馬頭崗污水處理廠UCT工藝的設(shè)計(jì)與運(yùn)行

1、摘 要： 馬頭崗污水處理廠采用了多功能UCT工藝，可根據(jù)水質(zhì)、水量的變化以及季節(jié)的不同將系統(tǒng)靈活調(diào)整為常規(guī)UCT、改良UCT、A2O和倒置A2O等四種不同的處理工藝，從而保證了在不同的環(huán)境條件下均能達(dá)到最佳的運(yùn)行工況。運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝既具有較高的COD、BOD、SS去除率，又解決了其他工藝在脫氮除磷時(shí)存在的問(wèn)題，各項(xiàng)出水指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞： 馬頭崗污水處理廠； UCT工藝； 脫氮除磷Design and operation of UCT Process in Matougang Sewage Treatment PlantSHEN Lian-feng1， LIU Wen-xia1

2、， HU Zong-tai2， KOU Yuanbo1， LI You1(1Department of Environmental Engineering，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China：2Zhengzhou Sewage Treatment Plant，Zhengzhou 45000 1，China)Abstract： Multifunction UCT process was used in Matougang Sewage Treatment Plant，which can be flexibly adjusted

3、 to conventional UCT process，improved UCT process，A2O process and inverted A2O process with the change of sewage quality，sewage quantity and seasonSo it can reach the optimal operating condition in different environmentThe operation results indicate that the process has high removal rates of CODBOD

4、and SS。and can solve the contradictory problems in nitrogen and phosphorus removal by other processesThe effluent indexes all reach the design requirementKey words： Matougang Sewage Treatment Plant； UCT process； nitrogen and phosphorus removalUniversity of Capetown(UCT)工藝是由南非開(kāi)普敦大學(xué)開(kāi)發(fā)研究的一項(xiàng)新的污水處理工藝，它是類

5、似于A2O工藝的一種脫氮除磷工藝1。該工藝既具有較高的COD、SS去除率，又解決了以往其他工藝在脫氮除磷時(shí)存在的矛盾問(wèn)題，是一種值得推廣應(yīng)用的先進(jìn)工藝，鄭州馬頭崗污水處理廠即采用了該工藝。1  污水處理廠概況鄭州市馬頭崗污水處理廠占地為329 hm2，服務(wù)范圍為金水路以北，京廣鐵路、沙口路以東，北郊環(huán)路以南，鄭東新區(qū)金水河、龍湖南北運(yùn)河以西，總服務(wù)面積約923 km2。馬頭崗污水處理廠采用UCT工藝，設(shè)計(jì)處理能力為30×104m3d，遠(yuǎn)期為60×104m3d，設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)表l。該污水處理廠從2007年9月開(kāi)始試運(yùn)行，出水經(jīng)賈魯河最終進(jìn)入淮河。表1設(shè)計(jì)進(jìn)、出水

6、水質(zhì)Tab1 Design influent and effluent quality2 工藝設(shè)計(jì)馬頭崗污水處理廠進(jìn)水中有60的生活污水和40的工業(yè)廢水，污水中除有機(jī)物含量較高外，NH+4-N和TP的含量也較高。綜合國(guó)家現(xiàn)行產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策對(duì)污水處理工藝的限制、環(huán)境要求達(dá)到的污染物去除率、運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性、污泥處理等因素后，決定采用UCT工藝，工藝流程見(jiàn)圖1。UCT工藝可以解決硝態(tài)氮對(duì)除磷的不利影響，特別對(duì)于碳氮比和碳磷比不高的污水，更能顯示其優(yōu)越性。圖1工藝流程Fig1 Flow chart of treatment process進(jìn)水首先經(jīng)粗格柵去除大顆粒懸浮固體，然后由進(jìn)水泵房提升流經(jīng)細(xì)格柵、旋流

