中國給水排水雜志-2017 -8 |
書 !""#$臭氧電磁催化氧化用于污水處理廠提標擴建 王 瑞& ! 夏文輝& ! 原建光' "&(天津市市政工程設計研究院! 天津 )**)+'# '(康達環保水務有限公司! 河南 焦作 ,-,***$ 摘 要! 焦作市工業集聚區萬方污水處理廠總規模為 - .&*, /) 01!分兩期建設% 一期于 '**+ 年2 月建成投產!處理量為'(- .&*, /) 01!進水以生物制藥廢水為主!采用水解酸化 $3' 4工 藝!設計出水水質執行&城鎮污水處理廠污染物排放標準' "&5+&5('**'$一級 "標準% 目前實施 二期提標擴建工程!總規模達到- .&*, /) 01!出水執行一級 3標準!提標擴建工程采用生化池投加 懸浮填料工藝"!""#$)增加精密過濾和臭氧電磁催化氧化等措施!改造后出水水質達標% 關鍵詞! 污水處理廠# 提標擴建# !""## 精密過濾# 臭氧電磁催化氧化 中圖分類號! 62*) 文獻標識碼! 7 文章編號! &*** 8,9*'!'*&2"*5 8**59 8*, !""#$$%&'()*&')&+,)-,./*)-01,2).&3(+',)*24()(15)*2$6*7()*&'8&. 9:+.(7*'+ ;.&<,2)&8=(>),/(),.?.,()3,');1(') :3;<#=>& # 6?3:@ABC=>& # DE3;F>GABH=GAH ' !&!"#$%&#% '(%#)#*$+,%-#%../#%- 0.1#-% $%2 3.1.$/)4 5%16#6(6.# "#$%&#% )**)+'# 74#%$$ '!8$%-2$ ,%9#/:%;.%6$+62!# ?#$:@(:,-,***# 74#%$" @A>).(2)% IC@JKJGLJM@GJ/@AJNGOGN>JPKQ:GAQGAHRGSJ@RGJ@MJM@GJ/@AJOLGAJ!::IT" >A F>GKU=K >A1=SJM>GLGM@G>S- .&*, /) 01(IC@:GAQGAH::ITRK=L1 V@NKASJM=NJ@1 >A JRKOCGS@S(IC@NKASJM=NB J>KA KQJC@Q>MSJBOCGS@OMKW@NJR>JC JC@NGOGN>JP'(- .&*, /) 01 RGSQ>A>SC@1 >A JC@F=LPKQ'**+(!KSJKQ JC@>AQL=@AJRGSOCGM/GN@=J>NGLRGSJ@RGJ@M(IC@@QQL=@AJX=GL>JP/@JJC@Q>MSJL@Y@L"NM>J@M>G>A JC@0#1A )4$/-.B6$%2$/2 :C<:++(6$%61C:/'(%#)#*$+=$16.D$6./"/.$6;.%6<+$%6!<"&5+&5 8'**'" Y>GNK/V>B AGJ>KA OMKN@SS@SKQCP1MKLPJ>NGN>1>Q>NGJ>KA GA1 3' 4(3JOM@S@AJ# JC@S@NKA1BOCGS@=OHMG1>AHOMKW@NJR>JC NGOGN>JPKQ- .&*, /) 01 CGSV@@A Q>A>SC@1 NKASJM=NJ>KA GA1 O=J>AJKRGSJ@RGJ@MJM@GJ/@AJ(3QJ@MJM@GJB /@AJY>G/KY>AHV@1 V>KQ>L/M@GNJKM!!""#"# OM@N>S@Q>LJMGJ>KA# KUKAGJ>KA JKH@JC@MR>JC @L@NJMK/GHA@J>N NGJGLPJ>NKZ>1GJ>KA# JC@@QQL=@AJKQJC@S@NKA1BOCGS@OMKW@NJNK=L1 /@@JJC@Q>MSJL@Y@L3NM>J@M>GSO@N>Q>@1 >A JC@0#1)4$/-.B6$%2$/2 :C<:++(6$%61C:/'(%#)#*$+=$16.D$6./"/.