板框厢式隔膜压滤机
引言
近年来，随着水环境改善要求提高，许多地区的污水处理厂执行的排放标准越来越严格，一些环境脆弱的区域及缺水地区要求出水达到地表水准IV类甚至是III类标准。这要求较高的有机污染物去除效果及脱氮除磷水平。目前国内污水厂大多采用的A/A/O或以其为基础的脱氮除磷工艺及后续强化处理工艺，难以达到上述要求。通常需要采用二级强化处理工艺尽可能提高二级处理段的脱氮除磷能力；另一方面，需引入深度处理工艺，尤其是以膜技术及其组合工艺为代表的深度回用水处理工艺来满足排放要求。
1 工程概况
高新区某污水厂建设规模为25000 m3/d(变化系数1.47)，远期总规模为50000 m3/d，主要处理高新区中心区高新大道以南及部分村庄生活污水及部分预处理后排放的电子类、机械五金材料类等生产废水。由于污水厂排放水域水量较小，纳污能力弱，且为河源东江一级支流，因此出水执行国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准(A标准)及《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)III类标准[2-3]的最严值(其中总氮≤15 mg/L)。设计水质见表1。
2 工艺设计
2.1 设计思路该工程难点在于进水水质高，出水指标要求严格，除TN外其它指标去除率要求均高于95%；同时工程的吨水用地仅为1 m2/ m3(污水)，导致占地较大的传统工艺无法用于该项目中。针对工程特点，采用占地面积少的A/A/O-MBR(膜生物反应器)作为二级处理工艺；在二级处理后采用反硝化深床滤池作为深度处理，在滤池进水前端搅拌池投加聚合氯化铝(PAC)及根据碳氮比补充碳源乙酸钠，进一步去除TP、TN及COD，保证出水达标。
2.2 核心工艺
2.2.1 膜生物反应器膜生物反应器(MBR)是将膜分离技术和生物反应器的生物降解作用集于一体的生物化学反应系统，是属于传统活性污泥法的一种发展工艺。其工艺流程短，占地少；污泥浓度及容积负荷高于传统活性污泥法；对水质、水量负荷变化适应性强；与A/A/O工艺组合脱氮除磷效果显著，出水水质好。
2.2.2 反硝化深床滤池反硝化深床滤池采用特殊规格及形状的石英砂作为反硝化生物的挂膜介质，利用填料上的微生物，在缺氧条件完成反硝化脱氮；同时利用石英砂深床的过滤作用完成悬浮物的截留，配合前端投加除磷剂可完成总磷去除。反硝化深床滤池具有占地面积小、动力消耗低、脱氮效果好等特点，已成为城镇污水厂深度处理的主流工艺之一。
2.3 工艺流程污水处理的主体工艺流程：预处理+A/A/O-MBR+反硝化深床滤池+紫外消毒，详细流程见图1。污泥处理流程：污泥浓缩+污泥调理+污泥脱水，含水率将至60 %后外运处置，压滤水及污泥浓缩池分离水进入除磷反应池除磷，再回流至粗格栅。
2.4 主要工艺构筑物及设计参数
2.4.1 粗格栅及提升泵站粗格栅及提升泵站包括格栅渠及集水池，通过粗格栅拦截较大杂质，再通过提升泵将污水提升至细格栅。土建按50000 m3/d设计，设备按25000 m3/d设计，占地面积214.7 m2，格 栅 渠3条。主要设备配置钢丝绳牵引格栅2台(1用1备)，栅条间隙20 mm，栅宽1.5 m，渠宽1.6 m，渠深9.4 m，功率1.87 kW；提升泵3台(2用1备)，流量766 m3/h，扬程16.5 m，功率48 kW。