7、沉砂池進(jìn)一步去除懸浮固體和細(xì)小的砂粒，之后進(jìn)入U(xiǎn)CT反應(yīng)池，最后經(jīng)二沉池沉淀后排人賈魯河。粗格柵在進(jìn)水前池設(shè)置了鋼絲繩式粗格柵6臺(tái)，安裝角度為75，柵條長(zhǎng)度為5 m，柵條間距為25 mm，安裝深度為17 m。細(xì)格柵設(shè)7臺(tái)(5用2備)螺旋式細(xì)格柵，功率為15kW，格柵直徑為18 m，柵條間距為6 mm，安裝角度為35°，要求過(guò)柵流速08 ms，單臺(tái)格柵最大流量為3 060 m3h。每臺(tái)細(xì)格柵前后各設(shè)一閘門，細(xì)格柵前后液位差10 cm。旋流沉砂池及巴式計(jì)量槽沉砂池直徑為6 m，深為32 m，共有4座，單池設(shè)計(jì)高峰處理量為4 063 m3h。每座沉砂池設(shè)進(jìn)、出水閘門各一個(gè)，池內(nèi)裝有功率為1

8、5 kW的軸流攪拌器4套，并配套功率為75 kW、流量為180 m3h、出口壓力為170 kPa的羅茨鼓風(fēng)機(jī)4臺(tái)。沉砂池出水經(jīng)4條喉寬為1 m、單條設(shè)計(jì)流量為3 125 m3h的巴氏計(jì)量槽后進(jìn)入初沉池。初沉池設(shè)4座輻流式中進(jìn)周出沉淀池，單池直徑為40m，池邊水深為43 m，池底坡度為12：l，池容為5 400 m3，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷為196 m3(m2·h)，停留時(shí)間為124 h。初沉池可以去除約50的懸浮物、25的BOD5。每座初沉池均設(shè)有直徑為40 m的刮泥機(jī)l臺(tái)，刮泥機(jī)每小時(shí)運(yùn)行一周。UCT生化反應(yīng)池生化反應(yīng)池4座。單座池長(zhǎng)為160 m，寬為62m，水深為6 m，有效池容為57 3

9、70 m3，由厭氧段、缺氧段和好氧段組成，好氧段預(yù)留一機(jī)動(dòng)區(qū)，其中厭氧段池容為9 120 m3，缺氧段池容為9 900 m3，好氧段池容為38 350 m3。全池總停留時(shí)間為15 h，泥齡為12 d，氣水比為76：1，污泥負(fù)荷為0104 kgBOD5(kgMLSS·d)。每座反應(yīng)池安裝剛玉曝氣器約12 500個(gè)，設(shè)葉輪直徑為650 mm、功率為5 kW的攪拌器8臺(tái)，葉輪直徑為2 200 mm、功率為4 kW的推進(jìn)器16臺(tái)，安裝內(nèi)回流泵6臺(tái)。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，其中厭氧段和缺氧段采用完全混合循環(huán)流方式，機(jī)動(dòng)區(qū)和好氧段采用推流式。該生化池可根據(jù)需要通過(guò)

10、改變進(jìn)水及內(nèi)外回流的位置，將工藝調(diào)整為常規(guī)UCT、改良UCT、A2O、倒置A2O等四種運(yùn)行工藝。二沉池設(shè)8座輻流式周進(jìn)周出沉淀池，單池直徑為45m，池邊水深為45 m，單池池容約為7 150 m3。停留時(shí)間為36 h，表面水力負(fù)荷為128 m3(m2·h)。二沉池對(duì)生化處理后的混合液進(jìn)行固液分離，以保證出水水質(zhì)。二沉池底部設(shè)有直徑為45 m的單管穿孔刮吸泥機(jī)1臺(tái)，刮泥機(jī)每小時(shí)運(yùn)行一周，中心驅(qū)動(dòng)。污泥處理系統(tǒng)污泥處理系統(tǒng)由回流及剩余污泥泵房、污泥濃縮脫水機(jī)房和污泥干化車間組成。主要設(shè)備有：流量為940 m3h、揚(yáng)程為60 kPa的回流污泥軸流泵4臺(tái)；流量為97 m3h、揚(yáng)程為140 k

