昆明市第二污水处理厂设计案例
昆明市第二污水处理厂于1996 年建成投产,该厂设计流量Q = 10 ×104 m3/ d; 进水水质: BOD = 180 mg/L , SS =250 mg/L , TN =45 mg/L , TP=5 mg/L ; 出水水质: BOD ≤15 mg/L , SS ≤15 mg/L , TN ≤8 mg/L , TP ≤1 mg/ L 。
1 进水泵房
进水泵房的前池是粗格栅井,分为两格,每格宽2m 、长9m 、深617m, 每格前后均设¢1.5m 铸铁闸门,可以全开通水,也可以全闭断水,互为备用。北侧的前池设有固定格栅,采用链条传动、耙齿在栅条上移动清污的格栅机;南侧前池采用链条传动、连续筛滤式的翻转格栅。栅条间距均为40 mm, 用定时器定时控制或由液位计水位控制运行,信号输送到PLC 系统,显示运转启闭状态和发出事故警鸣。
进水泵采用五台潜污泵,置于集水池中。集水池尺寸为5.8m ×8m ×9 m, 水泵单机流量0. 43 m3/ s ,4 用1 备。PLC 系统可以根据水位控制水泵的开停,也可使泵按交替方式运行。其中一台泵的出水管上装有电控阀,可以在控制水位中起到微调作用。如果来水量大于设计流量,水位异常升高时, 将通过溢流道溢出,溢流水位是3.40 m 。
提升上来的污水由三个渠道通过细格栅拦污。渠道长3.7 m, 宽4.6 m, 深1.6 m, 每条渠道前后均设插板闸门,也可以采取2 用1 备的运行方式。细格栅采用阶梯格栅,栅条间距6 mm, 细格栅后设有脱水输渣机,将栅渣送往运渣井。
进水泵房的能力可以满足近期和远期水量的要求。水泵和粗细格栅均为全自动工作,水泵的运行由PLC 控制,粗细格栅的动作情况传送到PLC 显示,所以进水泵站实际上是全自动无人管理的泵站。
2 沉砂池
经细格栅筛滤后的污水流入两个平流沉砂池, 每个沉砂池分两格,工艺尺寸28 m ×(2.2+2.2) m ×2.1m 。两个沉砂池中间设有输砂沟,沟槽断面为0.35 m×0.5 m, 每个沉砂池安装一套带2 台潜污泵的桥式移动除砂装置,用泵将沉积在池底的砂粒提升到输砂沟槽,借槽底0. 7 % 的坡度汇集到砂水分离器(安装在进水泵房内) 进行脱水。沉砂池四个格的进出水口均设置插板闸,以备维修清池时使用。
桥式移动除砂装置是全自动工作,其工作状态信号输送到PLC 系统,可显示除砂装置的运转启闭状态和发出警鸣,螺旋砂水分离器的运转由除砂装置的控制箱控制,可以确保同步工作。
沉砂池在水量为10 ×104m3/ d 及15 ×1104 m3/ d 时,水深改变,停留时间均为1.56 min, 池内流速通过下游咽喉式节流设施控制,可以始终保持在0. 3m/s 左右,这样既能去除较大的砂粒,又能防止可降解有机物沉淀,使其顺利进入后续的生物处理设施。
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整套沉砂池装置可以保证如下沉砂率:砂粒直径≥0.149 mm, 去除率80 %; 砂粒直径≥0.211 mm, 去除率90 %; 砂粒直径≥0.29 mm, 去除率98 % 。
除砂率的测定方法是:在同一个沉砂池进出口各取一个水样,水样经过滤和干燥后用显微镜测量砂粒尺寸。
3 流速控制和流量计量设施
污水从沉砂池出来到厌氧池的渠道上要通过流速控制设施和巴氏流量计。
① 沉砂池流速控制设施
设计中采用节流方法,通过沉砂池出水渠直线段上的咽喉式节流构筑物在水量变化时对沉砂池水位的调节,达到维持沉砂池中0.3 m/s 流速的要求。
咽喉式节流装置由明渠突缩口、明渠段、明渠渐放口三部分组成,其中明渠突缩口起主要节流作用, 明渠段起稳定流速作用,明渠渐放口起联接咽喉式节流构筑物与巴氏计量槽作用,上游直线段起到逐渐降低污水流速,使水流以较好的水力条件流入巴氏计量槽的作用。
