給水排水 |實(shí)例：高出水標(biāo)準(zhǔn)地下式再生水廠運(yùn)行難點(diǎn)探討

? ? 北京市門頭溝區(qū)第二再生水廠建設(shè)規(guī)模為8萬m3/d，紅線占地面積5.79 hm2，污水收集范圍為門頭溝新城。該工程建設(shè)為地下式，污水處理構(gòu)筑物及設(shè)備間置于地下負(fù)1層、負(fù)2層，工程出水一部分為河道和景觀公園提供生態(tài)活水，一部分通過泵站加壓作為市政綠化及道路澆灑水回用。本項(xiàng)目于2018年1月建成并開始調(diào)試，6月穩(wěn)定運(yùn)行。

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1.1?工藝流程

? ? 本工程污水處理工藝為進(jìn)水→抓爪格柵、粗格柵、進(jìn)水泵井→細(xì)格柵、曝氣沉砂池及膜格柵→AAO—AO—MBR→臭氧催化氧化→次氯酸鈉消毒→出水，其中臭氧催化氧化工藝根據(jù)實(shí)際出水水質(zhì)并未投入運(yùn)行。污泥采用離心濃縮脫水機(jī)處理至含水率低于80%后外運(yùn)處置。

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1.2?進(jìn)出水水質(zhì)

? ? 設(shè)計(jì)及運(yùn)行進(jìn)出水水質(zhì)見表1，其中運(yùn)行水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)選取了2018年3月~2019年3月（以下簡稱全年）數(shù)據(jù)進(jìn)行分析（見圖1）。設(shè)計(jì)出水水質(zhì)執(zhí)行北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 11/890—2012）表1中的A標(biāo)準(zhǔn)。

? ? 從實(shí)際運(yùn)行進(jìn)出水來看，系統(tǒng)對COD、NH3-N、TN、TP等關(guān)鍵性指標(biāo)皆有較好的處理效果，基本都可達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，尤其是COD、NH3-N、TN。另外冬季NH3-N、TN去除效果能夠維持與MBR高污泥濃度、硝化菌富集以及設(shè)計(jì)中兩級缺氧多點(diǎn)投加碳源是分不開的。運(yùn)行中0.2 mg/L如此低標(biāo)準(zhǔn)的TP對系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)控帶來很大的難度，運(yùn)行中很難做到生物除磷與化學(xué)除磷的兼顧，投加過量藥劑往往也無法達(dá)到預(yù)期效果。地下式污水處理廠相比地上式污水處理廠運(yùn)行可視化效果差，運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)調(diào)控不及時(shí)部分指標(biāo)超標(biāo)的情況。總的來看，MBR工藝可作為高標(biāo)準(zhǔn)出水要求地下式污水處理廠的選擇。

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1.3?運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)

? ? 從運(yùn)行初期至今，進(jìn)水量逐漸升至4萬m3/d，全年日平均處理水量及預(yù)處理、生化池、MBR池、污泥、加藥、用電等運(yùn)行情況見表2。當(dāng)前生化段未采用多點(diǎn)進(jìn)水，膜系統(tǒng)為單系列運(yùn)行，膜清洗周期為每周1次在線小洗，每月1次在線大洗，半年1次離線清洗。

2.1?預(yù)處理的運(yùn)行問題

2.1.1?儲(chǔ)渣間的設(shè)計(jì)

? ? 預(yù)處理前端采用抓爪格柵（40 mm），粗格柵采用回轉(zhuǎn)格柵（10 mm）并配套螺旋輸送機(jī)，在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)出渣含水率過高，不便于后續(xù)處理且衛(wèi)生條件較差。改造后增加了壓榨段，出渣含水率大大降低。同時(shí)實(shí)際運(yùn)行時(shí)柵渣不能做到日產(chǎn)日清，加之垃圾分類及環(huán)保趨嚴(yán)無法與污泥一同處置，故后期在格柵間旁新建了儲(chǔ)渣間并設(shè)計(jì)了除臭、排水。因此在地下式再生水廠的設(shè)計(jì)中建議增設(shè)柵渣儲(chǔ)存間，可按照7 d儲(chǔ)存量考慮或與處置部門協(xié)商確定，并做到柵渣與沉砂分別存放。

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2.1.2?應(yīng)急水池水質(zhì)差

? ? 地下式再生水廠在建設(shè)中多在箱體內(nèi)建設(shè)應(yīng)急水池，大量的出渣水、清洗液、砂水分離液、污泥脫水混合液等皆會(huì)匯流進(jìn)入該池并最終返回格柵工藝段。由于該類水中懸浮物、砂粒及生物絮體量極高，啟泵后經(jīng)常造成膜格柵過水量下降，柵渣壓榨機(jī)的處理能力受限，運(yùn)行極為困難。建議應(yīng)急水池出水在進(jìn)格柵前應(yīng)進(jìn)行簡單的初沉處理，否則易造成預(yù)處理工藝運(yùn)行壓力過大，不利于工藝整體的穩(wěn)定運(yùn)行。

