侯国安,郝文静

(11藁城市水处理中心,河北藁城052160;21瑞和环保设备安装工程有限公司,河北石家庄050000)

藁城市污水处理厂二沉池进口设备适应化改造

侯国安1,郝文静2

(11藁城市水处理中心,河北藁城052160;21瑞和环保设备安装工程有限公司,河北石家庄050000)

通过对一种国外应用较广的污泥虹吸系统的适应化改造可行性论证,对其实施了一种在改进效果、改造风险、改造难度以及成本方面都较优的改造方案。通过1a的试运行,整个系统运转正常,整体改造十分成功。

进口设备;改造;方案选择;污水处理厂;藁城市

随着国内水环境的日益恶化,水处理项目在国内大量建设,截至2005年6月底,全国661座城市中还有297座城市没有建成污水处理厂。由于受政府资金限制,很多项目使用政府贷款,所以在工程中使用了大量国外设备,整个工艺流程一般也由国外总包商负责初步设计,转而由国内的设计院进行详细设计,但进口设备标准运行环境和实际采用的工艺往往与实际运行情况相差较大,这就迫切需要进行适应化改造。

藁城污水处理厂坐落于石家庄市东的藁城市新区,属滹沱河流域。采用氧化沟活性污泥法[1],主要构筑物包括进水粗细格栅、进水提升泵房、除砂池、厌氧选择池、双沟式氧化沟、二次沉淀池、回流污泥系统、剩余污泥脱水系统以及中水回用系统等。主要进口设备包括:粗细格栅、进水及污泥回流泵、除砂搅拌器、氧化沟表面曝气机、二沉池刮吸泥桥、所有仪表自动化设备以及中水回用中的大部分设备。设计日处理污水10万t,进水COD约500mg/L、BOD约150mg/L、SS约240mg/L、NH3-N约25mg/L、TP约2～3 mg/L,设计出水达到污水综合排放标准GB8978-1996中二级标准[2]。

1 设备基本信息

二沉池刮吸泥桥及配套设施为丹麦Conpura公司生产,刮吸泥桥直径为42m,采用全桥驱动式。每池驱动系统2套,配Nord SK3382 AB-63L/4减速机和0118kW电机。刮吸泥系统采用虹吸法[3],主要原理是池底刮泥板将污泥收集浓缩,利用液位差虹吸原理,吸泥管吸取池底的污泥。本套设备采用对称的10根虹吸管,从中心向外依次成等距扩散式分布。如图1所示,虹吸集泥槽中的泥位在正常情况下是低于二沉池液位的,而虹吸管顶部的标高是可调节的,操作人员可以在走道板上使用特殊的手柄通过调节丝杆来控制虹吸管口的高度,这样就可以控制虹吸管口与二沉池液位之间的液位差,进而可以调节污泥虹吸流量[4]。污泥被吸到集泥槽后,同样也利用虹吸原理,由虹吸槽输送至中央集泥槽,而进入回流污泥泵站。此设备节省能源,易于调节,但是在吸取高浓度污泥时往往会发生堵塞现象。

2 设计与实际运行状况

根据设计,每座二沉池容量为5000 m3,水力停留时间为319h,每小时进水量为2080m3,进入二沉池的污水中干污泥含量大概在4～6 g/L,设计回流比80%～100%,所以每池每小时需要回流约1040 m3污水,回流污泥干泥含量为8～10 g/L左右。而实际运行情况和原系统设计有很大差距,实际运行时日进水量达7～8万t,进水指标远远高于设计值,其中固体悬浮物含量(SS)更是高出设计值1倍以上,加之COD也高于设计值016倍以上,所以实际运行时的产泥量比设计值高出115～2倍多。氧化沟污泥浓度峰值达到11 g/L,平均值为7 g/L,而原水中含有大量的化纤、棉浆和造纸废水,其中含有极细颗粒悬浮物,在吸附作用下会粘附在活性污泥上,形成高浓度泥团及恶化微生物的生活环境,从而使污泥沉降速度明显加快,使得二沉池刮吸泥系统的负担更加沉重。

在二沉池设备的原有设计中,一侧的5根刮吸泥管是径向等距分布的,从而5根虹吸管承担的刮吸面积差距很大,其中外环吸泥管承担的吸泥负担明显要大于内环吸泥管(图2,表1)。

表1 二沉池刮吸面积数据

以上分析表明,外环虹吸管的负担明显要大于内环虹吸管,在实际运行中1～3号虹吸管基本上能完成正常吸泥功能,而4号和5号虹吸管在运行中极易堵塞,一旦管路堵塞,所负责的刮吸区域内的污泥就会累积,从而污泥的浓度也会在重力作用下加大,使得更难被吸至池上。另外,外侧管路都采用L形,更增大了污泥吸取的阻力。如果长时间堵塞,池底聚积大量的污泥,会增加刮泥桥的运行阻力,最后导致运行阻力大于驱动扭矩而造成刮吸泥桥停止运行,造成事故。

