藁城市污水處理廠二沉池進(jìn)口設(shè)備適應(yīng)化改造

侯國(guó)安,郝文靜

(11藁城市水處理中心,河北藁城052160;21瑞和環(huán)保設(shè)備安裝工程有限公司,河北石家莊050000)

藁城市污水處理廠二沉池進(jìn)口設(shè)備適應(yīng)化改造

侯國(guó)安1,郝文靜2

(11藁城市水處理中心,河北藁城052160;21瑞和環(huán)保設(shè)備安裝工程有限公司,河北石家莊050000)

通過(guò)對(duì)一種國(guó)外應(yīng)用較廣的污泥虹吸系統(tǒng)的適應(yīng)化改造可行性論證,對(duì)其實(shí)施了一種在改進(jìn)效果、改造風(fēng)險(xiǎn)、改造難度以及成本方面都較優(yōu)的改造方案。通過(guò)1a的試運(yùn)行,整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常,整體改造十分成功。

進(jìn)口設(shè)備;改造;方案選擇;污水處理廠;藁城市

隨著國(guó)內(nèi)水環(huán)境的日益惡化,水處理項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)大量建設(shè),截至2005年6月底,全國(guó)661座城市中還有297座城市沒有建成污水處理廠。由于受政府資金限制,很多項(xiàng)目使用政府貸款,所以在工程中使用了大量國(guó)外設(shè)備,整個(gè)工藝流程一般也由國(guó)外總包商負(fù)責(zé)初步設(shè)計(jì),轉(zhuǎn)而由國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)院進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),但進(jìn)口設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行環(huán)境和實(shí)際采用的工藝往往與實(shí)際運(yùn)行情況相差較大,這就迫切需要進(jìn)行適應(yīng)化改造。

藁城污水處理廠坐落于石家莊市東的藁城市新區(qū),屬滹沱河流域。采用氧化溝活性污泥法[1],主要構(gòu)筑物包括進(jìn)水粗細(xì)格柵、進(jìn)水提升泵房、除砂池、厭氧選擇池、雙溝式氧化溝、二次沉淀池、回流污泥系統(tǒng)、剩余污泥脫水系統(tǒng)以及中水回用系統(tǒng)等。主要進(jìn)口設(shè)備包括:粗細(xì)格柵、進(jìn)水及污泥回流泵、除砂攪拌器、氧化溝表面曝氣機(jī)、二沉池刮吸泥橋、所有儀表自動(dòng)化設(shè)備以及中水回用中的大部分設(shè)備。設(shè)計(jì)日處理污水10萬(wàn)t,進(jìn)水COD約500mg/L、BOD約150mg/L、SS約240mg/L、NH3-N約25mg/L、TP約2～3 mg/L,設(shè)計(jì)出水達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB8978-1996中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[2]。

1 設(shè)備基本信息

二沉池刮吸泥橋及配套設(shè)施為丹麥Conpura公司生產(chǎn),刮吸泥橋直徑為42m,采用全橋驅(qū)動(dòng)式。每池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2套,配Nord SK3382 AB-63L/4減速機(jī)和0118kW電機(jī)。刮吸泥系統(tǒng)采用虹吸法[3],主要原理是池底刮泥板將污泥收集濃縮,利用液位差虹吸原理,吸泥管吸取池底的污泥。本套設(shè)備采用對(duì)稱的10根虹吸管,從中心向外依次成等距擴(kuò)散式分布。如圖1所示,虹吸集泥槽中的泥位在正常情況下是低于二沉池液位的,而虹吸管頂部的標(biāo)高是可調(diào)節(jié)的,操作人員可以在走道板上使用特殊的手柄通過(guò)調(diào)節(jié)絲桿來(lái)控制虹吸管口的高度,這樣就可以控制虹吸管口與二沉池液位之間的液位差,進(jìn)而可以調(diào)節(jié)污泥虹吸流量[4]。污泥被吸到集泥槽后,同樣也利用虹吸原理,由虹吸槽輸送至中央集泥槽,而進(jìn)入回流污泥泵站。此設(shè)備節(jié)省能源,易于調(diào)節(jié),但是在吸取高濃度污泥時(shí)往往會(huì)發(fā)生堵塞現(xiàn)象。

