污水处理厂提标改造中关键设备设计、选型、安装及运行调试

2021-12-06

节能与环保 2021年2期

1 污水处理厂概况

平洲污水处理厂位于广东省佛山市南海区，总纳污面积约47km2，服务人口约45 万，是目前南海区处理规模最大的生活污水处理厂，处理规模达到16 万m3/d，尾水排放标准执行国标一级B 标准。2017 年9月，公司启动平洲污水处理厂提标改造和扩容项目工作，主要包括对一期、二期和三期进行提标改造和同时进行四期扩建，提标改造扩容后规模达到22m3/d，出水水质执行国标一级A、广东省标准第二时段一级及汾标的较严值。

2 关键设备选型要点

污水处理厂关键设备主要包括污水提升泵、风机、搅拌器和污泥脱水等设备。对关键设备进行迭代更换，是做好提标改造工作的重要环节。

首先，遵循合用性原则。设备选型必须符合工艺运行需要。平洲污水处理厂提标改造主要任务之一是将二期、三期CASS生反池改建为MSBR 生反池。原二期、三期CASS 生反池采用周期性出水的旋转式滗水器，不满足MSBR 工艺连续性出水的要求，因此改为可根据液位调整、连续性出水的空气堰滗水器。其次，原供气设备罗茨风机属于容积式、恒流量风机，存在风量变化小、压力高、噪音大和压力调整范围小等问题，难以满足提标改造后工艺调控的需要，因此经比选后更换为能效更高、参数可调性更好的磁悬浮离心风机。

其次，遵循效率性原则。提标改造前使用的带式浓缩压榨机，存在能耗高、脱水率和产泥量不稳定等问题，难以满足对污泥泥龄、剩余污泥量精确控制的要求。因此，通过对浓缩压榨机、离心脱水机和板框式压缩机三种污泥脱水设备的对比，综合选择产量大、性能好、效率高和药耗、水耗低的离心脱水机。另外，对污水提升泵、风机等重要能耗设备，应优先考虑变频控制，工频、变频合理配置。

第三，遵循耐用性原则。污水处理厂生产过程存在不同程度的强酸、强碱环境和泥水混合物中含有大量的砂砾物质，因此对设备耐腐蚀、抗磨损性能提出了很高的要求。因此设备选型需考虑较高的耐腐蚀、抗磨损性能。例如搅拌器、推流器、风管等部件应尽量选择不锈钢材料，污水泵叶轮要求涂覆耐腐蚀涂层或材料等。

最后，遵循经济性原则。为降低运行费用及后期运行维护的工作量，在保证设备性能的前提下，宜首选性能可靠、性价比较高和后期服务完善的国内外知名品牌。

3 关键设备设计要点

3.1 生物池改造设计

根据设计方案，平洲污水处理厂二期、三期的8 个CASS生反池单元改为4 个并行的MSBR 生反池单元，所以为强化二级处理的脱氮除磷功能，做了以下设计优化。

强化搅拌作用。原二期CASS 生反池单元由于设备功率和台数选型不足，造成好氧段泥水混合搅拌效果较差，部分位置污泥因长时间沉积以致发生“死泥”漂浮现象。本次设计对上述问题进行了重点考虑，一方面根据设计参数校核，重新核算设备功率，好氧段设计了4 台13kW 搅拌器，且优先使用进口品牌搅拌器、不锈钢304 材质桨叶，确保搅拌效果。

对于搅拌器推程末端容易出现“死区”现象，在相应位置加设了曝气器，保证生反池泥水搅拌效果。

选择大流量回流泵，提高内回流比，强化硝化、反硝化效果。回流泵参数由Q=160m3/h、N=3kW优化为Q=3500m3/h、P≤45kW，污泥回流至厌氧池的回流比由20%～30%提高到300%。

3.2 深度处理工艺设计

平洲污水处理厂深度（三级）处理工艺为磁混凝沉淀池→精密过滤→消毒→尾水回用或直接排放，结合用地规划做了以下设计优化。

3.2.1 精密过滤

在过滤技术选择中，通过前期设备市场调研和设计比选，在滤布滤池和精密回转过滤器两种形式中选择了精密回转过滤器。精密回转过滤器的核心部件是高致密性滤网，为保证SS 祛除效果，满足设备运行环境需要，设备采购时要求滤网材质等级不低于316 不锈钢、滤网孔径边长＜20μm、滤网丝径＞38μm，滤网精度≤10μm。