实际运行中,工作人员必须对二沉池采取高频率的巡检,当发现外侧管路出泥不通畅时,及时人工疏通干预,才能保证稳定运行。但由于管路堵塞的不确定性,使得工作人员难以完全控制管路的通畅,进而采取降低虹吸管口高度,提高液位差的措施来保证虹吸功能,但这同时也增加了虹吸量,加之为了保证整个系统的稳定,就必须同时降低污泥泵站的液位(从二沉池中央集泥槽到回流污泥泵站采用自流方式),使得回流比远高于设计值,达到100%甚至更高。而本厂剩余污泥处理系统处理量有限,不能及时将剩余的污泥处理,整个工艺系统中的污泥量处于不断上涨中,形成了恶性循环。在工艺方面,泥龄增大,可挥发污泥比降低,二沉池出现污泥上浮,出水SS超标[5]。从运行安全角度来讲,过多的污泥加大了二沉池的运行风险,而一旦二沉池发生故障停产,将会导致全厂停产。

3 改造方案的选择

在参考了国内外众多二沉池吸泥设备后,又结合本厂实际设备状况,决定采用空气压差助流方案,在虹吸管底部离管口200mm处开孔,连接一根管路至走道板,安装一台小型鼓风机,向管路中鼓入高压气体,控制好合适的压力后,在虹吸管下部开孔处与上管口形成一个气压差而推动污泥向上流动。此方案的优势在于对原有设备的改动小,设备少,改造周期短,适应能力强等。它不会增加虹吸污泥中的污泥含量,也不会大规模地对原有设备进行修改,所以对工艺没有任何影响。主要设备为1台小型鼓风机及其相关阀门管路系统。

4 空气压差助流法改造详述

4.1 原理

空气压差法的原理是利用鼓风机产生高压空气,鼓入虹吸管,当空气压力合适时,压力空气不会从管底泄露,而抵消从池液面到虹吸管空气进口之间水柱产生的压力,使虹吸管空气进口与虹吸管上管口之间产生空气压力差,推动污泥向上运动,而形成的气泡也变相稀释了污泥,使其流动性增强,而在原有虹吸压力差的共同推动下,管路的虹吸效果就会大大提高。而且一旦压力调节合适,就不需要人工干预,维护比较简单。

4.2 改造计划及设备选择

改造所需设备、材料如表2所示。由于本次改造新增的管路大部分处于水下,而需要连接的管路为316 L材质的不锈钢,为了避免管路的腐蚀和降低焊接难度,决定新增管路的材质也为316 L不锈钢管。而相应的配套阀门也采用316 L材质的耐腐蚀型。主要设备鼓风机采用小型涡轮风机,此类鼓风机有结构简单,维护简便,成本低廉的优点。

表2 改造所需设备和材料

4.3 具体施工过程

首先将池体排空清理干净,彻底清洗需要改造的污泥虹吸管,在虹吸管下部直管区离下管口200mm开孔,将90°的不锈钢弯头焊接在孔中,将裁切好的不锈钢管先用连接板焊接至虹吸管上,再将其弯头焊接,再根据水上部分的实际长度裁切其他管路。由于本改造计算得出的安装风机大概功率在3kW左右,而原设备的集电环不能输出足够的电力,所以将集电环中负责输送电力的传导环和触点更换为国产电导环,而不对原集电环做任何硬修改,另外更换了电器柜中的保险以及调节了继电器的保护设置。其中一些施工细节值得注意:由于风机工作时有一定震动,所以一般风机出风口与管路连接采用橡胶管的软连接;凡是不锈钢焊接的地方都要做钝化处理,防止锈蚀。

5 实际运行效果

由于气体的稀释和推动效果,使得外侧虹吸管的虹吸能力明显加强,试运行1a来,外侧管路顺利地承担了大量的吸泥工作,未发生堵塞现象。而整个污泥回流系统也趋于正常,出水水质也有了好转。整体来看,本次改造十分成功,未发现不良后果。

本次的改造成功给了我们很大的启发,进口设备整体质量比较好,但是不能适应实际的运行负荷,经过简单的改造,使其发挥应有的作用,给污水厂的运行带来很大帮助。由于进口设备的零配件价格高昂,到货期限长,应在选择改造方案时,首先估计改造的风险,否则一旦改造不成功,很难恢复设备原有的性能,而带来负面的影响。

[1]周雹.活性污泥工艺简明原理及设计计算[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.

[2]GB89782-1996,污水综合排放标准[S].

[3]崔玉川,刘振江,张绍怡.城市污水厂处理设施设计计算[M].北京:化学工业出版社,2004.

[4]刘天齐.三废处理工业技术手册废水卷、废气卷[M].北京:化学工业出版社,2001.

[5]上海市环保局.废水生化处理[M].上海:同济大学出版社,1999.

[6]中国市政工程西北设计院.给水排水设计手册(第11册)[M].北京:中国建筑工业出版社,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