2 設(shè)計(jì)與實(shí)際運(yùn)行狀況

根據(jù)設(shè)計(jì),每座二沉池容量為5000 m3,水力停留時(shí)間為319h,每小時(shí)進(jìn)水量為2080m3,進(jìn)入二沉池的污水中干污泥含量大概在4～6 g/L,設(shè)計(jì)回流比80%～100%,所以每池每小時(shí)需要回流約1040 m3污水,回流污泥干泥含量為8～10 g/L左右。而實(shí)際運(yùn)行情況和原系統(tǒng)設(shè)計(jì)有很大差距,實(shí)際運(yùn)行時(shí)日進(jìn)水量達(dá)7～8萬(wàn)t,進(jìn)水指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值,其中固體懸浮物含量(SS)更是高出設(shè)計(jì)值1倍以上,加之COD也高于設(shè)計(jì)值016倍以上,所以實(shí)際運(yùn)行時(shí)的產(chǎn)泥量比設(shè)計(jì)值高出115～2倍多。氧化溝污泥濃度峰值達(dá)到11 g/L,平均值為7 g/L,而原水中含有大量的化纖、棉漿和造紙廢水,其中含有極細(xì)顆粒懸浮物,在吸附作用下會(huì)粘附在活性污泥上,形成高濃度泥團(tuán)及惡化微生物的生活環(huán)境,從而使污泥沉降速度明顯加快,使得二沉池刮吸泥系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)更加沉重。

在二沉池設(shè)備的原有設(shè)計(jì)中,一側(cè)的5根刮吸泥管是徑向等距分布的,從而5根虹吸管承擔(dān)的刮吸面積差距很大,其中外環(huán)吸泥管承擔(dān)的吸泥負(fù)擔(dān)明顯要大于內(nèi)環(huán)吸泥管(圖2,表1)。

表1 二沉池刮吸面積數(shù)據(jù)

以上分析表明,外環(huán)虹吸管的負(fù)擔(dān)明顯要大于內(nèi)環(huán)虹吸管,在實(shí)際運(yùn)行中1～3號(hào)虹吸管基本上能完成正常吸泥功能,而4號(hào)和5號(hào)虹吸管在運(yùn)行中極易堵塞,一旦管路堵塞,所負(fù)責(zé)的刮吸區(qū)域內(nèi)的污泥就會(huì)累積,從而污泥的濃度也會(huì)在重力作用下加大,使得更難被吸至池上。另外,外側(cè)管路都采用L形,更增大了污泥吸取的阻力。如果長(zhǎng)時(shí)間堵塞,池底聚積大量的污泥,會(huì)增加刮泥橋的運(yùn)行阻力,最后導(dǎo)致運(yùn)行阻力大于驅(qū)動(dòng)扭矩而造成刮吸泥橋停止運(yùn)行,造成事故。

實(shí)際運(yùn)行中,工作人員必須對(duì)二沉池采取高頻率的巡檢,當(dāng)發(fā)現(xiàn)外側(cè)管路出泥不通暢時(shí),及時(shí)人工疏通干預(yù),才能保證穩(wěn)定運(yùn)行。但由于管路堵塞的不確定性,使得工作人員難以完全控制管路的通暢,進(jìn)而采取降低虹吸管口高度,提高液位差的措施來(lái)保證虹吸功能,但這同時(shí)也增加了虹吸量,加之為了保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定,就必須同時(shí)降低污泥泵站的液位(從二沉池中央集泥槽到回流污泥泵站采用自流方式),使得回流比遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值,達(dá)到100%甚至更高。而本廠剩余污泥處理系統(tǒng)處理量有限,不能及時(shí)將剩余的污泥處理,整個(gè)工藝系統(tǒng)中的污泥量處于不斷上漲中,形成了惡性循環(huán)。在工藝方面,泥齡增大,可揮發(fā)污泥比降低,二沉池出現(xiàn)污泥上浮,出水SS超標(biāo)[5]。從運(yùn)行安全角度來(lái)講,過(guò)多的污泥加大了二沉池的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn),而一旦二沉池發(fā)生故障停產(chǎn),將會(huì)導(dǎo)致全廠停產(chǎn)。

3 改造方案的選擇

在參考了國(guó)內(nèi)外眾多二沉池吸泥設(shè)備后,又結(jié)合本廠實(shí)際設(shè)備狀況,決定采用空氣壓差助流方案,在虹吸管底部離管口200mm處開孔,連接一根管路至走道板,安裝一臺(tái)小型鼓風(fēng)機(jī),向管路中鼓入高壓氣體,控制好合適的壓力后,在虹吸管下部開孔處與上管口形成一個(gè)氣壓差而推動(dòng)污泥向上流動(dòng)。此方案的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)原有設(shè)備的改動(dòng)小,設(shè)備少,改造周期短,適應(yīng)能力強(qiáng)等。它不會(huì)增加虹吸污泥中的污泥含量,也不會(huì)大規(guī)模地對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行修改,所以對(duì)工藝沒有任何影響。主要設(shè)備為1臺(tái)小型鼓風(fēng)機(jī)及其相關(guān)閥門管路系統(tǒng)。