2.4.2 细格栅池、沉砂池、膜格栅池细格栅池主要通过细格栅拦截较小的杂质，沉砂池主要去除无机颗粒物，膜格栅主要拦截细小纤维物质，保证后续MBR膜的正常运行。土建按50000 m3/d设计，设备按25000 m3/d设计，占地面积439.4 m2，细格栅渠和膜格栅渠各3条，渠宽分别为1.8 m和1.6 m，旋流沉砂池两座。主要设备配置内进流网板格栅1个，栅宽1.8 m，网孔直径为5 mm，功率1.1 kW；事故格栅1个，栅条间隙为10 mm；旋流沉砂器一套，流量1980 m3/h，电机功率1.5 kW，池内径及池深分别为3.65 m及4.3 m；砂水分离器1台，处理量20~27 L/s，功率0.75 kW；内进流网板膜格栅2个，栅宽2.0 m，网孔直径为1 mm，功率1.1 kW。
2.4.3 MBR生化池及设备间MBR生化池及设备间包括A/A/O生化池、膜池、风机房、泵房、膜洗车间及出水池，主要在A/A/O生化池完成污水的脱氮除磷，在MBR完成泥水分离。土建及设备均按25000 m3/d设计，占地面积4700.4 m2，A/A/O生化池为两格，膜池6格，每个膜池安装7个MBR膜组件。停留时间：厌氧池1.62 h，缺氧池3.6 h，好氧池7.2 h，膜池1 h。生化池有效水深为5.25 m，膜池有效水深为4.3 m，设计膜通量为19.84 L/m2·h。膜池污泥浓度为7000 mgMLSS/L。从膜池至好氧池污泥回流比600 %，好氧池至缺氧池内回流比250 %，缺氧池至厌氧池内回流比100 %。聚合氯化铝(PAC)投加点在好氧池的出水端。设备配置方面，厌氧池推流器2台，转速40 r/min，叶轮直径2.3 m，功率2.6 kW；缺氧池推流器4台，转速45 r/min，叶轮直径2.3 m，功率3.6 kW；好氧池推流器8台，转速51 r/min，叶轮直径1.8 m，功率2.6 kW。曝气部分，盘式曝气器912个，流量6.84 m3/h，氧利用率≥25 %；空气悬浮风机(曝气)3台(2用1备)，风量52 Nm3/min，风压63 kPa，功率75 kW。膜系统部分，浸没式平板超滤膜组件42组，膜材质为聚偏氟乙烯，膜孔径0.03 μm，膜通量19.84 L/m2·h，单组膜面积1200 m2；膜池吹扫的空气悬浮风机3台(2用1备)，风量84 Nm3/min，风压44.1 kPa，功率93.75 kW；双向泵(用于抽吸及膜反洗)7台(6用1备)，流量84 m3/h，扬程-10~+10 m，功率93.75 kW。膜化学清洗部分，10 m3柠檬酸储罐及10 m3次氯酸钠储罐各1个；柠檬酸钠计量泵及次氯酸钠计量泵各3台(均为2用1备)，流量1800 L/h，压力0.3 MPa，功率0.75 kW。
2.4.4 反硝化深床滤池反硝化深床滤池通过缺氧条件下生物膜的反硝化作用完成总氮去除，进水端反应池添加乙酸钠作为补充碳源；通过进水端混凝反应池投加PAC及滤料过滤完成总磷及悬浮物的去除。土建及设备均按25000 m3/d设计，占地面积550.7 m2。进水端端反应搅拌池两个；滤池4格，每格尺寸为13.5×2.9 m，石英砂滤料厚度为2.44 m，滤速为6.65~8.87 m3/m2·h，滤料粒径为2~3 mm；乙酸钠储药池及PAC储药池各一个；反冲洗废水池1个，有效容积322 m3。设备配置方面，乙酸钠加药螺杆泵及PAC加药螺杆泵各2台(均1用1备)，流量均为100~1000 L/h，压力均为0.2 MPa，功率为0.75 kW；储药池搅拌器2台，叶轮直径0.8 m，功率3 kW；进水端混合搅拌器两台，叶轮直径1.2 m，功率4 kW；反洗水泵2台(1用1备)，流量574 m3/h，扬程9 m，功率30 kW；反洗鼓风机3台(2用1备)，风量35.83 m3/min，风压78.4 kPa，功率75 kW；反洗废水排污泵2台(1用1备)，流 量119 m3/h，扬 程7.6 m，功率5.5 kW；放空排污泵1台，流量110 m3/h，扬程7.0 m，功率5.5 kW。