$6;.%6<+$%6!<"&5+&5 8'**'"( B,5 /&.7>% RGSJ@RGJ@MJM@GJ/@AJOLGAJ!::IT"$ =OHMG1>AHOMKW@NJ$ /KY>AHV@1 V>KQ>L/M@B GNJKM!!""#"$ OM@N>S@Q>LJMGJ>KA$ KUKAGJ>KA JKH@JC@MR>JC @L@NJMK/GHA@J>NNGJGLPJ>NKZ>1GJ>KA 焦作市萬方污水處理廠服務范圍為萬方工業集 聚區#占地面積為 9(2, C/' #總建設規模為 - .&*, /) 01#分兩期實施& 一期工程建設規模為 '(- .&*, /) 01#于 '**+ 年 2 月正式投產運行& 一期設計出水 水質執行'城鎮污水處理廠污染物排放標準( !<" &5+&5)'**'"一級 "標準& 為響應國家節能減排 號召#根據河南省和焦作市相關規定和要求#出水水 質要求達到一級 3標準& 同時結合園區的發展規 劃#實施二期提標擴建工程#總規模為 - .&*, /) 01& ! 一期工程設計及運行情況 一期原設計進水水質%"4[- 為 &-* \'** /H0 ]#74[為 -** /H0]#^^ 為 )** /H0]#;_) 8;為 )- *59* 第 )) 卷 第 5 期 '*&2 年 , 月 中 國 給 水 排 水 7_?;3:3I`#a:3^I`:3I`# bKL()) ;K(5 3OM('*&2 /H0]#I;為 ,- /H0]#O_值為 9(- \5(-#IT為 , /H0]$設計出水水質為'城鎮污水處理廠污染物排 放標準(!<"&5+&5)'**'"一級 "標準& 污水處理工藝采用水解酸化 $改良 3' 4工藝 主體的二級生化處理方案#后續為高效沉淀池& 根據實際調查#一期工程實際接收廢水主要為 生物醫藥廢水#另外還有小鋁加工廠+耐材廠+生活 區+飯店等排放的少量污水& 處理量約 '(* .&*, /) 01& '*&' 年 2 月)'*&) 年 9 月進水水質!平均值" 如下%"4[- 為 )2(2 /H0]+74[為 '&&(, /H0]+^^ 為 &'9(5 /H0]+;_) 8;為 )'(, /H0]+I;為 ,2() /H0]+IT為 &(+ /H0]+O_值為 9(* \+(*& 從以上 數據可以看出進水水質特點%進水 "07值極低$進 水中溶解性難生化降解 74[絕對值較高$進水 I; 濃度較高& 水廠目前出水水質不穩定#74[和 I;一直保 持在較高數值上& 出水 ^^ 一般情況下濃度較低#基 本可以滿足一級 "的要求#但是不能穩定達到一級 3標準#氨氮也不穩定& # 二期提標擴建的目標 提標擴建需要解決以下問題% ! 改善污水的可生化性#以保證生化系統能 順利啟動#滿足氨氮排放要求$ " 解決生化系統的反硝化問題#目前由于污 水中碳源含量較低#反硝化反應不能進行或者效率 較低#而且目前進水 I;濃度相對一般城市污水處 理廠來說更高$ # 目前污水中的 74[主要為溶解性難生物 降解 74[#并且濃度較高& 需要改善生化系統以提 升這部分 74[的去除效率#另外還需要輔以其他非 常規的處理手段#保證其最終出水穩定達標$ $ 繼續強化 ^^ 的去除措施#必要時增加過濾 工藝$ % 由于一級 3標準對出水 IT要求較高#必 須輔以一定的化學除磷工藝措施& $ 二期設計方案 $%! 