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2.1.3?柵渣外運(yùn)困難

? ? 在運(yùn)行中同樣遇到箱體內(nèi)柵渣外運(yùn)困難的問題，全地下箱體內(nèi)大多數(shù)進(jìn)出道路坡度較大，加之污泥車長期運(yùn)輸遺撒造成柵渣小車上下困難。因此建議在地下箱體設(shè)計(jì)電動(dòng)貨梯，以便于小件貨物的進(jìn)出，減輕工人的工作強(qiáng)度。

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2.2?生化系統(tǒng)的運(yùn)行問題

2.2.1?水量分配不均

? ? 地下箱體不同于地上空間的設(shè)計(jì)，兩系列之間由于設(shè)有管廊層進(jìn)而導(dǎo)致割裂，很難有機(jī)地進(jìn)行統(tǒng)一，如水量的分配問題。本項(xiàng)目運(yùn)行中由于來水分配不均造成生化池兩側(cè)的液位不同，在后期管廊間又增設(shè)了連通管，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此地下式再生水廠在設(shè)計(jì)時(shí)生化池之間要做到有機(jī)協(xié)調(diào)，為運(yùn)行調(diào)控留有手段和措施。

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2.2.2?地埋構(gòu)筑物直觀視覺差

? ? 地下箱體生化池由于結(jié)構(gòu)和除臭通風(fēng)的原因大多采用密封形式，造成人眼無法直觀觀察，后期運(yùn)行只能依賴在線過程儀表、人工監(jiān)測及經(jīng)驗(yàn)加以判斷，調(diào)控判斷不及時(shí)。建議在此方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，部分工段開設(shè)觀察孔增加可視化措施或進(jìn)一步提高再生水廠自動(dòng)化程度等措施以便于運(yùn)行調(diào)控。

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2.3?出水低磷指標(biāo)與膜污染的平衡問題

2.3.1?化學(xué)除磷易加劇膜污染

? ? MBR由于污泥停留時(shí)間（SRT）較長，生物除磷效果較差，但膜絲對SS的高效截留使得出水SS幾乎無法檢出，進(jìn)而可以避免SS攜帶的有機(jī)磷流失。同時(shí)化學(xué)加藥除磷可以保證出水的達(dá)標(biāo)，但此種方式的達(dá)標(biāo)往往是有代價(jià)的，易造成生化污泥鐵鹽的增高進(jìn)而加劇膜污染。

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2.3.2?膜污染成分分析及驗(yàn)證

? ? 本工程在2018年9月中旬膜污染嚴(yán)重，直接造成了膜通量和產(chǎn)水量下降。對膜絲進(jìn)行了污染成分分析，以驗(yàn)證和分析鐵鹽藥劑對膜絲的污染。表3為污染膜酸解（10 mL HNO3酸解100 cm膜絲）后ICP測試數(shù)據(jù)，可見無機(jī)污染中主要以鐵污染為主，其次為鈣鋁鎂污染。其中Fe單位面積污染含量可達(dá)1 502 mg/m2。結(jié)合膜絲顏色為黃色，主要為Fe3+污染。表4為膜池混合液污泥及上清液成分分析，污泥經(jīng)消解后測試計(jì)算各元素占干泥質(zhì)量百分比。膜池上清液中鐵元素含量較小，鈣為77.78 mg/L，可見形成膜污染的Fe主要不存在于上清液中。而污泥中Fe含量較高，每100 g污泥中含F(xiàn)e接近25 g，故膜污染的Fe主要來自于污泥中。分析認(rèn)為工藝運(yùn)行中所加除磷藥劑（聚合硫酸鐵及多核復(fù)合型絮凝劑）中多余Fe導(dǎo)致了污泥中Fe含量過高進(jìn)而形成膜污染。

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2.3.3?膜絲清洗后通量恢復(fù)

? ? 膜表面電鏡（5 000倍）顯示膜表面以無機(jī)污染為主，上附著有明顯無機(jī)垢層（見圖2）。經(jīng)試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)采用2%草酸+5 000 mg/L NaClO或2%檸檬酸+5 000 mg/L NaClO皆可去除膜污染恢復(fù)正常膜通量（見圖3）。污染膜表面暗黃色，檸檬酸清洗后膜表面仍有部分黃色殘留，草酸清洗后膜絲恢復(fù)至原始狀態(tài)。

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? ? 因此TP降到0.2 mg/L對系統(tǒng)沖擊很大，除磷藥劑投加過多對膜系統(tǒng)影響較大，因此出水低磷指標(biāo)的控制需要與膜污染進(jìn)行平衡。項(xiàng)目出現(xiàn)該次膜污染后，通過除磷藥劑的篩選及投加點(diǎn)的組合、生物除磷效果提升等措施減緩了膜污染，整體可控。