2.4.5 紫外消毒池紫外消毒池通过紫外线照射达到杀菌效果。土建按50000 m3/d设计，设备按25000 m3/d设计，占地面积76.8 m2。两条消毒渠，其中一条两端用砖墙封堵。设备配置紫外消毒模块4个，每个模块16根紫外灯管，每根灯管功率320 W。
2.4.6 巴氏计量槽通过巴氏计量槽对出水流量进行计量。土建及设备均按50000 m3/d设计，占地面积35.91 m2。巴氏计量槽1组，喉道宽度0.6 m；回用水泵2台(1用1备)，流量94 m3/h，扬程12 m，功率5.5 kW。
2.4.7 污泥浓缩池污泥浓缩池主要对MBR膜池的剩余污泥进行浓缩，降低污泥含水率。主要设计参数：土建及设备均按50000 m3/d设计，占地面积141.8 m2。直径12 m，深度4.95 m，剩余污泥量(99.2 %含水率)337.5 m3/d(远期为675 m3/d)。设备配置中心刮泥机1台，功率0.75 kW；污泥螺杆泵2台(1用1备)，流量60 m3/h，压力0.2 MPa，功率15 kW。
2.4.8 污泥调理池及除磷反应池污泥调理池主要将浓缩后的污泥进行调理改善脱水性能，除磷反应池通过投加铝盐对浓缩池上清液及污泥脱水产生的压滤水进行除磷。土建及设备均按50000 m3/d设计，占地面积166.46 m2。包 括除磷沉淀池1格，负荷0.47 m3/m2·h(远期0.94 m3/m2·h)，污泥调理池2格，PAC储药池4格。设备配置絮凝搅拌机1台，桨叶直径700 mm，转 速84 r/min，功 率0.75 kW；螺 杆 泵2台(1用1备)，流量13 m3/h，压力0.2 MPa，功率4 kW；调理池搅拌机2台，桨叶直径2000 mm，转速65 r/min，功率15 kW；储药池搅拌机4台(2用2备)，桨叶直径470 mm，转速125 r/min，功率1.5 kW；PAC计量泵4台(2用2备)，流量100-1000 L/h，压力0.2 MPa，功率0.75 kW。
2.4.9 污泥脱水机房(二层) 通过破膜装置及投加化学药剂，用厢式隔膜压滤机将含水率约97 %的剩余污泥脱水至含水率不大于60 %。脱水间尺寸30.0 m×14.5 m，剩余污泥量2700 kgDS/d，最终泥饼量(含水率60 %)6.75 t/d，操作时间8~12 h/d。配套厢式隔膜压滤机2台，过滤面积180 m2，滤板尺寸1250 mm×1250 mm，滤室数量70个，滤饼厚度35 mm，压滤机功率16 kW；高压螺杆泵2台，流量26-30 m3/h，压力1.2 MPa，功率22 kW；压榨水泵2台，流量6 m3/h，扬程161 m，电机功率5.5 kW；高压冲洗泵2台，流量10.2 m3/h，扬程600 m，电机功率30 kW；PAM制药装置1台，制药量1 m3/h，功率2.62 kW；PAM加药螺杆泵2台，流量100~1000 L/h，压力0.5 MPa，功率0.25 kW。
3 经济分析
3.1 项目投资污水厂提标改造工程总投资8793.39万元，其中工程费用850.36万元，工程建设其他费用777.27万元，预备费22.50万元，建设期利息148.26万元。3.2 运行费用测算运行费用主要由水电费、药剂费、人工费用三部分组成。全年按运行365天算。吨水电耗为0.526 kW·h。
4 结语随着对水环境质量要求不断提高，传统的脱氮除磷工艺及深度处理工艺组合难以满足逐渐严格的污水排放标准。“A/A/O-MBR+反硝化深床滤池”能够有效去除污染物，满足高标准的排放要求，占地面积少，可作为地表水III类出水要求的工艺选择之一。
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