中国给水排水杂志-2017 -8 |
书 !""#$臭氧电磁催化氧化用于污水处理厂提标扩建 王 瑞& ! 夏文辉& ! 原建光' "&(天津市市政工程设计研究院! 天津 )**)+'# '(康达环保水务有限公司! 河南 焦作 ,-,***$ 摘 要! 焦作市工业集聚区万方污水处理厂总规模为 - .&*, /) 01!分两期建设% 一期于 '**+ 年2 月建成投产!处理量为'(- .&*, /) 01!进水以生物制药废水为主!采用水解酸化 $3' 4工 艺!设计出水水质执行&城镇污水处理厂污染物排放标准' "&5+&5('**'$一级 "标准% 目前实施 二期提标扩建工程!总规模达到- .&*, /) 01!出水执行一级 3标准!提标扩建工程采用生化池投加 悬浮填料工艺"!""#$)增加精密过滤和臭氧电磁催化氧化等措施!改造后出水水质达标% 关键词! 污水处理厂# 提标扩建# !""## 精密过滤# 臭氧电磁催化氧化 中图分类号! 62*) 文献标识码! 7 文章编号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焦作市万方污水处理厂服务范围为万方工业集 聚区#占地面积为 9(2, C/' #总建设规模为 - .&*, /) 01#分两期实施& 一期工程建设规模为 '(- .&*, /) 01#于 '**+ 年 2 月正式投产运行& 一期设计出水 水质执行'城镇污水处理厂污染物排放标准( !<" &5+&5)'**'"一级 "标准& 为响应国家节能减排 号召#根据河南省和焦作市相关规定和要求#出水水 质要求达到一级 3标准& 同时结合园区的发展规 划#实施二期提标扩建工程#总规模为 - .&*, /) 01& ! 一期工程设计及运行情况 一期原设计进水水质%"4[- 为 &-* \'** /H0 ]#74[为 -** /H0]#^^ 为 )** /H0]#;_) 8;为 )- *59* 第 )) 卷 第 5 期 '*&2 年 , 月 中 国 给 水 排 水 7_?;3:3I`#a:3^I`:3I`# bKL()) ;K(5 3OM('*&2 /H0]#I;为 ,- /H0]#O_值为 9(- \5(-#IT为 , /H0]$设计出水水质为'城镇污水处理厂污染物排 放标准(!<"&5+&5)'**'"一级 "标准& 污水处理工艺采用水解酸化 $改良 3' 4工艺 主体的二级生化处理方案#后续为高效沉淀池& 根据实际调查#一期工程实际接收废水主要为 生物医药废水#另外还有小铝加工厂+耐材厂+生活 区+饭店等排放的少量污水& 处理量约 '(* .&*, /) 01& '*&' 年 2 月)'*&) 年 9 月进水水质!平均值" 如下%"4[- 为 )2(2 /H0]+74[为 '&&(, /H0]+^^ 为 &'9(5 /H0]+;_) 8;为 )'(, /H0]+I;为 ,2() /H0]+IT为 &(+ /H0]+O_值为 9(* \+(*& 从以上 数据可以看出进水水质特点%进水 "07值极低$进 水中溶解性难生化降解 74[绝对值较高$进水 I; 浓度较高& 水厂目前出水水质不稳定#74[和 I;一直保 持在较高数值上& 出水 ^^ 一般情况下浓度较低#基 本可以满足一级 "的要求#但是不能稳定达到一级 3标准#氨氮也不稳定& # 二期提标扩建的目标 提标扩建需要解决以下问题% ! 改善污水的可生化性#以保证生化系统能 顺利启动#满足氨氮排放要求$ " 解决生化系统的反硝化问题#目前由于污 水中碳源含量较低#反硝化反应不能进行或者效率 较低#而且目前进水 I;浓度相对一般城市污水处 理厂来说更高$ # 目前污水中的 74[主要为溶解性难生物 降解 74[#并且浓度较高& 需要改善生化系统以提 升这部分 74[的去除效率#另外还需要辅以其他非 常规的处理手段#保证其最终出水稳定达标$ $ 继续强化 ^^ 的去除措施#必要时增加过滤 工艺$ % 由于一级 3标准对出水 IT要求较高#必 须辅以一定的化学除磷工艺措施& $ 二期设计方案 $%! 