太原中水补水技术试验方案

太原中水回用于景观补水技术试验方案上海立源水处理技术有限责任公司二零零九年七月太原中水回用于景观补水技术试验方案1、试验背景1.1 概述太原100000m3/d的市政污水处理厂，现出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002一级标准的A标准，根据当地规划，拟对本厂排水进一步处理，使达到景观用水水质标准，回用于景观湿地用水。根据用途及污水厂出水指标，重点是解决水中N、P两项指标。原则是在保障中水安全的前提下提供技术先进、运行稳定且低成本的方案，确保中水回用水质。1.2 试验原水水质指标根据城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002一级标准的A标准，其中影响回用的几项主要指标为： CODCr50mg/L BOD5 10mg/L NH3-N5（8）mg/L TP1mg/L1.3处理要求根据回用目标，本项目出水满足景观娱乐用水水质标准（GB12941-91）中的C类标准，即：CODMn10mg/L BOD58mg/LNH3-N0.5mg/L TP0.05mg/L2、试验目的及方案设计2.1试验目的（1）探寻技术先进、成熟，性能稳定技术方案；（2）确定最佳组合工艺路线及优化工艺参数，保证出水水质，并降低投资与运行成本；2.2试验方案设计根据原水水质特点及用水要求，我们确定选用以下工艺方案，并通过试验计算运行费用，从而确定最佳工艺组合方式。曝气生物滤池法及混凝沉淀法：曝气生物滤池+混凝沉淀（混凝沉淀+曝气生物滤池）A、试验构思：污水处理厂排水中仍含有一定量的有机物及氮磷物质-，在进一步生化反应过程中去除有机物并达到脱氮的目的，但因一级A标准的出水水质中可生物降解有机物浓度较低，常规生化工艺系统生物不易培养增殖，因此采用曝气生物滤池工艺，曝气生物滤池充分借鉴污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路,将生物降解与吸附过滤两种处理过程合并在同一单元反应器中。其处理有机物不仅依赖于生物氧化，利用滤料高比表面积带来的高浓度生物膜的氧化降解能力对污水进行快速净化，滤料粒径较小且呈压实状态，在生物膜及滤料之间生物絮体的吸附作用下，滤层可以吸附、截留污水中极大部分的悬浮物，存在显著的生物吸附和过滤作用，可去除粒径较大，可吸附去除一些可生化性不强的物质。曝气生物滤池进一步降解水中的有机物质及脱氮，同时去除水中悬浮颗粒。采用混凝沉淀法，投加铝盐或铁盐混凝剂形成磷酸盐沉淀物，通过沉淀方式达到磷的去除效果。A、工艺特点：（1）曝气生物滤池抗冲击负荷能力强，耐低温。运行经验表明，曝气生物滤池可在正常负荷23倍的短期冲击负荷下运行，而其出水水质变化很小。这一方面依赖于滤料的高比表面积，当外加有机负荷增加时，滤料表面的生物量可以快速增值；另一方面依赖于整体曝气生物滤池的缓冲能力。此外，生物曝气滤池一旦挂膜成功，可在610水温下运行，并具有较好的运行效果。特别适合于寒冷天气地区。具有生物氧化降解和截留SS的双重功能，节省了后续沉淀池 ( 二沉池 ) ；容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，所需基建投资少，出水水质好：运行能耗低，运行费用省。供气能耗在所有好氧生物处理的运行费用中占了相当的比例，曝气生物滤池工艺氧的传输利用效率很高，曝气量小，供氧动力消耗低。氧的利用效率可达2030。主要原理为： 因填料粒径很小，气泡在上升过程中，不断被切割成小气泡，加大了气液接触面积，加强了氧气的利用率。曝气量为传统活性污泥法的120，为氧化沟的16，为SBR的1413，在很大程度上节省了运行费用。曝气生物滤池水头损失较小，剩余污泥量少且容易处理，维护量很少，这都将保证运行费用较低采用自动化控制，易于管理。曝气生物滤池可采用完全自动化控制，管理非常简单。同时由于其本身的结构并不复杂，因而也无需庞杂的自控设备，更无需大量的人员技术培训。占地面积小，基建投资省。曝气生物滤池之后不设二次沉淀池，可省去二次沉淀池的占地和投资。曝气生物滤池占地面积仅为常规工艺的11015。处理负荷高、停留时间短，因而池容较小，基建投资比常规工艺节省至少2030。（2）V形一体化设备1）星形翼片隔板絮凝反应器对于常见的絮凝反应设备，主要是通过流道控制，改变水流方向和速率来进行絮凝过程的紊流控制，如复式隔板絮凝池、折板絮凝池等工艺。