北小河污水處理廠改擴(kuò)建及再生水利用工程介紹_圖文

1、全國(guó)給水排水技術(shù)信息網(wǎng)2009年年會(huì)論文集北小河污水處理廠改擴(kuò)建及再生水利用工程介紹 李藝 李振川(北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院,北京100082摘要北小河污水處理廠擴(kuò)建系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模6萬(wàn)m 3/d,采用MBR工藝處理城市污水,為目前國(guó)內(nèi)最 大規(guī)模的工程應(yīng)用。該工藝適用于工程用地緊張的改造和新建項(xiàng)目,MBR工藝處理后出水直接達(dá)到回用標(biāo) 準(zhǔn)、出水水質(zhì)優(yōu)異,項(xiàng)目具有創(chuàng)新性和示范作用。關(guān)鍵詞 北小河污水處理廠MBR工藝再生水1工程簡(jiǎn)介北小河污水處理廠位于北京市朝陽(yáng)區(qū)北小河北 岸,最早建于1990年,處理規(guī)模4萬(wàn)m3/d,采用 傳統(tǒng)活性污泥法,并對(duì)污泥進(jìn)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(kuò)建及 再生水利用工程開工建設(shè),工程總規(guī)模lO萬(wàn)m3/d, 總流域面積109.3km2。工程內(nèi)容分為兩部分:(1 擴(kuò)建6萬(wàn)m3/d污水處理設(shè)施采用璐R工藝,出水一 次達(dá)到回用要求,其中l(wèi)萬(wàn)m3/d的出水再經(jīng)過(guò)反滲 透深度處理成為高品質(zhì)再生水,直接供給奧運(yùn)公園 水體補(bǔ)水及場(chǎng)館雜用。(2現(xiàn)狀4萬(wàn)m3/d污水處理 設(shè)施改造,出水排入北小河。擴(kuò)建6萬(wàn)m3/d污水處 理設(shè)施于2008年7月建成投產(chǎn),根據(jù)工期安排,4萬(wàn)m3/d改造工作的土建部分目前沒(méi)有實(shí)施。以下重 點(diǎn)介紹擴(kuò)建6萬(wàn)m3/d污水處理設(shè)施。表2出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)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(guó)家現(xiàn)在還沒(méi)有相應(yīng)的體育場(chǎng)館再生水水 質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),高品質(zhì)再生水水質(zhì)暫參照地表水環(huán)境質(zhì) 量標(biāo)準(zhǔn)(GB38382002中類水體的主要標(biāo)準(zhǔn)(除 TN外。2水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)3處理工藝2.1進(jìn)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)表1進(jìn)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目 進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)(mg/L五日生化需氧量BoDs 280化學(xué)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(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)建規(guī)模6萬(wàn)m3/d污水處理設(shè)施出水一次達(dá) 到城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。其中5萬(wàn)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(biāo)準(zhǔn)中車輛沖洗水質(zhì) 要求:54流域范圍內(nèi)污水首先進(jìn)入污水廠提升泵房的集 水池,經(jīng)過(guò)間隙8蚴格柵后由提升泵提升至曝氣沉 砂池,然后分別進(jìn)入4萬(wàn)m3/d改造系統(tǒng)及6萬(wàn)m3/d 的擴(kuò)建系統(tǒng)。進(jìn)入擴(kuò)建系統(tǒng)的污水經(jīng)孔徑1mm的細(xì) 格柵后進(jìn)入MBR池,經(jīng)紫外線消毒后其中5萬(wàn)m3/d 進(jìn)入清水池,臭氧脫色后通過(guò)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(wàn)m3/d出水進(jìn) 入反滲透膜設(shè)備處理,高品質(zhì)再生水出水進(jìn)入獨(dú)立 的清水池經(jīng)水泵提升輸送至奧運(yùn)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(kuò)建及再生水利用工程工藝流程 圖4主要設(shè)計(jì)參數(shù)4.1臨R