2.4?箱體通道冬季低溫等其他運(yùn)行問題

2.4.1?冬季通道頂部消防管道易凍脹、兩側(cè)卷簾門啟閉困難

? ? 水廠在冬季由于通道穿堂風(fēng)的存在，造成通道溫度經(jīng)常在0 ℃以下。通道中的消防管道由于充滿水受冷極易凍脹損壞，通道兩側(cè)的消防卷簾由于兩側(cè)溫差，經(jīng)常造成蒸汽在卷簾門底部結(jié)冰啟閉困難。后期運(yùn)行中在箱體進(jìn)出口加裝了快速啟閉門，情況有所緩解，但依然無法完全解決。建議設(shè)計(jì)中應(yīng)重視冬季低溫帶來的消防問題，可將通道處的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)由濕式滅火系統(tǒng)改為干式滅火系統(tǒng)。

2.4.2?箱體給排水問題

? ? 箱體各進(jìn)出口的安保問題，地下箱體的給排水問題，特別是排水問題，區(qū)別于普通的建筑給排水，如加藥間的沖洗排水、在線監(jiān)測的排水、箱體通道的進(jìn)口雨水導(dǎo)排等細(xì)節(jié)經(jīng)常被忽視，造成后期再行增加非常困難。特別是加藥間在設(shè)計(jì)時(shí)必須做好沖洗檢修、應(yīng)急處理時(shí)的排水問題，不可將沖洗水流入設(shè)備間及電纜溝槽。

3.1?膜組器起吊天車接力

? ? 原地下式再生水廠運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)采用S型軌道吊裝膜組器運(yùn)行時(shí)間長，故障多，因此本項(xiàng)目中天車起吊采用接力方式（見圖4），通過在S型軌道的末端設(shè)置電動(dòng)平車，每個(gè)廊道的組器都可以通過S型軌道移至平車后，再通過平車運(yùn)輸至浸泡池，將多次S型軌道長距離的轉(zhuǎn)彎行程變成單次S型軌道和電動(dòng)平車相結(jié)合的L型運(yùn)送行程，膜組器吊裝距離大大縮短，效率大為提升。

3.2?好氧池曝氣和膜池吹掃風(fēng)管連通

? ? 項(xiàng)目運(yùn)行初期水量較少，生化與膜池風(fēng)機(jī)較難與處理水量進(jìn)行匹配，經(jīng)常出現(xiàn)1臺(tái)風(fēng)機(jī)全開風(fēng)量不足，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)全開又風(fēng)量富裕問題。在實(shí)際運(yùn)行中，鑒于生化風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓高于膜系統(tǒng)的風(fēng)壓，加之兩者同為多級離心風(fēng)機(jī)，在運(yùn)行中將兩者的出風(fēng)管路進(jìn)行連通，通過閥門調(diào)整，將生化池高壓側(cè)風(fēng)卸至膜池低壓側(cè)。進(jìn)而降低了風(fēng)機(jī)開啟的總臺(tái)數(shù)，運(yùn)行上更為靈活，可節(jié)省3%～5%的運(yùn)行能耗。

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3.3?補(bǔ)足空位提高單系列產(chǎn)水量

? ? 當(dāng)處理水量達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模的0.5～0.7倍時(shí)，水廠運(yùn)行起來難度較大，由于系列間分割，兩系列全開能耗偏高，只開單系列又難以完全應(yīng)對水量沖擊。在實(shí)際運(yùn)行中采用將單系列膜池廊道空位全部填滿，利用生化的富裕處理能力，將單系列膜池產(chǎn)水提升至5萬m3/d的產(chǎn)能，進(jìn)而提升了水量應(yīng)對空間，節(jié)省了運(yùn)行能耗。

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3.4?卸藥由箱體內(nèi)移至箱體外

? ? 由于運(yùn)輸及勞動(dòng)力成本的提高，現(xiàn)在的藥液大多以液體大罐運(yùn)輸，該重型車在箱體內(nèi)的行動(dòng)不便。若是卸藥口置于箱體內(nèi)，勢必比較麻煩。項(xiàng)目在建設(shè)中與設(shè)計(jì)院協(xié)商，將箱體內(nèi)所有液體藥劑的卸藥口統(tǒng)一挪至箱體頂部道路附近，這樣很大程度上方便了卸藥。

4?結(jié)論

?（1）門頭溝第二再生水廠采用AAO—AO—MBR+臭氧催化氧化工藝，出水水質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 11/890-2012）表1中A標(biāo)準(zhǔn)，原設(shè)計(jì)中的臭氧催化氧化作為應(yīng)急處理設(shè)施。

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?（2）實(shí)際運(yùn)行中通過膜組器起吊S型軌道與電動(dòng)平車接力、好氧池曝氣及膜池吹掃出風(fēng)管連通等措施實(shí)現(xiàn)運(yùn)行效率的提高及節(jié)能降耗需求；并且充分考慮地埋箱體的特殊性，通過新建除渣間、管廊間增設(shè)連通管、卸藥口移至箱體上部道路附近、補(bǔ)足膜池空位提升單系列水量等措施實(shí)現(xiàn)了管理及運(yùn)行的便利。

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?（3）MBR運(yùn)行過程中出水低磷指標(biāo)與膜污染平衡問題、箱體通道冬季低溫等運(yùn)行問題還需進(jìn)一步探討及運(yùn)行中摸索。