设计水质确定 现状污水主要为生物医药废水#水质较差$远期 随着工业集聚区的建设#工业水量增加#水质将再次 发生变化& 现阶段设计以现状进水水质为基础#保 证率按照 +*c选取#因此确定此次设计的进水水 质%"4[- 为 ,- /H0]#74[为 '-* /H0]#^^ 为 ',* /H0]#;_) 8;为 ,* /H0]#I;为 9- /H0]#O_值为 9(* \+(*#IT为 ) /H0]#待将来污水源和水量发生 变化#再进行设计调整& 扩建后水厂出水水质要求达到一级 3标准% "4[-!&* /H0]#74[!-* /H0]#^^!&* /H0]#I; !&- /H0]#;_) 8;!-!5" /H0]#O_值为 9 \+#IT !*(- /H0]& $%# 工艺流程 工艺流程见图 && !"#$ %&'( )*+,- .&'() /0123 !" 45"6 713 8 9 : ;9: !" 45"6 I"JK!LMN" DEF9 #$ GH9H3 ?@AB)C(*+,- <=1>3 OPQ PQRS T13 RSUVWX3 [\]Y( YZ( "#$ "#% Sfgh RSe"c- dS3 ^_` abcI" ijklm noRS p" 图 ! 工艺流程 d>H(& dLKRNCGMJKQJM@GJ/@AJOMKN@SS $%$ 主要构建筑物设计思路 ! 水解酸化池改造为初沉池 原有水解酸化池 ' 座#考虑到现状水解酸化效 果不明显#对废水没有明显的改性效果#因此放弃水 解酸化功能$同时#又考虑到进水中 ^^ 浓度较高 !远期更高"#因此将水解酸化池改造为初沉池& 单 座设计流量为 '(- .&*, /) 01#8Ue&()5#单座直径 为 )'(9 /!内圈直径为 ', /"#池边水深为 ,(2 /# 钢筋混凝土结构& 单池表面负荷!均日均时"为 '() /) 0!/' *C"#沉淀时间为 ' C& 主要设备!两池"%' 台中心传动浓缩刮泥机#E', /#Fe&(- f:$- 台搅 拌机!, 用 & 备"#E'(* /#Gg59* ;#% e'- M0/>A#F *52* RRR(RGJ@MHGSC@GJ(NK/ 王 瑞!等*!""#$臭氧电磁催化氧化用于污水处理厂提标扩建 第 )) 卷 第 5 期 e'(- f:$) 台剩余污泥泵!' 用 & 备"#He+(- ]0 S#Ie&)' fTG#Fe'(, f:& " 生化池改造和新建 !""#生化池 经过方案比选以及现场中试#生化段确定采用 !""#工艺#该工艺通过向反应器中投加一定数量 的生物膜悬浮载体填料#在填料内部生长一些厌氧 或者兼氧菌#外部为好氧菌& 悬浮载体填料与原有 活性污泥形成更为复杂的复合式生态系统#附着生 长在填料上的生物膜使生物池中的生物量大大增 加& 提高污水处理的效果#达到稳定出水水质的目 的,&- & 设计 ' 座生化池#现状有 & 座需要改造#再新建 & 座& 单座设计流量为 '(- .&*, /) 01#8Ue&()5& 改造现状生化池%现状 3' 4生物池 & 座#分 ' 格#平面尺寸为 9- /.)'(- /#池深为 9(5 /& 总水 力停留时间为&&(9, C#其中选择厌氧区 &(- C#缺氧 区 '(, C#好氧区 2(2, C& 将原来选择区和厌氧区都 改成缺氧区#改造后生化池分为缺氧区和好氧区两 大部分#内部都投有悬浮性填料& 缺氧池有效池容 为 , '&2 /) #填料填充率为,,(-c$好氧池有效池容 为 2 +'- /) #填料填充率为 ,-(9c& 主要设备有 &9 台搅拌器$- 台内回流泵!, 用 & 备"#He)** ]0S#I e,* fTG#Fe)* f:$, 台回流污泥泵!