5、系統(tǒng)管 水 同 生 管 再 水質(zhì)生口再高_(dá)f+配永井全國(guó)給水排水技術(shù)信息網(wǎng)2009年年會(huì)論文集4.I.1預(yù)處理系統(tǒng)預(yù)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(xì)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(yùn)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(dú)立運(yùn)行。 變化區(qū)內(nèi)同時(shí)安裝潛水推進(jìn)器和曝氣頭,可以根據(jù) 進(jìn)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(shè)計(jì)參數(shù)如下表:表3設(shè)計(jì)參數(shù)MBR生物池厭氧段停留時(shí)間 hr 1.5怊R生物池缺氧段停留時(shí)間 hr 3.88.6(

6、含變化MBR生物池好氧段停留時(shí)間 hr區(qū)KgBOD5/KgMBR生物池污泥負(fù)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(gè)膜池,每個(gè)膜池設(shè)計(jì)安裝38個(gè)膜組 件,預(yù)留4個(gè)膜組件位置。每個(gè)膜組件內(nèi)裝16個(gè) MEMCOR的B30R膜元件(PVDF中空纖維膜,

7、單個(gè)元 件的膜面積為37.6m2。設(shè)計(jì)通量如下:表4設(shè)計(jì)通量名義通量 實(shí)際通量項(xiàng)目(L/f.h (L/m:.h60000m3/d 13.714.8峰值(3250m3/h 17.819.3每個(gè)膜池對(duì)應(yīng)1臺(tái)柱塞閥、1套混合液分配管 和l臺(tái)透過(guò)液泵,透過(guò)液泵單臺(tái)泵流量Q:442m3/h, 揚(yáng)程H=10.4m。整個(gè)膜系統(tǒng)安裝2臺(tái)清洗水泵、2臺(tái)中和水泵、 55 2臺(tái)膜池清空泵、4臺(tái)剩余污泥泵:安裝2臺(tái)空壓機(jī)、 配套冷干機(jī)及相應(yīng)的過(guò)濾器和儲(chǔ)罐;膜系統(tǒng)配套的 擦洗鼓風(fēng)機(jī)4用l備,單臺(tái)風(fēng)量為Q=228m3/min, 升壓35Kpa。膜系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后還需要進(jìn)行化學(xué)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(xué)清洗有兩種方式:維護(hù)性清洗和恢復(fù)性清 洗。維護(hù)性清洗(Mc:清洗持續(xù)時(shí)間較短,采用較 低的化學(xué)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(zhǎng)恢復(fù)性清洗周期。維護(hù)性清洗 間隔為12個(gè)星期,清洗采用的藥劑為次氯酸鈉。 恢復(fù)性清洗(CIP:清洗持續(xù)時(shí)間比維護(hù)性清 洗長(zhǎng)、采用化學(xué)藥品濃度較高,清洗頻率較低。其 目的在于恢復(fù)膜的透水性。每3個(gè)月采用次氯酸鈉 進(jìn)行一次恢復(fù)性清洗,每6個(gè)月采用檸檬酸進(jìn)行一 次恢復(fù)性清洗?；謴?fù)性清洗時(shí)產(chǎn)生的廢液均輸送到 中和系統(tǒng)。維護(hù)性清洗和恢復(fù)性清洗的周期均可在實(shí)際運(yùn) 行中根據(jù)膜的污堵情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。4

9、.2R0系統(tǒng)RO系統(tǒng)共設(shè)有3套,采用一級(jí)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R(shí)O系統(tǒng)對(duì)應(yīng)1臺(tái)RO原水提升泵(過(guò)濾加 壓泵、l臺(tái)保安過(guò)濾器、l臺(tái)RO高壓泵。R0原水 提升泵單臺(tái)泵流量Q=170m3/h,揚(yáng)程H=46m;保安過(guò) 濾器單臺(tái)流量為167m3/h,過(guò)濾精度為5u m;RO 高壓泵單臺(tái)泵流量Q=170m3/h,揚(yáng)程H=130m。 RO系統(tǒng)中包括化學(xué)清洗系統(tǒng),安裝2臺(tái)清洗水 泵、1臺(tái)清洗過(guò)濾器及1個(gè)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(jìn)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(dǎo)率監(jiān)測(cè)值決定是 否需要進(jìn)行化學(xué)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(jìn)行清洗。正常情況 下,清洗周期為3月左右進(jìn)行一次,試運(yùn)行時(shí)設(shè)定為 1個(gè)月一次,每次浸泡、循環(huán)12小時(shí)。5進(jìn)出水水質(zhì)分析及處理效果評(píng)價(jià)北小河污水處理廠6萬(wàn)m3/d擴(kuò)建系統(tǒng)2008年 4月通水進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)階段,同年7月開始正式運(yùn)轉(zhuǎn)。 在調(diào)試運(yùn)行階段,根據(jù)性能測(cè)試報(bào)告,各種設(shè)備 運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到了技術(shù)指標(biāo)要求,系統(tǒng)運(yùn)行正常,出水水全國(guó)給水排水技術(shù)信息網(wǎng)2009年年會(huì)論文集質(zhì)穩(wěn)定,基本沒(méi)有

