400mm的混凝土管，在提升泵房的總?cè)肟谔幵O(shè)置一矩形速閉閘，在廠內(nèi)兩路電源發(fā)生故障時，可以靠重力自動關(guān)閉。在進水前池內(nèi)設(shè)置了6道柵條間隙為20mm、柵寬為

4、1.5m的鋼絲繩牽引式格柵除污機。在集水池內(nèi)設(shè)置進水提升泵，提升泵采用潛水排污泵，共設(shè)7臺潛水泵(5用2備，其中1臺庫房備用，土建設(shè)計為6個泵位) 。 細格柵、沉砂池、進水計量槽細格柵采用轉(zhuǎn)鼓細格柵，共設(shè)置7套，轉(zhuǎn)鼓直徑1.8m，柵條間距6mm。沉砂池采用比氏旋流沉砂池，共設(shè)置4座，直徑均為6m，停留時間58s。當(dāng)其中1座發(fā)生故障時，其余3座可保證承擔(dān)全部負荷，停留時間為43s。提砂采用氣提的方式，羅茨鼓風(fēng)機和砂水分離器的配置采用與沉砂池一對一的布置方式。另外在沉砂池出砂管與砂水分離器之間設(shè)置氣液隔離罐，利于砂水分離。進水計量設(shè)置4條巴氏計量槽，單座喉口寬1m，設(shè)置超聲波流量計計量。為提高計量

5、精度，選用成品玻璃鋼材質(zhì)作為流槽。 初沉池全廠共設(shè)4座直徑40m的中心進水、周邊出水的輻流式沉淀池。表面水力負荷為3.23m3/(m2·h)，停留時間1.24h，池邊有效水深4.3m，超高0.3m。采用單條集水渠雙側(cè)三角堰出水，在內(nèi)側(cè)設(shè)置浮渣擋板和浮渣斗。刮泥機為半橋式周邊傳動刮泥機，單機功率4kW。 UCT反應(yīng)池考慮馬頭崗污水處理廠收水系統(tǒng)內(nèi)的實際污水量已經(jīng)接近設(shè)計規(guī)模，故反應(yīng)池按36萬m3/d規(guī)模進行校核設(shè)計。全廠設(shè)4組UCT反應(yīng)池，厭氧池總池容36480m3，缺氧池總池容39600m3，好氧池總池容153400m3(其中機動段為28950m3)，總池容為229480m3。設(shè)計產(chǎn)

6、泥系數(shù)0.91，缺氧池和好氧池的MLSS為3g/L，厭氧池MLSS為1.8g/L，校核流量時泥齡12d(不包括厭氧泥齡)，其中缺氧泥齡為2.4d，好氧泥齡為9. 6 d。設(shè)計水溫12，有效水深6m。二沉污泥回流比50%100%，缺氧到厭氧的回流比為150%，好氧到缺氧的回流比為150%。全廠剩余污泥量為39585kg/d (30萬m3/d時)，校核流量時為47502 kg/d?？偣饬繛?10800 Nm3/h，校核流量時氣水比為7.61。單組反應(yīng)池設(shè)備設(shè)置如下：厭氧池和缺氧池為循環(huán)流池型，厭氧池內(nèi)設(shè)直徑2.2m的低速推進器8臺，單機功率3kW，缺氧池內(nèi)設(shè)直徑2.2m的低速推進器8臺，單機功率

7、4kW。好氧池為推流式池型，其中機動段安裝8套直徑650mm的高速攪拌器，單機功率5kW，安裝方向與水流方向相反，同時安裝橡膠膜微孔曝氣器1 757套，直徑300mm，單盤曝氣量3m3/h。好氧段中安裝剛玉微孔曝氣器9618套，直徑300mm，單盤曝氣量3m3/h。曝氣器采用漸減曝氣的布置方式。5個廊道大致比例為15%25%25%20%15%。其中好氧區(qū)每條廊道設(shè)置單獨的空氣管道，便于空氣量的細致調(diào)節(jié)，達到節(jié)能的效果。缺氧池到厭氧池的回流采用潛水軸流泵，設(shè)置3臺，單臺流量1875m3/h，揚程1 m，電機功率15kW。好氧池到缺氧池的回流也采用潛水軸流泵，設(shè)置3臺，單臺流量1875m3/h，揚