此类絮凝工艺中，很难对流体局部涡旋进行有效强化控制，涡旋的能量利用效率不高。同时，涡旋的空间分布难以控制。因此，絮凝反应效率较低，反应停留时间较长，设备能耗高，占地大，抗负荷冲击能力较差。在此基础上发展起来的，在反应池中增加导流机构的工艺，如格网絮凝池，虽然在一定程度上加强了涡旋的空间分布以及局部涡旋强化，但设备对涡旋强化控制缺乏有效性，并且对涡旋的局部强化控制及整体均匀分布控制很难同时达到满意的效果，设备对絮凝反应的紊流控制仍有很大的局限性，而且对于网格絮凝池，设备还存在易堵塞的问题。针对上述工艺存在的问题，基于同时进行紊流有效强化控制及涡旋空间均布控制的目的，立源研发了星形翼片隔板涡流絮凝技术。该技术基于后台阶流理论，在絮凝池流道中设置平行于流体流动方向的隔板及对称垂直于隔板的翼片结构，使流体在翼片前后形成前台阶紊流及后台阶紊流区即涡旋强化控制区，由此构成星形的翼片隔板涡旋控制结构。通过控制隔板与翼片的尺寸比对涡旋的强度、尺度进行强化控制并实现惯性力与剪切力的优化控制，实现了涡旋微观局部控制的有效性。由于翼片隔板为十字对称结构，流体流过翼片隔板控制区后，隔板两侧被分割的流体以及相邻隔板间同一流道的流体发生容并、干涉作用，加强了涡旋的宏观均布，由此通过控制翼片隔板单元结构之间的空间距离，可以实现涡旋宏观整体控制的均布性。综上所述，星形翼片隔板设备达到了对涡旋的局部有效强化控制及整体多点均匀控制，提高了设备的可控性、高效性及灵活性。絮凝效果显著提高。絮凝时间得到缩短，操作及设计更具灵活性。翼片隔板设备的特征尺寸通过后台阶流数学模型计算结果进行指导，结合实际需要确定。具有节省药剂用量、抗负荷冲击能力高、水头损失小、不堵塞、占地小、设备费用低等点。与传统工艺相比（如网格反应器），可节省反应池容积20-50以上，节省设备材料30-70以上。目前已在多个新建、改造水厂及中水回用项目中应用，并得到满意的处理效果。2 ）V形斜板沉淀技术对于传统斜管（板）沉淀池普遍存在着布水不均匀、小颗粒难于沉淀、对水质变化适应性低等问题。针对上述问题，立源设计开发了V形斜板沉淀装置。即在传统斜板的基础上，通过增加板间V形排列的肋条结构，形成了强化接触絮凝去除小颗粒絮体的V形斜板装置。斜板间的V形肋条结构，使板间流道逐步扩大，从而使水流速度沿斜板逐渐减小，形成速度分布，有利于小颗粒絮体的沉淀。同时，在斜板下端流体入口的一段，由于流体流速相对较大，形成湍流区，絮体在此进行相互碰撞，发生接触絮凝作用，由此形成强化的接触絮凝区。接触絮凝区内，流体中较大的絮体颗粒与沉降的絮体碰撞，形成更大的絮体继续沉降或在絮体颗粒间形成架桥作用，这使小尺度的颗粒可在床层中絮体颗粒间发生接触絮凝作用，从而实现有效去除小尺度颗粒的作用。絮体经过不断的碰撞、接触絮凝作用处于自更新状态，形成了对细小絮体的网捕过滤作用，使之具有更好的运行效果。该方法处理负荷可比常规处理工艺提高1-2.5倍，沉淀池沉泥密度较大，排泥水可较少20-50%。与常规斜管（板）沉淀设备的对比试验结果表明，当系统在设计负荷及超负荷20%时，V形斜板沉淀运行出水浊度可稳定保持在0.4NTU以下（厂内原有设备出水浊度为1.6NTU）；V形斜板沉淀中混凝药剂投加实际消耗低（节省药剂可达50%以上），沉淀出水水质好，与常规斜板75%的浊度去除率相比，新型斜板沉淀设备的浊度去除率高达95%。同时，由于V形斜板可以采用更大的板间距，因此设备材料费用也有所降低。B、试验装置试验规模：720m3/dCODCr按50mg/l，NH3-N按5-8mg/L计，曝气生物滤池装置尺寸：326m。TP按1mg/L计，V形沉淀一体化设备尺寸42.53m。C、直接运行成本分析药耗：除磷药剂PAC按10mg/L投加量，PAC按2000元/吨，PAM按0.1mg/L投加量，PAM价格按20000元/吨，加药成本为0.022元/吨水；消毒药剂按10mg/L投加量，价格按3000元/吨，加药成本为0.03元/吨水；则总药耗为0.052元/吨水。电耗：按用电量0.3度/吨水，电价0.6元/度，电耗为0.18元/吨D、试验过程需监测的项目如下：序号内容方法1PH仪器2CODMn（高锰酸盐指数）高锰酸钾法3BOD5稀释与接种法GB74884浊度浊度仪5氨氮纳氏试剂比色法GB74796总磷钼酸铵分光光度法GB118932.3试验设备设备型号或尺寸数量曝气生物滤池300020006000mm1台V形沉淀一体化设备400025003500 mm1台加药装置400800mm3套提升泵Q=30m3/h，H=10