設計水質確定 現狀污水主要為生物醫藥廢水#水質較差$遠期 隨著工業集聚區的建設#工業水量增加#水質將再次 發生變化& 現階段設計以現狀進水水質為基礎#保 證率按照 +*c選取#因此確定此次設計的進水水 質%"4[- 為 ,- /H0]#74[為 '-* /H0]#^^ 為 ',* /H0]#;_) 8;為 ,* /H0]#I;為 9- /H0]#O_值為 9(* \+(*#IT為 ) /H0]#待將來污水源和水量發生 變化#再進行設計調整& 擴建后水廠出水水質要求達到一級 3標準% "4[-!&* /H0]#74[!-* /H0]#^^!&* /H0]#I; !&- /H0]#;_) 8;!-!5" /H0]#O_值為 9 \+#IT !*(- /H0]& $%# 工藝流程 工藝流程見圖 && !"#$ %&'( )*+,- .&'() /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" 圖 ! 工藝流程 d>H(& dLKRNCGMJKQJM@GJ/@AJOMKN@SS $%$ 主要構建筑物設計思路 ! 水解酸化池改造為初沉池 原有水解酸化池 ' 座#考慮到現狀水解酸化效 果不明顯#對廢水沒有明顯的改性效果#因此放棄水 解酸化功能$同時#又考慮到進水中 ^^ 濃度較高 !遠期更高"#因此將水解酸化池改造為初沉池& 單 座設計流量為 '(- .&*, /) 01#8Ue&()5#單座直徑 為 )'(9 /!內圈直徑為 ', /"#池邊水深為 ,(2 /# 鋼筋混凝土結構& 單池表面負荷!均日均時"為 '() /) 0!/' *C"#沉淀時間為 ' C& 主要設備!兩池"%' 臺中心傳動濃縮刮泥機#E', /#Fe&(- f:$- 臺攪 拌機!, 用 & 備"#E'(* /#Gg59* ;#% e'- M0/>A#F *52* RRR(RGJ@MHGSC@GJ(NK/ 王 瑞!等*!""#$臭氧電磁催化氧化用于污水處理廠提標擴建 第 )) 卷 第 5 期 e'(- f:$) 臺剩余污泥泵!' 用 & 備"#He+(- ]0 S#Ie&)' fTG#Fe'(, f:& " 生化池改造和新建 !""#生化池 經過方案比選以及現場中試#生化段確定采用 !""#工藝#該工藝通過向反應器中投加一定數量 的生物膜懸浮載體填料#在填料內部生長一些厭氧 或者兼氧菌#外部為好氧菌& 懸浮載體填料與原有 活性污泥形成更為復雜的復合式生態系統#附著生 長在填料上的生物膜使生物池中的生物量大大增 加& 提高污水處理的效果#達到穩定出水水質的目 的,&- & 設計 ' 座生化池#現狀有 & 座需要改造#再新建 & 座& 單座設計流量為 '(- .&*, /) 01#8Ue&()5& 改造現狀生化池%現狀 3' 4生物池 & 座#分 ' 格#平面尺寸為 9- /.)'(- /#池深為 9(5 /& 總水 力停留時間為&&(9, C#其中選擇厭氧區 &(- C#缺氧 區 '(, C#好氧區 2(2, C& 將原來選擇區和厭氧區都 改成缺氧區#改造后生化池分為缺氧區和好氧區兩 大部分#內部都投有懸浮性填料& 缺氧池有效池容 為 , '&2 /) #填料填充率為,,(-c$好氧池有效池容 為 2 +'- /) #填料填充率為 ,-(9c& 主要設備有 &9 臺攪拌器$- 臺內回流泵!, 用 & 備"#He)** ]0S#I e,* fTG#Fe)* f:$, 臺回流污泥泵!軸流泵#) 用 & 備"#He+2 ]0S#Ie,* fTG#Fe+(* f:$' 臺剩余 污泥泵!& 用 & 備"#He+(' ]0S#Ie+* fTG#Fe&(2 f:$, 套調節堰門$& 套曝氣系統& 新建 !""#生化池%& 座#分 ' 格#平面尺寸為 22(9 /.))