4 空氣壓差助流法改造詳述

4.1 原理

空氣壓差法的原理是利用鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生高壓空氣,鼓入虹吸管,當(dāng)空氣壓力合適時(shí),壓力空氣不會(huì)從管底泄露,而抵消從池液面到虹吸管空氣進(jìn)口之間水柱產(chǎn)生的壓力,使虹吸管空氣進(jìn)口與虹吸管上管口之間產(chǎn)生空氣壓力差,推動(dòng)污泥向上運(yùn)動(dòng),而形成的氣泡也變相稀釋了污泥,使其流動(dòng)性增強(qiáng),而在原有虹吸壓力差的共同推動(dòng)下,管路的虹吸效果就會(huì)大大提高。而且一旦壓力調(diào)節(jié)合適,就不需要人工干預(yù),維護(hù)比較簡(jiǎn)單。

4.2 改造計(jì)劃及設(shè)備選擇

改造所需設(shè)備、材料如表2所示。由于本次改造新增的管路大部分處于水下,而需要連接的管路為316 L材質(zhì)的不銹鋼,為了避免管路的腐蝕和降低焊接難度,決定新增管路的材質(zhì)也為316 L不銹鋼管。而相應(yīng)的配套閥門也采用316 L材質(zhì)的耐腐蝕型。主要設(shè)備鼓風(fēng)機(jī)采用小型渦輪風(fēng)機(jī),此類鼓風(fēng)機(jī)有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)簡(jiǎn)便,成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。

表2 改造所需設(shè)備和材料

4.3 具體施工過(guò)程

首先將池體排空清理干凈,徹底清洗需要改造的污泥虹吸管,在虹吸管下部直管區(qū)離下管口200mm開孔,將90°的不銹鋼彎頭焊接在孔中,將裁切好的不銹鋼管先用連接板焊接至虹吸管上,再將其彎頭焊接,再根據(jù)水上部分的實(shí)際長(zhǎng)度裁切其他管路。由于本改造計(jì)算得出的安裝風(fēng)機(jī)大概功率在3kW左右,而原設(shè)備的集電環(huán)不能輸出足夠的電力,所以將集電環(huán)中負(fù)責(zé)輸送電力的傳導(dǎo)環(huán)和觸點(diǎn)更換為國(guó)產(chǎn)電導(dǎo)環(huán),而不對(duì)原集電環(huán)做任何硬修改,另外更換了電器柜中的保險(xiǎn)以及調(diào)節(jié)了繼電器的保護(hù)設(shè)置。其中一些施工細(xì)節(jié)值得注意:由于風(fēng)機(jī)工作時(shí)有一定震動(dòng),所以一般風(fēng)機(jī)出風(fēng)口與管路連接采用橡膠管的軟連接;凡是不銹鋼焊接的地方都要做鈍化處理,防止銹蝕。

5 實(shí)際運(yùn)行效果

由于氣體的稀釋和推動(dòng)效果,使得外側(cè)虹吸管的虹吸能力明顯加強(qiáng),試運(yùn)行1a來(lái),外側(cè)管路順利地承擔(dān)了大量的吸泥工作,未發(fā)生堵塞現(xiàn)象。而整個(gè)污泥回流系統(tǒng)也趨于正常,出水水質(zhì)也有了好轉(zhuǎn)。整體來(lái)看,本次改造十分成功,未發(fā)現(xiàn)不良后果。

本次的改造成功給了我們很大的啟發(fā),進(jìn)口設(shè)備整體質(zhì)量比較好,但是不能適應(yīng)實(shí)際的運(yùn)行負(fù)荷,經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的改造,使其發(fā)揮應(yīng)有的作用,給污水廠的運(yùn)行帶來(lái)很大幫助。由于進(jìn)口設(shè)備的零配件價(jià)格高昂,到貨期限長(zhǎng),應(yīng)在選擇改造方案時(shí),首先估計(jì)改造的風(fēng)險(xiǎn),否則一旦改造不成功,很難恢復(fù)設(shè)備原有的性能,而帶來(lái)負(fù)面的影響。

[1]周雹.活性污泥工藝簡(jiǎn)明原理及設(shè)計(jì)計(jì)算[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2005.

[2]GB89782-1996,污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]崔玉川,劉振江,張紹怡.城市污水廠處理設(shè)施設(shè)計(jì)計(jì)算[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.

[4]劉天齊.三廢處理工業(yè)技術(shù)手冊(cè)廢水卷、廢氣卷[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001.

[5]上海市環(huán)保局.廢水生化處理[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1999.

[6]中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)院.給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)(第11冊(cè))[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002.

Adaptive Transform of the Secondary Setting Tank Imported Equipment in Gaocheng Sewage Treatment Plant

HOU Guo2’an1,HAO Wen2jing2
(1.Center ofWater Treatment in Gaocheng,Gaocheng Hebei 052160 China)

According the adaptive transform feasibility demonstration of a sludge siphon system which is applied widely in foreign,the reform program,which is better on the effects,risks and difficultieswas i mplemented.After one2year trial operation,the system is operating properly.The overall transfor mation obtains a great success.

i mported equipment;transform;program selection;sewage treatment plant;Gaocheng

X703

A

1673-9655(2010)05-0060-03

2010-05-10