阿尔及利亚谢利夫污水处理工程设计及运行 9页

'阿尔及利亚谢利夫污水处理工程设计及运行刘会雄1王樑1盛飞1（1北京国环清华环境工程设计研究院有限公司，北京100084）摘要阿尔及利亚谢利夫污水处理厂设计规模：一期日处理量为36000m3/d（到2025年截止）；二期日处理量为54000m3/d（到2050年截止）；本污水处理厂主体工艺采用“粗细格栅＋曝气沉砂池＋卡鲁塞尔氧化沟＋二沉池＋液氯消毒”工艺，污泥处理工艺则因地制宜采用干化床工艺。从2005年5月至2006年5月运行数据来看，处理效果较好，出水水质总体稳定优于设计值。污泥处理系统运行正常，干化后效果较好。关键词：污水处理厂卡鲁塞尔氧化沟工艺设计运行阿尔及利亚谢利夫一、工程概况阿尔及利亚谢利夫污水处理厂一期工程，由北京国环清华环境工程设计研究院承担设计和工艺调试的技术指导。该污水处理厂厂址位于阿尔及利亚谢利夫城市郊区的废旧河床上。处理对象主要是该城市的生活废水和小部分工业废水。污水处理厂工程处理规模如下：一期日处理量为36000m3/d（到2025年截止）；二期日处理量为54000m3/d（到2050年截止）；污水处理厂主体工艺为卡鲁塞尔氧化沟工艺，污泥处理工艺因地制宜采用干化床工艺。本工程于2006年4月开始进水调试并投入运行。1.1设计进水水质表1设计进水水质项目BOD5SSNH3-NpH含量（mg/l）375500－－注解：－表示未知。1 1.2设计出水水质表2主要设计出水水质序号项目标准1悬浮物固体（mg/L）<30mg/l2可沉淀物0.5CC/L3BOD5(mg/L)<204两小时内最大峰值时的BOD平均额<305CODcr(mg/L)<1206含氮量（NH4-N）<3-5mg/L7含氮量（N-NO3）<10mg/L8植物油脂<20mg/L9Coliforms总量<20000/100mg/L10粪便Coliforms<12000/100mg/L11粪便链球菌<2000/100mg/L二、工程设计简介2.1污水处理厂过程检测和控制流程图见后续附图。2.2工艺设计参数表3主要计算参数构筑物主要参数粗格栅平面尺寸为10.5×4.0×5.8m。设有机械粗格栅2套、安装角75°,栅宽B=1.5m、栅隙S=50mm细格栅平面尺寸为10.5×4.0×5.8m。细格栅设有机械格栅2套、栅宽B=0.7m、栅隙S=20mm、栅前水深1.7m、安装角70°。进水泵房平面尺寸为9.0×7.0×8.1m、设有潜水泵4台（3用1备）、单泵流量Q=800m3/h、扬程H=12m。曝气沉砂池数量1座；平面尺寸为15.9×4.3×4.0m、设有桥式吸砂机1台，功率0.55KW。1 鼓风机房数量1座；平面尺寸为4.2×5.1m、设有罗茨鼓风机2台（1用1备），流量Q=9.05m3/min、扬程H=34.3KPa、功率N=11kW。洗砂间数量1座；平面尺寸为4.8×7.5m、设有砂水分离器1台，螺旋直径260mm、处理量12l/s。配水井数量1座；中心井筒￠1.6×3.0m，外井筒￠3.5×1.1m。氧化沟（曝气池和稳定池）设计能力3.6万m3/d、氧化沟分为四组。单组尺寸为93.6×21.6×4.2m（超高0.6m）。停留时间HRT为17.4hr、曝气池HRT为9.6hr，稳定池HRT为7.8hr。设计水温15℃、污泥浓度MLSS5.0g/L、污泥负荷0.09kgBOD5/kgMLSS.d、污龄25d、剩余污泥量110kgDS/d、污泥含水率99.2%。实际需氧量AOR为979kgO2/h、实际需氧量SOR为1860kgO2/h。设计污泥回流比为50～100%、内回回流比为4。每组曝气池配置水下搅拌器1台、功率4.0kW，共4台；配置表面曝气机3台、功率45KW。稳定池配置水下搅拌器1台、功率4.0kW、共4台；配置表面曝气机3台、功率45KW。每组氧化沟内曝气池设置DO仪、稳定池设置DO仪。二沉池数量2座；平面尺寸：直径φ40m，有效水深4.3m，设计表面负荷0.98m3/m2.h、配全桥式周边传动水平管式吸泥机1套、功率0.37kW.消毒池数量1座；平面尺寸15.4×15.0×3.5m。加氯间数量1座；平面尺寸6.0×15.0。污泥泵房数量1座；平面尺寸7.0×5.8×6.8m。回流污泥泵4台，2用2备，单台Q＝720m3/h，H＝5m。剩余污泥泵2台，1用1备，单台Q＝100m3/h,H＝10m。三、水量、水质以及去除率简要分析3.1水量分析本工程设计人口数量为23万，按照160L/人.d考虑，设计水量为3.6万m3/d。但是实际运行时，2006年5月至2007年5月之间，污水处理厂实际受纳污水远远不足3.6万吨/天。污水处理量可以详见下表：表4水量统计表项目5月6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月4月平均流量（m3/d）231525501860201519502800295030402105296523151859由上表可知：实际水量远小于设计水量；同时，在雨季期间，水量逐日变化极大，高达5000至10000m3/d。分析原因在于：1、目前城市人口数量没有达到设计人口数。2、目前，谢利夫城市管网建设正处于不断的建设中，许多污水就地直接排放，没有最终纳入污水处理厂内。1 3、由于城市缺水，该城市自来水供水系统处于间歇供应状态，居民用水量少。3.2水质分析本污水处理厂自2005年4月投入运行以来，随着业主人员的逐渐配置到位以及相关实验器材和药品的完善，污水处理厂污水的各项化验指标也逐渐完善。下表为2005年4月至2006年5之间的监测数据。