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聚焦地下污水厂 | 安徽合肥塘西河再生水厂运行情况评估与经验分析

伴随着国内厂新建和提标改造工作的进程,土地资源紧张和周边居民对环境的高要求已逐渐成为限制地面污水厂新建和改扩建的重要制约因素,因此地下污水厂建设成为了选项之一。然而通过多年的实践,虽然国内已有一批成功建设和运行的地下污水厂,但地下污水厂有针对性的设计标准和运行管理规范尚未形成,仍需通过不断的实践,以及对现有地下污水厂运行现状进行评估并总结。

合肥市塘西河厂采用半地下式建设方式,位于合肥滨湖新区庐州大道与方兴大道交叉口的西北侧,塘西河南岸。服务范围为规划十五里河排水系统的北2区范围,服务面积为788 hm2(1 hm2=104 m2),人口约15万,设计规模3.5万m3/d。塘西河厂自2007年10月开始施工,2008年6月投入试运行,在2010年进行了升级改造,于2012年正式运行。

塘西河厂70%的服务区域为新建的雨污分流管制,污水收集条件较好。进水COD浓度约250~350 mg/L,总氮约20~30 mg/L,总磷约4.5~5 mg/L。污水处理厂主体工艺采用倒置AAO+MBR工艺,出水指标同时达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准和《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T 18921—2002)中娱乐性景观用水标准。处理采用离心脱水后外运集中处理,工艺流程如图1所示。

1.1 倒置式AAO+MBR生化池

塘西河厂设AAO池2座,总水力停留时间为13.1 h,其中厌氧池为1.9 h,缺氧池和好氧池均为5.6 h,污泥龄为16 d,MLSS约为4 g/L。运行时根据脱氮情况向厌氧池投加乙酸钠补充碳源,根据出口总磷浓度,必要时向好氧池出口处投加聚合氯化铝用于化学除磷。工艺流程的亮点在于好氧池之后设置了预臭氧池,使混合液溶解氧得以降低,减少回流硝化液中溶解氧对缺氧池的影响,提高了系统的稳定性,也强化了脱氮除磷的效果。

MBR池高峰运行通量为16 L/(m2˙h),MLSS浓度为8~12 g/L,进一步去除SS和浊度,并通过微生物作用伴随去除COD、BOD。

1.2 运行效果

塘西河再生水厂出水水质自运行以来保持在较好水平,均可达到一级A排放标准,其中BOD能够达到6 mg/L以下。出水经次氯酸钠消毒后,80%排入塘西河,作为塘西河的生态补水水源,20%水量排入厂区附近的景观湿地。

2 通风除臭方式与运行效果

2.1 通风

塘西河厂采用自然进风、机械排风的形式,由于该厂为半地下式,一层地下空间中设置在污水厂中部的安全进出通道满足了大部分通风和采光的要求,如图2所示。通风设备选用单级离心鼓风机和多级离心鼓风机,设有专门进风廊道,换气次数为6~8次/h。

图2 承担主要自然通风和采光功能的主通道

2.2 除臭

塘西河厂采用生物除臭法为主、天然植物液喷淋为辅的工艺,由于一层地下空间通风情况较好,主要除臭区域为预处理区、AAO厌氧区和缺氧区、污泥处理区。除臭设备共3套,处理能力共21 000m3/h,实际除臭能力为18 850 m3/h,换气次数6次/h。

2.3 通风和除臭效果

塘西河厂一层空间采用自然通风,中部通风情况良好,但两侧构筑物基本封闭,气流组织较差。地下管廊层通风换气效果不理想,由于存在大量发热设备,且通风换气次数不足,地下管廊曾温度较高且湿度较大。

除臭效果整体一般,尤其是预处理区。分析认为主要原因在于预处理的设备未完全隔断密封,如粗格栅、细格栅的出渣设备未隔断,垃圾容器未密封,曝气沉砂池排沙廊道未密封,造成预处理区有较为明显的臭气逸散。厂区除特定区域外,也未进行大空间除臭。

3 运行管理与运行效果

3.1 防灾减灾系统

3.1.1 消防系统

塘西河厂消防等级按照戊类厂房考虑。一层空间作为一个大的防火分区,面积约7 000 m2,管廊层面积小于1 000 m2,也作为一个防火分区。厂区内设置有火灾自动报警系统,爆炸危险性场所采用可燃气体浓度检漏报警装置,当可燃气体浓度超标时,通风机自动启动,及时排除爆炸隐患。在管理与控制中心及一体化地下构筑物的房间内,均配置有磷酸铵盐灭火器。

3.1.2 防汛系统

塘西河厂依据地势优势,水厂建设在小山坡上,对防汛起到了很好的效果,在进厂处也设置排水沟,用于排涝。

3.1.3 防腐防爆

厂内通风系统管道材质为玻璃钢,控制柜和仪表柜材质为不锈钢,未做防腐处理。现场发现部分设备和管道腐蚀程度较大,生物反应池吃体不锈钢栏杆的腐蚀也较为严重。

3.2 节能降耗

塘西河厂主要采取了以下措施优化运行中的能耗:

(1)采用自然采光和自然通风,由于污水厂半地下式结构,节能效果较全地下污水厂更为显著;

(2)处理工艺中鼓风机采用单级离心或多级离心风机,产水泵和反冲洗泵共用一套泵,即凸轮泵,硝化液回流采用穿墙泵,所使用的设备高效节能;

(3)采用DO在线监测对好氧池曝气量进行精确控制,并通过ORP在线监测对回流进行控制,节约了曝气能耗,节约运行成本。

3.3 整体运行效果评价

塘西河厂在工艺设计和厂区整体设计方面颇具亮点,在实际运行中也体现出了较好的运行效果,特别在倒置AAO工艺的选择及预缺氧池的设置方面,保障了高出水水质标准,厂区布局依托地形优势,与周边景观融为一体,整体景观优美,出水进一步经人工湿地净化,补充入塘西河,如图3所示。运行过程中充分利用半地下式通风和采光条件良好的优势,有效节约能源。但是该厂的运行管理较为粗放,除臭效果一般,设备腐蚀情况严重,且整体卫生情况不佳,仍有较大优化空间。