11、Pa的剩余污泥泵1臺(tái)；功率為5 kW的攪拌器1臺(tái)。采用全封閉的濃縮脫水機(jī)和封閉式的污泥輸送及干化設(shè)備，不僅脫水效率高，能使污泥含水率降到7580，并且避免了氣味造成的不利影響。3   UCT工藝的結(jié)構(gòu)與工作原理馬頭崗污水處理廠進(jìn)水中約有40的工業(yè)廢水，水質(zhì)、水量變化較大，為此在工程設(shè)計(jì)中采用了可以調(diào)節(jié)的多功能UCT工藝，生化池的平面結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中4#為好氧段，由五條串聯(lián)廊道組成，2# 為缺氧段，1#和3#在不同的工藝可調(diào)整為厭氧段或缺氧段，1#、2#和3#均沒(méi)有進(jìn)水調(diào)節(jié)堰門，1#和2#還設(shè)有好氧段混合液回流閘門和二沉池回流污泥閘門，1# 設(shè)有缺氧段混合液回流閘門。在實(shí)

12、際運(yùn)行中，根據(jù)水質(zhì)、水量和季節(jié)的變化，通過(guò)調(diào)節(jié)1#、2#和3#的的堰門和閘門可將系統(tǒng)靈活轉(zhuǎn)變?yōu)槌Ｒ?guī)UCT工藝、改良UCT工藝、A2/O工藝和倒置A2/O工藝。 常規(guī)UCT工藝打開(kāi)圖2中的1#進(jìn)水調(diào)節(jié)堰門和缺氧段混合液回流插板閘，以及2#回流污泥插板閘，2#好氧段混合液回流閘門，關(guān)閉其余可節(jié)堰門及閘門即可轉(zhuǎn)變成常規(guī)UCT工藝，工藝流程圖如圖3所示，此時(shí)1#為厭氧段， 2# 和3 # 為缺氧段。在常規(guī)UCT工藝中，二沉池的回流污泥和好氧段的混合液分別回流到缺氧段，其中攜帶的NO-3通過(guò)反硝化得以去除，另增設(shè)了缺氧段至厭氧段的混合液回流，實(shí)現(xiàn)生物釋磷。這樣就有效的避免了反硝化和釋磷爭(zhēng)奪有機(jī)質(zhì)而相互影

13、響，實(shí)現(xiàn)了高效脫氮除磷。但該工藝由于增加了兩端混合液內(nèi)回流，會(huì)造成運(yùn)行費(fèi)用增加。對(duì)于污水中有機(jī)物、氮、磷濃度都較高，又處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的冬、春季節(jié)，該工藝是一種最理想的處理工藝。 改良UCT工藝打開(kāi)圖2中的1#進(jìn)水調(diào)節(jié)堰門和缺氧段混合液回流插板閘及2#回流污泥插板閘，關(guān)閉其余調(diào)節(jié)堰門及閘門即轉(zhuǎn)變成改良UCT工藝，工藝流程如圖4所示，此時(shí)1#仍為厭氧段，2#和3#為缺氧段與常規(guī)UCT工藝相比，改良UCT工藝減少了好氧段向缺氧段的混合液回流，這主要適用于污水中有機(jī)物、SS和磷含量都較高，而氮含量不是很高，污泥具有較好的吸附凝聚性能的春季。該工藝同樣克服了反硝化和釋磷爭(zhēng)奪有機(jī)質(zhì)的問(wèn)題，而且減少了一段混