轴流泵#) 用 & 备"#He+2 ]0S#Ie,* fTG#Fe+(* f:$' 台剩余 污泥泵!& 用 & 备"#He+(' ]0S#Ie+* fTG#Fe&(2 f:$, 套调节堰门$& 套曝气系统& 新建 !""#生化池%& 座#分 ' 格#平面尺寸为 22(9 /.))(2 /#池深为 9(5 /& 缺氧池有效池容 为 9 9-- /) #填料填充率为,&(*c$好氧池有效池容 为 5 *22 /) #填料填充率为 ,-(9c$主要设备同上& # 新建精密过滤机房 ^^ 常规处理技术包括%混凝+沉淀+过滤& 一期 已建设有混凝沉淀作用的高效沉淀池#在保留一期 高效沉淀池的基础上新建 & 座高效沉淀池满足设计 规模#再后续增加具有过滤功能的构筑物#使出水 ^^ 达到一级 3标准& 过滤工艺选用精密过滤机#其特点有%刚性结构 滤筒#耐水力冲击+使用寿命长$滤筒吊挂支撑#无水 下运转轴承$滤筒无级变频调速#可调试到最佳过滤 效果$采用高强度一体化单层滤网#强度高+易清洗$ 滤网由多片组成#可小面积独立更换#可小面积缝补 维修$滤布选用进口不锈钢 )&9 防滑丝+防打折滤 布#经过特殊编织方法编织而成#过滤精度高+过滤 速度快+水头损失小+使用寿命长$自清式扇形喷嘴# 清洗水量小+效果好$全自动连续式过滤#实现无人 操作& 精密过滤单元的水质指标%进水 ^^!'* \)* /H0]#出水 ^^!- \&* /H0]$设计流量为 - .&*, /) 01#8Ue&()5$配备 ' 套精密过滤器!成套设备"# 滤筒直径为 &(9 /#过滤网孔孔径为 &* \)* &/#滤 筒功率为 '(' f:$配备 ' 台反冲洗泵#He&'(- /) 0 C#Ie*(9 !TG#Fe'(' f:#每套精密过滤器配备 & 台& $ 新建两级臭氧催化氧化池 要使 74[稳定达到一级 3标准#提标工程需要 增加更为强劲+高效的去除 74[工艺& 经过对比和 现场中试#确定采用臭氧 `!催化氧化法& 电磁!`!"高级催化氧化技术采用电磁切变原 理#通过电磁!`!"切变场的作用#改变污水中水分 子+有机污染物分子+离子氛的团簇结构#改变被处 理污水的物理+化学+分子力学等性能#达到增加臭 氧溶解能力+加快臭氧与有机污染物的反应时间+提 高固相催化效率的目的#同时在污水中#在电磁 !`!"切变场!及专用催化剂"的作用下直接激发产 生羟基自由基#在羟基自由基的强氧化性的作用下# 残余的有机物在后续处理单元得到去除,'- & 具体的流程是%来水先通过均相催化投加装置# 在污水中产生电子束及新生态二价离子#电子束及 新生态二价离子在水中有臭氧时#会产生大量的羟 基自由基#实现高级氧化过程& 均相催化能够提高 `!高级氧化系统的催化效果& 污水通过均相催化 后进入电磁 `!高级催化氧化系统#在泵出口管道 上设置 `!发生器#经 `!发生器作用改变污水中 水分子+有机污染物分子+离子氛的团簇结构#改变 了被处理污水的物理+化学+分子力学等性能#改性 后的污水进入一级 `!高级催化氧化池#池内添加 催化剂#共分三级#折流布置& 通过离心泵对每段内 的污水进行一定比例的循环#在循环管道上设置高 效射流器#通过射流器的负压抽吸作用投加臭氧#臭 氧连同循环的污水#通过射流器的混合后#再进入反 应池内#混合后的污水在贵重金属催化剂的作用下# 激发产生羟基自由基#羟基自有基的氧化还原电位 为 '(5 @b#在其作用下大部分难降解的有机物发生 断链反应形成短链的有机物或直接被氧化至 74' *55* 第 )) 卷 第 5 期 中 国 给 水 排 水 RRR(RGJ@MHGSC@GJ(NK/ 和 _'4#以及中间态高活跃产物& 一级高级催化氧 化池出水进入二级均相催化装置#提高其高级氧化 池催化效果#继续通过 `!