8、程1m，電機功率15kW。進水點設(shè)置了3處，外回流點設(shè)置2處，好氧回流點設(shè)置2處，所有多配水點的輸送均采用渠道的方式配水，設(shè)置配水可調(diào)堰，通過各堰門的不同組合，可調(diào)成不同功效的處理工藝。 鼓風(fēng)機房全廠設(shè)1座鼓風(fēng)機房，內(nèi)設(shè)8臺帶有隔音罩的單級高速離心鼓風(fēng)機(6用2備)，單機風(fēng)量20000Nm3/h，風(fēng)壓為0.72bar(1bar=0.1MPa)，電機功率500 kW。鼓風(fēng)機進氣的取風(fēng)口設(shè)計為高位取風(fēng)，距室外地面12m，同時每臺鼓風(fēng)機又設(shè)置了1套卷簾過濾器，過濾器的過氣量Q=25000m3/h，壓降小于0.02bar，功率0.55kW。鼓風(fēng)機采用油冷卻。設(shè)計在側(cè)墻設(shè)置了8套軸流風(fēng)機，在屋頂設(shè)置了4

9、套屋頂風(fēng)機，通過強制對流通風(fēng)的方式對室內(nèi)進行換風(fēng)。 污泥泵房全廠設(shè)4座回流、剩余污泥泵房，與反應(yīng)池一一對應(yīng)。每座泵房設(shè)4臺污泥回流泵，采用潛水軸流泵，單臺流量940m3/h，揚程6m，電機功率16kW。開啟2臺泵時，回流比為50%；3臺泵時，回流比為75%；啟4臺泵時，回流比為100%。每座泵房設(shè)1臺剩余污泥泵，采用潛污泵，單臺流量96m3/h，揚程14m，電機功率6kW。全廠冷備用1臺剩余污泥泵。在泵房前池內(nèi)設(shè)1臺潛水?dāng)嚢杵?，防止污泥沉淀，攪拌器的功率?kW，葉輪直徑400mm。 二沉池全廠設(shè)8座直徑為45m的二沉池，分為2組。采用周邊進水、周邊出水的輻流式沉淀池。表面水力負荷為1.28m

10、3/(m2·h)，池邊水深4.5m，超高0.5m。單條集水渠單側(cè)三角堰出水，在內(nèi)側(cè)設(shè)置浮渣擋板和浮渣斗。吸泥機為半橋式周邊傳動單管吸泥機，單機功率0.55kW。 消毒單元采用紫外消毒的方式，紫外線穿透率65%，有效劑量16000W·s/cm2 (燈管達到壽命末期時)。2條渠道，安裝2個模塊組，每個模塊組含有32個模塊，每個模塊8根燈管，共512根燈管。采用低壓高強紫外燈管，單根燈管的功率為250W。 出水計量采用管道計量的方式，d2200mm的管道，設(shè)置出水計量井1座，內(nèi)設(shè)可測非滿管流的超聲波流量計1套。2.3 污泥流程中各單元設(shè)計參數(shù)污泥處理的流程如下：污泥(含水率99.

11、2%)經(jīng)過機械濃縮后(含水率96%) 與初沉污泥(含水率96%) 混合，混合后的污泥(含水率96%) 經(jīng)消化池進行厭氧穩(wěn)定，消化后的污泥(含水率96.7%) 經(jīng)機械脫水后(含水率80%) 進入污泥儲罐集中裝車外運。全廠干污泥產(chǎn)量為92085kg/d。其中：泥52500kg/d，含水率為96%，體積為1312.5m3/d；余污泥39585kg/d，含水率為99.2%，體積為4948m3/d。 初沉污泥泵房初沉池的排泥方式為間歇排泥，單池每天排泥時間68h。全廠設(shè)置2座初沉污泥泵房，每座泵房對應(yīng)2座初沉池。每座泵房內(nèi)設(shè)兩臺污泥單螺桿泵( 1用1備)， 單臺流量108m3/h，出口壓力2kg/cm2

12、，電機功率15kW。 污泥濃縮脫水機房(1)濃縮系統(tǒng)。污泥濃縮采用5套螺壓式污泥濃縮機(4用1備)，單機處理量100 m3/h，每天工作16h，電機功率3.5kW。每套濃縮機分別配套1臺進料泵和1臺出料泵。進出料泵均選用單螺桿泵。進料泵單泵流量Q= 80100m3/h，出口壓力2kg/cm2，電機功率15kW。出料泵單泵流量Q=1520m3/h，出口壓力2kg/cm2，電機功率5.5kW。絮凝劑選用PAM，按4gPAM/kgDS計算，配藥濃度0.2%，藥液經(jīng)二次稀釋至0.1%。(2) 脫水系統(tǒng)。消化后的污泥脫水采用4套離心式污泥脫水機(3用1備)，單機處理量70m3/h，每天工作12h，電機功