(2 /#池深為 9(5 /& 缺氧池有效池容 為 9 9-- /) #填料填充率為,&(*c$好氧池有效池容 為 5 *22 /) #填料填充率為 ,-(9c$主要設備同上& # 新建精密過濾機房 ^^ 常規處理技術包括%混凝+沉淀+過濾& 一期 已建設有混凝沉淀作用的高效沉淀池#在保留一期 高效沉淀池的基礎上新建 & 座高效沉淀池滿足設計 規模#再后續增加具有過濾功能的構筑物#使出水 ^^ 達到一級 3標準& 過濾工藝選用精密過濾機#其特點有%剛性結構 濾筒#耐水力沖擊+使用壽命長$濾筒吊掛支撐#無水 下運轉軸承$濾筒無級變頻調速#可調試到最佳過濾 效果$采用高強度一體化單層濾網#強度高+易清洗$ 濾網由多片組成#可小面積獨立更換#可小面積縫補 維修$濾布選用進口不銹鋼 )&9 防滑絲+防打折濾 布#經過特殊編織方法編織而成#過濾精度高+過濾 速度快+水頭損失小+使用壽命長$自清式扇形噴嘴# 清洗水量小+效果好$全自動連續式過濾#實現無人 操作& 精密過濾單元的水質指標%進水 ^^!'* \)* /H0]#出水 ^^!- \&* /H0]$設計流量為 - .&*, /) 01#8Ue&()5$配備 ' 套精密過濾器!成套設備"# 濾筒直徑為 &(9 /#過濾網孔孔徑為 &* \)* &/#濾 筒功率為 '(' f:$配備 ' 臺反沖洗泵#He&'(- /) 0 C#Ie*(9 !TG#Fe'(' f:#每套精密過濾器配備 & 臺& $ 新建兩級臭氧催化氧化池 要使 74[穩定達到一級 3標準#提標工程需要 增加更為強勁+高效的去除 74[工藝& 經過對比和 現場中試#確定采用臭氧 `!催化氧化法& 電磁!`!"高級催化氧化技術采用電磁切變原 理#通過電磁!`!"切變場的作用#改變污水中水分 子+有機污染物分子+離子氛的團簇結構#改變被處 理污水的物理+化學+分子力學等性能#達到增加臭 氧溶解能力+加快臭氧與有機污染物的反應時間+提 高固相催化效率的目的#同時在污水中#在電磁 !`!"切變場!及專用催化劑"的作用下直接激發產 生羥基自由基#在羥基自由基的強氧化性的作用下# 殘余的有機物在后續處理單元得到去除,'- & 具體的流程是%來水先通過均相催化投加裝置# 在污水中產生電子束及新生態二價離子#電子束及 新生態二價離子在水中有臭氧時#會產生大量的羥 基自由基#實現高級氧化過程& 均相催化能夠提高 `!高級氧化系統的催化效果& 污水通過均相催化 后進入電磁 `!高級催化氧化系統#在泵出口管道 上設置 `!發生器#經 `!發生器作用改變污水中 水分子+有機污染物分子+離子氛的團簇結構#改變 了被處理污水的物理+化學+分子力學等性能#改性 后的污水進入一級 `!高級催化氧化池#池內添加 催化劑#共分三級#折流布置& 通過離心泵對每段內 的污水進行一定比例的循環#在循環管道上設置高 效射流器#通過射流器的負壓抽吸作用投加臭氧#臭 氧連同循環的污水#通過射流器的混合后#再進入反 應池內#混合后的污水在貴重金屬催化劑的作用下# 激發產生羥基自由基#羥基自有基的氧化還原電位 為 '(5 @b#在其作用下大部分難降解的有機物發生 斷鏈反應形成短鏈的有機物或直接被氧化至 74' *55* 第 )) 卷 第 5 期 中 國 給 水 排 水 RRR(RGJ@MHGSC@GJ(NK/ 和 _'4#以及中間態高活躍產物& 一級高級催化氧 化池出水進入二級均相催化裝置#提高其高級氧化 池催化效果#繼續通過 `!發生器作用后#進入二級 高級催化氧化池#二級高級催化氧化池同樣分三段# 每段也添加不同的催化劑#完成對污水的進一步改 性和降解#經過兩級均相催化及兩級高級催化氧化 設備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#分兩級#每級兩個系 列& 尺寸為 ,&(* /.),(& /.