14、合液內(nèi)回流，運(yùn)行費(fèi)用也會(huì)很低。 A2/O工藝打開(kāi)圖2中的1#進(jìn)水調(diào)節(jié)堰門、1#回流污泥插板閘以及2#進(jìn)水調(diào)節(jié)堰門、2#好氧段混合液回流插板閘，關(guān)閉其余調(diào)節(jié)堰門及閘門即可轉(zhuǎn)換成A2/O工藝，工藝流程如圖5所示，此時(shí)1#仍為厭氧段，2#和3#為缺氧段A2/O工藝的分點(diǎn)進(jìn)水方式，保證了缺氧池中的反硝化和厭氧池的生物除磷對(duì)碳源的需求，其混合液內(nèi)回流形式提高了系統(tǒng)的生物脫氮效率。但二沉池回流污泥直接回流到厭氧段，會(huì)造成回流污泥中NO-3在厭氧段反硝化時(shí)與釋磷菌爭(zhēng)奪碳源，導(dǎo)致不能充分釋磷，使出水中含磷量偏高。因此，該工藝目前在強(qiáng)化脫氮除磷的污水處理廠的應(yīng)用逐步減少。但該工藝只有一段混合液內(nèi)回流，運(yùn)行費(fèi)用相

15、對(duì)較低，可用于進(jìn)水中有機(jī)物，氮含量較高，而SS磷含量不是很高，且污泥吸附凝聚性能不是很好的秋、冬季節(jié)。打開(kāi)圖2中的1#進(jìn)水調(diào)節(jié)堰門、1#回流污泥插板閘、1#好氧段混合液回流插板閘及2#好氧段混合液回流插板閘、3#進(jìn)水調(diào)節(jié)堰門，關(guān)閉其余調(diào)節(jié)堰門及閘門，即可轉(zhuǎn)換成倒置A2/O工藝，工藝流程如圖6所示，此時(shí)1#和2#為缺氧段，3#為厭氧段。倒置A2O工藝是將A2O工藝的厭氧段、缺氧段倒置，缺氧段設(shè)在厭氧段之前。回流污泥、好氧段混合液回流和大部分污水先進(jìn)入缺氧池，回流污泥和好氧段混合液中的NO-3在此進(jìn)行反硝化去除，使脫氮能力得到顯著加強(qiáng)，也避免了回流污泥中攜帶的NO-3對(duì)厭氧段的不利影響，確保后續(xù)厭

16、氧池處于絕對(duì)厭氧狀態(tài)。聚磷微生物經(jīng)歷厭氧環(huán)境之后直接進(jìn)入生化效率較高的好氧段，其在厭氧環(huán)境下形成的吸磷動(dòng)力得到了更有效的利用，從而提高了對(duì)磷的去除效率。該工藝對(duì)于氮磷含量都較高、水溫相對(duì)較低的污水都有較好的去除效率。4  運(yùn)行效果根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)，馬頭崗污水處理廠目前有兩組系統(tǒng)采用了常規(guī)UCT工藝，另兩組采用了倒置A2/O工藝，至今運(yùn)行狀態(tài)一直比較正常，2008年1月-6月的運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表2?？梢钥闯?，除了l、2月份因處于硝化培菌階段，NH+4-N和TN去除效果不理想外，其他時(shí)段各項(xiàng)出水指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。該工藝不僅對(duì)COD、BOD5、SS的去除率高(93)，且對(duì)TP的去除率也很高，最高達(dá)到了96，最低也達(dá)到了81，另外隨硝化培菌的完成和氣溫的升高，NH+-N去除率6月份達(dá)到了99。可見(jiàn)，該工藝去除效率高、耐沖擊能力強(qiáng)，是一種很好的城市污水處理工藝。表2運(yùn)行結(jié)果Tab2 Operation results5  結(jié)果與討論馬頭崗污水處理廠采用的多功能UCT工藝，可根據(jù)水質(zhì)、水量的變化及季節(jié)的不同靈活調(diào)整為常規(guī)UCT、改良UCT、A2O和倒置A2O等四種不同的處理工藝，從而保證了在不同的環(huán)境條件下均能達(dá)到最佳的運(yùn)行工況。目前采用的常規(guī)UCT工藝和倒置A2O工藝都有效地避免了同時(shí)脫氮除磷的矛盾，氮、磷去除率都在80以上，COD、BOD5、N