11、出現(xiàn)任何故障。截至2009年1月,經(jīng)過(guò)7個(gè)月的運(yùn)行,出水水質(zhì)良好,達(dá)到設(shè)計(jì) 目標(biāo)。5.1進(jìn)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(cè) 分析,進(jìn)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(cè)g/L基本符合 本工程設(shè)計(jì)的進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)。5.2MBR系統(tǒng)處理效果評(píng)價(jià)5.2.1濁度、懸浮性固體自2008年7月擴(kuò)建系統(tǒng)投入運(yùn)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(cè)姍R出水濁度<0.2NTU;SS月平均值<5 7.5mg/

12、L。膜系統(tǒng)對(duì)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(jìn)水BoD;的月平均值167291mg幾左 右,出水僅為<26。8mg/L,姍R系統(tǒng)對(duì)B去除 率達(dá)96%以上。進(jìn)水COD的月平均值36l618mg/L 左右,出水為20.935.5mg/L。MBR系統(tǒng)對(duì)CoD去 除率達(dá)92%以上。圖4BoD5圖5COD從上圖中處理效果可知,船R工藝將膜過(guò)濾系 統(tǒng)應(yīng)用于二級(jí)生物處理系統(tǒng),代替沉淀池,進(jìn)行泥 水分離,能夠提高生物系統(tǒng)的污泥濃度,進(jìn)一步加 強(qiáng)生物處理效果,出水生化指標(biāo)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(biāo)北小河擴(kuò)建工程鵬R系統(tǒng)運(yùn)行7

13、個(gè)月,污水廠 進(jìn)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(jìn)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(dá)標(biāo)與否受水溫、原水碳源、進(jìn)水 TN等外部因素影響較大,其中水溫對(duì)反硝化速率影 響較為明顯,從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看,當(dāng)水溫低于18時(shí), MBR系統(tǒng)脫氮效率降低較明顯。.;:-:=jP-_l-TN實(shí)測(cè)值 10:一卜t嘿 再阢1咀 l一一級(jí)A標(biāo)摧 0毒'1一TTTr一“名筍護(hù)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(shè)計(jì)出水 ; h士扣扣毛z§。§h§圖7從上圖中處理效果可知,把R運(yùn)行期間(包括 冬季11月1月NH;+N出水月均值均低于設(shè)計(jì)水 水質(zhì)1.5mg/L,可見皿R出水水質(zhì)可以穩(wěn)定地達(dá)到 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)要求。5.2.4磷污水廠進(jìn)水TP的月平均值4.568.28mg/L左 右,出水為0.0860.406mg/L,去除率達(dá)92%以上。 船R工藝采用生物除磷輔助化學(xué)除磷,采用聚合氯 化鋁作為化學(xué)除磷藥劑TP去除效率較高。圖8全國(guó)給水捧水技術(shù)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(guò)濾系統(tǒng)不能去除水中的溶解物質(zhì), 因此對(duì)于色度的去除能力有限,出承色度能夠達(dá)到 30度以下標(biāo)準(zhǔn)。但是由于水中的溶解性物質(zhì)會(huì)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(píng)價(jià)經(jīng)過(guò)反滲透系統(tǒng)處理后,出水中各項(xiàng)指標(biāo)除總 氮外,可以達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) (GB3838-2002中類水體的主要指標(biāo)要求。根據(jù) 性能測(cè)試報(bào)告,R。系統(tǒng)產(chǎn)水率保持在7器,脫鹽幸 達(dá)到9辨以上。圈954臭氧脫色處理效果評(píng)價(jià)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(wú)天然補(bǔ)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(jī) 物,使難降解有機(jī)物斷鏈、開環(huán),很好地改善感官 性狀指標(biāo),出水色度能夠控制在L5以下。6運(yùn)行消耗61電耗根據(jù)中標(biāo)設(shè)備資料功能保證和衄R系統(tǒng)性能測(cè) 試報(bào)告,電耗系統(tǒng)為;“￥“藥劑消耗主要包括除磷、膜化學(xué)清洗、消毒劑 投加等。衰6葡荊消耗7主要技術(shù)特點(diǎn)7l落實(shí)科技奧運(yùn)理念,采用先進(jìn)工藝拄術(shù),污永 處理后直接選到再生水標(biāo)準(zhǔn)膜生物反應(yīng)器(耶R是目前水處理領(lǐng)域中先進(jìn) 的處理技術(shù),將生物降解作用和膜的高效分離技術(shù) 溶于一體,咀膜組件取代傳統(tǒng)工藝的二沉池,實(shí)現(xiàn) 固液分離。與傳統(tǒng)的生物水處理技術(shù)相比,船R工 藝具有咀下