+(- /& 鋼筋混凝土 結構& 設計流量為 ' '+&(2 /) 0C& 該單元水質指標%進水 74[!&&* /H0]#出水 74[!-* /H0]& 一級臭氧催化氧化反應時間約 +* />A& 臭氧總 投加量按 '- /H0]設計& 第一段臥式離心泵 He),9 /) 0C#Ie',* fTG# Fe)2 f:#共 ) 臺!' 用 & 備"& 第二段臥式離心泵 He),9 /) 0C#Ie',* fTG# Fe)2 f:#共 & 臺& 第三段臥式離心泵 He),9 /) 0C#Ie',* fTG# Fe)2 f:#共 & 臺& 二級高級催化氧化反應時間約 +* />A& 臭氧總 投加量按 &) /H0]設計& 第一段+第二段臥式離心泵 He),9 /) 0C#Ie ',* fTG#Fe)2 f:#共 ' 臺& 第三段臥式離心泵 He&2) /) 0C#Ie',* fTG# Fe&5(- f:#共 ' 臺& % 新建臭氧車間及液氧站 臭氧發生器 , 套!) 用 & 備"%每套額定產量為 )* fH0C#臭氧濃度為 &-* /H0]#額定功率為 '2) f:#臭氧發生器采用氧氣源#單臺需氣量為 '&* ;/) 0C#氧氣露點!一個標準大氣壓"! 89* h# 供 氣壓力為 *() \*(- !TG#固液顆粒粒徑!*(*- &/# 殘油含量!*(**- /H0/) #總碳氫化合物!&- /]0 /) & ' 新建碳源投加間 功能%當進水 "4[- 不足#以至于不能達到良好 的反硝化效果時#投加碳源!原料為三水合乙酸鈉" 至生物池#提高生物池的 "4[- 與總氮的比值#提高 反硝化效率& 三水合乙酸鈉投加量為 &2() J01#配制濃度為 &*c& & 工程調試 萬方污水處理廠項目自 '*&- 年 ) 月工藝調試 以來#水量平均為 ,(5 .&*, /) 01#其中工業廢水比 重大#約占總進水的 2*c以上#生化性差#"07值不 足 *('#工藝調試難度大& 進水 74[值是 &-* \'** /H0]#氨氮值是&* \'- /H0]#總氮值是'- \)- /H0 ]#需要添加大量碳源來滿足脫氮的需要#經過近 9 個月的工藝調試#出水指標基本達到一級 3標準# 但出水指標的穩定性較差#正在繼續進行工藝優化# 確保穩定達標& ' 結語 焦作市萬方污水處理廠主要處理生物制藥廢 水#進水的 "07值極低#進水中溶解性難生化降解 74[絕對值較高#進水 I;濃度較高#是處理難點& 提標擴建工程采用.生化池!!""#" $高效沉淀池 $精密過濾 $兩級臭氧催化氧化/工藝& 經過近 9 個月的工程調試#出水指標基本達標#但是穩定性較 差#將進一步進行工藝優化#確保出水穩定達標& 參考文獻! ,&- 孟濤#劉杰#楊超#等(!""#工藝用于青島李村河污 水處理廠升級改造,F-(中國給水排水#'*&)#'+!'"% -+ 89&( ,'- 李文國#戰樹巖#劉佩春(電磁!`!"催化高級氧化用 于橋東污水處理廠升級改造, F-(中國給水排水# '*&,#)*!&*"%5+ 8+&( 作者簡介!王瑞!&+5* 8 "# 女# 山西長治人# 碩 士# 高級工程師# 從事給水排水工程設計 以及固體廢棄物處理設計工作& 083(*1!RGAHM=>',9*i&9)(NK/ 收稿日期!'*&9 8&' 8'9 *5+* RRR(RGJ@MHGSC@GJ(NK/ 王 瑞!等*!""#$臭氧電磁催化氧化用于污水處理廠提標擴建 第 )) 卷 第 5 期