② 巴氏(Parshall) 计量槽
巴氏计量槽设在沉砂池后、厌氧池前的渠道上, 水头损失小、精度高、操作简便、不易沉积杂物,主要参数按设计最大流量15 ×104 m3/ d 选定如下:
测量范围: 3024～172 800 m3/d; 喉宽: 1 200 mm ; 总长:3 320 mm 。
由于下游是自由流,所以只需测定上游水深,巴歇尔槽式托马逊堰的水深采用传压计测量。流量计不仅在表盘上显示流量,同时可将信号转输到控制室的记录仪上。配套安装的取样器由真空泵控制工作,它既可用定时器控制取样,也可根据流量计的信号按比例取样。
4 厌氧池
污水厂生物除磷脱氮工艺流程见图1 。
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图1 污水厂生物除磷脱氮工艺流程
来自沉砂池的污水与占进水量5%～10 % 的回流污泥混合后进入两组平行的厌氧池,每组厌氧池分三格,每格尺寸19.45 m ×19.45 m ×4.5 m, 三格呈串联式,在每格顶部设一个垂直搅拌器(功率3 kW , 叶轮直径3m) ,每组池容积4 426. 1 m3 。厌氧池的停留时间约为2.12 h ( Q = 10 ×104 m3/ d) 和1.42h ( Q = 15 ×104 m3/ d) 。搅拌器由PLC 系统控制,每组厌氧池设一个水位控制仪,出水各经一个长13.75 m 的堰流到出水渠,在渠里出水与占进水量90% 的回流污泥混合后流向硝化及反硝化池。
厌氧池出水混合液经配水井分别流至四座直径70 m 的圆形硝化和反硝化池。首先混合液进入池中间的缺氧区进行反硝化,缺氧区直径39.6 m (容积4 762m3) 。池内设两台水平搅拌器(功率8. 8 kW/ 台),以保持水质均匀,避免沉积,搅拌器的运转由PLC 控制,气态氮从池中逸出。
反硝化区的污水继续进入池外圈的硝化区(或称曝气区) 。硝化区用转刷充氧,每池设10 台转刷, 长9 m, 功率40 kW, 转刷除充氧外,还具有推流和混合作用。
PLC 系统根据安装在每个池子中溶氧仪传输来的DO 值控制转刷的启动数量,由于目前来水的BOD5 值较低,每池只安装8 台转刷,另外通过隔墙开口处的电动可调整堰控制由硝化区向反硝化区提供回流的混合液,最大回流比是400 % 。
由于污水厂出水最终将排入滇池,对除磷有较高的要求,故设有化学除磷的追加处理措施,即生物除磷去除率为60 %, 化学除磷率定为20 % 。
5 化学除磷加药间
化学除磷加药间的作用是将Fe2 (SO4)3药剂投入到回流污泥中,以形成磷酸铁沉淀。
除磷加药间建筑面积130 m2(包括药品库50 m2) ,投药量约为12 kg Fe2 (SO4)3/ kgP , 可满足3～4 d 的药剂量。另外包括60 m2 的工作间,内设两座3m ×3m ×1.8 m 溶药池(可以交替使用,采用钢筋混凝土结构,内衬玻璃钢防腐层) 和¢2.0 m 加药罐两个、提升泵两台、空压机一台、投药泵两台(1 用1 备)及20 m2值班室。加药间的投药量可以由人工调节,其工作状态信号输送至PLC 系统,可显示投药泵的运转启闭状态和发出警报。
6 沉淀池
污水由沉淀池配水井分别流至四座沉淀池(每池直径53 m) ,有效容积4 961.4 m3,总高度8.25 m, 水力停留时间4.76 h ( Q = 10 ×10 4m3/ d) 或3.17h ( Q = 15 ×10 4 m3/d) ,沉淀的表面负荷为0. 47 m3/ (m2 ·h) ( Q = 10 ×140m3/ d) 或0. 708 m3/ (m2 ·h) ( Q = 15 ×10 4 m3/ d) 。