17、主要特點(diǎn):高效進(jìn)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(yīng)和膜過(guò)濾的 作用下,出水直接達(dá)到再生水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。生物池內(nèi)污泥濃度高、耐沖擊負(fù)荷:膜的高教 分離技術(shù)使生物處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)不受沉淀池對(duì)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(zhǎng);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(shí)間,從而極大地提 高了難降解有機(jī)物的降解效率。生物池保持高容積 負(fù)荷、低污泥負(fù)荷、較長(zhǎng)泥齡的條件運(yùn)行。設(shè)備緊湊、占地面積小。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、運(yùn)行 營(yíng)理簡(jiǎn)單。70采用反滲透(腫技術(shù),生產(chǎn)高品質(zhì)再生水 反滲透膜工藝?yán)冒胪?/p>

18、膜兩側(cè)的壓力差去除水全國(guó)給水排水技術(shù)信息網(wǎng)2009年年會(huì)論文集中的鹽類和低分子物質(zhì),截流物包括無(wú)機(jī)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(dá)到的。該工藝 受進(jìn)水水質(zhì)的影響小,工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)嚴(yán)密、可靠, 在線監(jiān)測(cè)及控制手段先進(jìn),可提供安全、衛(wèi)生、穩(wěn) 定的供水保障,消除了用戶對(duì)再生水的疑慮。反滲透膜采用芳香族聚酰胺復(fù)合材料抗污染 膜,提高了膜的抗污染性能,可延長(zhǎng)膜的使用壽命, 節(jié)省頻繁更換膜的成本。7.3挖掘設(shè)施潛力、合理布局,在現(xiàn)狀4萬(wàn)m3/d的 用地范圍內(nèi)完成10萬(wàn)m3/d改擴(kuò)建工程北小河污水處理廠位于建設(shè)成熟的亞運(yùn)村地 區(qū)

19、,處理廠周圍均為建成區(qū),不可能新增占地實(shí)施 北小河污水廠改擴(kuò)建工程。建設(shè)期間需要確?，F(xiàn)狀 4萬(wàn)m3/d處理設(shè)施正常運(yùn)行,不能外排污水對(duì)周邊 環(huán)境造成不良影響,設(shè)計(jì)和實(shí)施難度大。通過(guò)選擇 先進(jìn)的處理工藝、新型設(shè)備和改造現(xiàn)有構(gòu)筑物,在 現(xiàn)狀5.8公頃占地條件下,完成了總規(guī)模10萬(wàn)m3/d 的改擴(kuò)建工程,其中6萬(wàn)m3/d出水直接達(dá)到再生水 回用標(biāo)準(zhǔn),節(jié)約了土地資源。8社會(huì)環(huán)境效益北小河污水處理廠改擴(kuò)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(wàn)m3再生水 及360萬(wàn)m3高品質(zhì)再生水,用于景觀水體補(bǔ)充水源、 綠化等用途,節(jié)約清潔水資源。高品質(zhì)再生