3.2.2 消毒设备

原二、三期使用的液氯、紫外线消毒形式，虽液氯消毒效果稳定可靠，但安全管理要求较高，不是最理想的选择，而紫外线消毒运行费用高、消毒效果不稳定、存在细菌灭活后复活情况，超标排放风险较大。因此，经综合考虑，本次提标改造使用次氯酸钠消毒。结合实际运行需求，次氯酸钠投加设备优先选择膜片式投加泵。此外，考虑到次氯酸钠溶液的强氧化性、腐蚀性，次氯酸钠溶液库房设计防溢出池，同时配置洗眼装置和应急排风装置等设施。

3.3.3 污泥脱水设备

在污泥脱水设备选型时，对常用的带式压滤脱水机、离心脱水机、板框压滤脱水机和叠螺式脱水机等进行用地需求、改造工程量、维保工作量、自动化程度和污泥脱水效率等因素进行对比，最后确定了综合性较优的离心脱水机技术。

离心脱水机的核心部件是转毂，一般转毂的直径越大其设备处理能力越大，但同样造价更高。另外，转轮或螺旋的外缘极易磨损，因此螺旋外缘优先采用可更换式碳化钨耐磨片，转鼓使用全不锈钢结构提高使用寿命。同时，离心脱水机由于固液分离需要的高转速，因而功率一般比较大，为降低能耗，选择齿轮箱直接驱动方式。考虑到断电等特殊情况，离心脱水机应具备突然断电后的自发电和延迟停机系统，保证转鼓内不残留物料。所以设备选型时应着重处理能力、转载转速、设备功率等参数。结合实际情况，平洲污水处理厂离心脱水机参数确定为Q=55m3/h、W=1100kgDS/h。

4 关键设备安装调试要点

4.1 设备安装

设备的安装精度控制应该从人、机、料、法、环等方面着手，选择合理的施工工艺，配备必要的施工机械和满足精度等级的测量器具，确保安装精度符合要求。

4.1.1 控制点布设

保证设备水准、高程控制点的精度，是设备安装的基础性工作。结合该车间安装设备的台数、运行特点等内容，综合考虑测区水准标石的等级、埋设位置、数量等技术要求。对于脱水机房、风机房等厂房较大时，可增设水准点，但同时应提高观测精度。

4.1.2 安装过程控制

①开箱检查。设备开箱时，应着重检查设备名称、规格、型号，检查有无缺损件、表面损坏和锈蚀，使用说明书、合格证书等随机技术文件要齐全。

②基础验收。在设备就位安装前完成对设备基础的检查验收，着重检查基础养护时间、混凝土强度是否符合设计要求；基础外观质量是否合格（如离心脱水机安装前应重点检查其基础有无存在裂纹、空洞、露筋、凹凸等缺陷）；潜水设备起吊杆基础固定的预埋地脚螺栓的中心位置、标高和水平度误差是否在允许范围内。

③过程要素控制。安装过程控制重点是对影响设备安装精度的控制，包括：设备找平、找正、找标高；设备灌浆；设备部件装配；设备润滑与加油；设备电气连接检查等。设备部件安装应结合装配方式考虑环境条件，如风机阀门以法兰或螺纹方式连接时阀门应该关闭状态下安装、以焊接方式安装时应该在开启状态下安装；离心鼓风机、离心脱水机PLC 控制站安装后接地电阻复测值一般不大于1Ω；空气湿度大于90%时,不宜进行焊接操作。

4.2 调试

调试指的是设备的试运行（单机试运行和负荷试运行），目的是检验单台设备的制造、安装质量、机械性能或系统综合性能是否达到生产要求。单机试运行时应注意以下几点：①对场地废渣废料的彻底清理清扫。②先进行设备点动，观察设备运转方向是否正确、有无异物卡塞等，点动正常后方进行单机连续试运转。③潜水设备单机试运行介质宜采用清水、不允许无介质空运转。单机试运行通过后，由厂部制定详细的工艺调控细则后进行设备联动负荷试运行，以全面和综合检验、评估所有设备的整体安装情况和生产能力。