沉淀池采用中心配水、周边收水的形式,设有单臂周边传动刮泥机及刮渣设施,刮泥机采用连续运行方式,及时将池内沉淀污泥经¢0.6 m 输泥管送到回流污泥泵房的集泥池中。经过沉淀处理的污水经收水堰通过出水渠排至出水闸井中。根据需要调度闸门,使出水既可排到盘龙江,也可排至明通河拦河闸下,入河处均设有出口八字闸井。厂内回用水也可以由出水闸井用管道送至回用水滤站进行再处理。
7 回流污泥泵房
回流污泥泵房采用半圆环形的布置方案,同沉淀池配水井两座构筑物巧妙地合建在一起,用弧形中隔墙隔开。回流污泥泵房内径6.9 m, 外径12.5 m, 集泥池面积43 m2,有效水深2 m, 集泥池的有效容积相当于一台污泥泵运行3. 30 min 的容积。潜污泵直接安装在集泥池中,四座沉淀池到集泥池的进泥管均单独设置闸门,闸门关闭时可防止集泥池中污泥倒灌至放空时的沉淀池中,污泥采用非淹没出流至回流污泥渠道。
回流污泥泵选用五台潜污泵(4 用1 备),每台流量0.434 m3/s 、扬程49 kPa; 集泥池中还设有两台水位控制仪,PLC 系统根据水位控制仪传输的水位信号来控制污泥泵的运转。为了避免不均匀磨损,潜污泵将以依次循环开停方式运行。
8 剩余污泥泵房
剩余污泥泵房设有6.75 m ×4.5 m ×2..64 m 的污泥池,池内设三台潜污泵,提升的污泥通过地下输泥管道排至污泥浓缩池进行污泥处理。
泵的运转采用定时器控制,每台泵的流量Q = 1550 m3/d, 扬程H = 59 kPa 。
9 污泥浓缩池
两座污泥浓缩池直径15 m, 有效水深3m, 水力停留时间15.7 h ( Q = 10 ×104 m3/ d) 或11.57 h ( Q = 15 ×104m3/d) ,池总高为7.34 m, 每座池有效容积530 m3 。采用的浓缩池容积较大是由于带式压滤机不是24 h 连续工作,用以调节储泥量。
每座浓缩池上设置一台中心传动刮泥机,将污泥刮至池中部泥斗,并带有刮浮渣的设施,刮泥机按全自动方式工作,其工作状态信号传送到PLC 系统,可显示刮泥机运转的启闭状态和发出警报。
浓缩池污泥采用三台CT 型污泥泵提升到脱水机房前的调质池,每座浓缩池有一台排泥泵对应,2 用1 备。污泥泵由定时器控制运转,其工作状态信号输送到PLC系统,可显示污泥泵运转的启闭状态和发出警报。
10 污泥脱水机房
污泥脱水机房为污泥终置构筑物,
调质池的作用是调匀污泥,使进入带式压滤机的污泥浓度比较均衡。调匀污泥靠调质池内的垂直搅拌器。
调质池的长、宽、深均为3 m, 搅拌器自池顶垂直安装,由水位控制仪控制运转,以防水位太低或太高时损坏搅拌器的轴杆。在实际运行中泥位太高时自动停止浓缩池污水泵工作,泥位太低时自动停止压滤机进料泵工作,用以调控调质池泥位。
污泥进料泵将调质池的污泥提升到脱水机房楼上的带式压滤机内,采用偏心螺旋进料泵两台(1 用1 备),流量7～45 m3/h, 扬程150 kPa 。
加药系统包括加药罐、投药泵和静态混合器等。
加药罐按全自动方式工作,首先在位于顶部的池子内将聚合物粉末与水混合,并进行搅拌,使聚合物溶解,然后将配好的聚合物贮存在底部的池子里。加药罐投药能力为8 kg/ h 。
投药泵将药液提升送到安装在污泥调质池与带式压滤机之间污泥管上的静态混合器,使药液与污泥混合。投药泵的运转由带式压滤机的电器控制箱控制,速度可手动调节,投药泵Q = 0. 74～3.65 m3/h 。
带式压滤机带宽2.3 m, 能力40 m3/h 。设两台(1 用1 备) 。脱水机房后面设有污泥罩棚,以备雨天暂时储存之用。
压滤机还配有反冲洗水泵两台,及时用厂内回用水冲洗滤布。压滤机滤后的尾水同浓缩池上清液一道返回污水处理系统。
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