发生器作用后#进入二级 高级催化氧化池#二级高级催化氧化池同样分三段# 每段也添加不同的催化剂#完成对污水的进一步改 性和降解#经过两级均相催化及两级高级催化氧化 设备后污水已基本得到充分的改性和降解& 新建臭氧催化氧化池 & 座#分两级#每级两个系 列& 尺寸为 ,&(* /.),(& /.+(- /& 钢筋混凝土 结构& 设计流量为 ' '+&(2 /) 0C& 该单元水质指标%进水 74[!&&* /H0]#出水 74[!-* /H0]& 一级臭氧催化氧化反应时间约 +* />A& 臭氧总 投加量按 '- /H0]设计& 第一段卧式离心泵 He),9 /) 0C#Ie',* fTG# Fe)2 f:#共 ) 台!' 用 & 备"& 第二段卧式离心泵 He),9 /) 0C#Ie',* fTG# Fe)2 f:#共 & 台& 第三段卧式离心泵 He),9 /) 0C#Ie',* fTG# Fe)2 f:#共 & 台& 二级高级催化氧化反应时间约 +* />A& 臭氧总 投加量按 &) /H0]设计& 第一段+第二段卧式离心泵 He),9 /) 0C#Ie ',* fTG#Fe)2 f:#共 ' 台& 第三段卧式离心泵 He&2) /) 0C#Ie',* fTG# Fe&5(- f:#共 ' 台& % 新建臭氧车间及液氧站 臭氧发生器 , 套!) 用 & 备"%每套额定产量为 )* fH0C#臭氧浓度为 &-* /H0]#额定功率为 '2) f:#臭氧发生器采用氧气源#单台需气量为 '&* ;/) 0C#氧气露点!一个标准大气压"! 89* h# 供 气压力为 *() \*(- !TG#固液颗粒粒径!*(*- &/# 残油含量!*(**- /H0/) #总碳氢化合物!&- /]0 /) & ' 新建碳源投加间 功能%当进水 "4[- 不足#以至于不能达到良好 的反硝化效果时#投加碳源!原料为三水合乙酸钠" 至生物池#提高生物池的 "4[- 与总氮的比值#提高 反硝化效率& 三水合乙酸钠投加量为 &2() J01#配制浓度为 &*c& & 工程调试 万方污水处理厂项目自 '*&- 年 ) 月工艺调试 以来#水量平均为 ,(5 .&*, /) 01#其中工业废水比 重大#约占总进水的 2*c以上#生化性差#"07值不 足 *('#工艺调试难度大& 进水 74[值是 &-* \'** /H0]#氨氮值是&* \'- /H0]#总氮值是'- \)- /H0 ]#需要添加大量碳源来满足脱氮的需要#经过近 9 个月的工艺调试#出水指标基本达到一级 3标准# 但出水指标的稳定性较差#正在继续进行工艺优化# 确保稳定达标& ' 结语 焦作市万方污水处理厂主要处理生物制药废 水#进水的 "07值极低#进水中溶解性难生化降解 74[绝对值较高#进水 I;浓度较高#是处理难点& 提标扩建工程采用.生化池!!""#" $高效沉淀池 $精密过滤 $两级臭氧催化氧化/工艺& 经过近 9 个月的工程调试#出水指标基本达标#但是稳定性较 差#将进一步进行工艺优化#确保出水稳定达标& 参考文献! ,&- 孟涛#刘杰#杨超#等(!""#工艺用于青岛李村河污 水处理厂升级改造,F-(中国给水排水#'*&)#'+!'"% -+ 89&( ,'- 李文国#战树岩#刘佩春(电磁!`!"催化高级氧化用 于桥东污水处理厂升级改造, F-(中国给水排水# '*&,#)*!&*"%5+ 8+&( 作者简介!王瑞!&+5* 8 "# 女# 山西长治人# 硕 士# 高级工程师# 从事给水排水工程设计 以及固体废弃物处理设计工作& 083(*1!RGAHM=>',9*i&9)(NK/ 收稿日期!'*&9 8&' 8'9 *5+* RRR(RGJ@MHGSC@GJ(NK/ 王 瑞!等*!""#$臭氧电磁催化氧化用于污水处理厂提标扩建 第 )) 卷 第 5 期