13、率140kW。每套脫水機配套1臺進料泵。進料泵選用單螺桿泵，單泵流量Q=5080m3/h，出口壓力4kg/cm2，電機功率18.5kW。絮凝劑選用PAM，按5gPAM/kgDS計算，配藥濃度0.5%，藥液經(jīng)二次稀釋至0.1%。 污泥儲罐本工程共設(shè)4座鋼筋混凝土污泥儲罐，每天脫水后污泥(含水率80%)量約為350m3，停留時間24h，單座污泥儲罐體積為114m3。污泥儲罐下部泥斗斜壁水平傾角取55°。下設(shè)一直徑為1m的液壓刀閘，出料口距地高度為4m，污泥可直接裝車。 污泥消化系統(tǒng)污泥消化采用二級中溫消化，工作溫度為3335，攪拌采用沼氣攪拌方式。一級消化池加熱、攪拌；級消化池不加熱、攪

14、拌。全廠共設(shè)5座圓柱形消化池，其中4座一級消化池，1座二級消化池。一級消化池污泥停留時間為24d，二級消化池污泥停留時間為6d。單座消化池直徑31m，柱體高度18.5m，單池有效容積13800m3。污泥中有機物含量按60%計，有機物分解率按40%計算，每千克污泥產(chǎn)氣量取0.85m3(0.751.1)，平均產(chǎn)氣量18785m3/d，平均小時產(chǎn)氣量782.7m3/h；值產(chǎn)氣量26400m3/d，平均小時產(chǎn)氣量1100m3/h。沼氣利用優(yōu)先發(fā)電，發(fā)電余熱回收用于消化池的加熱，同時設(shè)置沼氣鍋爐，作為消化池加熱的備用熱源。當(dāng)發(fā)電的余熱不足以加熱消化池時(運行初期或冬季時，冬季產(chǎn)氣低、消化池耗熱量大) ，

15、調(diào)整發(fā)電機的運行臺數(shù)，啟動沼氣鍋爐，優(yōu)先保證消化池的加熱。沼氣發(fā)電依據(jù)就近使用原則，主要用于污泥濃縮脫水機房、污泥控制室內(nèi)的用電設(shè)備。全廠設(shè)置發(fā)電機4臺，單臺發(fā)電功率500kW，根據(jù)季節(jié)和產(chǎn)氣量調(diào)整發(fā)電機投產(chǎn)臺數(shù)。設(shè)置沼氣鍋爐4套(3用1備)，單套鍋爐1100kW(熱量)。沼氣利用見圖2。 圖2 污泥消化系統(tǒng)流程3、計特點(1)初沉池和二沉池的浮渣擋板水下部分大于等于300mm。有效防止柵渣從柵渣斗落入水時從水下進入集水槽，影響處理效果。(2)反應(yīng)池的優(yōu)化布置。UCT反應(yīng)池的幾何池型采用完全混合式和推流式相結(jié)合的流態(tài)布置。對于厭氧區(qū)和缺氧區(qū)采用完全混合循環(huán)流，對于機動區(qū)和好氧區(qū)采取推

16、流式。此種布局可有效避免厭氧區(qū)和缺氧區(qū)的沉泥問題，同時保證了混合攪拌的效果。(3)考慮進水SS較高，有必要設(shè)計初沉池，但考慮到初沉池的設(shè)置，勢必加劇進入反應(yīng)池的碳源不足，設(shè)計適當(dāng)縮短了沉淀時間，同時考慮超越初沉池的管道，必要時污水可超越初沉池直接進入反應(yīng)池。(4)同時根據(jù)水質(zhì)水量的變化，季節(jié)的不同可以調(diào)整為四種不同的處理工藝，從而保證在不同的環(huán)境條件下既有構(gòu)筑物能達到最佳的運行工況。在夏季水溫較高時，硝化及反硝化速率大大提高，可調(diào)整曝氣池的機動區(qū)作為缺氧區(qū)，使反硝化反應(yīng)更為徹底，降低出水總氮，避免二沉池污泥上浮。在冬季水溫低，可調(diào)整曝氣池的機動段作為好氧區(qū)，增加好氧區(qū)容積，使硝化更充分，保證出水水質(zhì)。運行工況的調(diào)節(jié)見表2。表2 不同工藝下的調(diào)節(jié)堰門的開啟狀態(tài)(5)污泥厭氧消化產(chǎn)生的沼氣全部利用，設(shè)計結(jié)合季節(jié)變化對沼氣產(chǎn)生的影響，制定冬、夏