表5进水水质统计表项目5月6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月4月5月BOD5(mg/L)185325668447407365301309374336498412____CODcr(mg/L)571546797________815703993794674955828875SS(mg/L)120060014601023946942650581177208382910250TN(mg/L)____9094____________________________________122N-NO3(mg/L)________________65458462124.52.01.7____N-NH3(mg/L)____________________637471827611898____根据上表数据显示，作如下分析：1.进水BOD5实际数值与设计值接近。逐月变化幅度不大，每月逐日变化比较大。2.进水SS逐月逐日变化较大，对污水处理系统冲击很大。由于实际进水SS远大设计值，使得氧化沟中VSS/MLSS比值一直保持较低，为0.2—0.4左右。3.2005年9月至12月的进水N-NO3数据，明显不正确。估计原因是实验室人员监测失误。市政污水中一般不会有如此高的N-NO3。在调整监测方法之后，2007年1月至5月之间的N-NO3数据是正常的。4.进水中的氨氮平均值约80mg/L左右，高于设计值60mg/。造成进水中氨氮远高于国内市政污水中氨氮的原因在于：其一，阿尔及利亚居民饮食习惯以面包和牛奶为主，乃高蛋白物质。其二，城市内屠宰废水直接进入市政污水处理系统。1 3.3去除率分析表6系统对CODcr的去除率项目5月6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月4月5月进水(mg/L)571546797________815703993794674955828875出水(mg/L)726761________4626425452494547去除率％87.487.792.3________94.296.395.893.292.394.894.594.6表7系统对BOD5的去除率项目5月6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月4月5月进水(mg/L)185325668447407365301309374336498412____出水(mg/L)9.09.89.29.56.87.013.09.211.04.812.07.0____去除率％95.197.098.697.998.398.195.797.097.198.697.698.3____表8系统对SS的去除率项目5月6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月4月5月进水(mg/L)120060014641023946942650581177208382909250出水(mg/L)____8.24.26.12.82.03.715.66.08.29.115.010.0去除率％____98.699.799.499.799.899.497.396.696.197.698.396.0表9系统对氨氮的去除率项目5月6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月4月5月进水(mg/L)____________________6374718276118130____出水(mg/L)____________________2.04.32.82.60.97.20.70.8去除率％____________________96.894.296.196.898.893.999.5____表10系统对TN的去除率项目5月6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月4月5月进水(mg/L)____9094________1081581349381120131.3121出水(mg/L)____4039________1010.313.012.01419.56.37.4去除率％____55.558.5______90.793.590.387.182.783.795.293.91 从以上统计数据可知：CODcr、BOD5、SS、氨氮指标极为容易达标，并且去除率极高。其原因在于：实际水量小于设计水量，虽然进水水质高于设计值，即使在使用两个氧化沟的情况下，实际停留时间很长，接近2天至4天左右。相比较而言，出水中的硝基氮达标率不高。2006年6月和7月监测的数据表明，污水处理系统脱氮效果较差，只有50－60％左右。其主要原因在于氧化沟表曝机的开启台数和方式不正确，没有形成有效反硝化区。2006年10月至2007年5月，在配置基本的相关实验之后，根据实际水质和水量的情况，调整表曝机运行方式，氧化沟按照A—O模式运行；同时，控制反硝化相关条件，比如C/N比、溶解氧浓度、碱度、反硝化区容积、污泥浓度以及污泥回流比等因素，出水硝基氮明显下降，系统的脱氮效果明显提高，脱氮率由50％提高到90％左右。四、调试以及运行管理4.1调试谢利夫污水处理厂于2006年4月开始进入闭水实验、单机试车以及联合试车阶段，完成后随即进入污水调试阶段。由于当时实际污水量严重不足，只有2000吨/天左右，不到设计水量6％左右，故采用单沟进水培养活性污泥。在此期间，由于实验室药品配备不到位以及相关实验室技术人员没有到位，故没有对调试期间相关指标进行检测。两周后，观察污泥颜色为黄褐色，SV值30左右，镜检生物相有原生动物等。4.2运行管理1.设置前置反硝化区，采用脱氮功能较好的运行工艺。1 在实际运行中，因为水量实在太小，且单位时间内进水量比较大，故在实际运行中，经常使用两组氧化沟。同时，因为进水中的氨氮长期偏高，而出水对氨氮以及硝基氮要求很严格，故需要采用脱氮效果很好得工艺。故在实际运行中，两组氧化沟中曝气池中靠近进水方向的两台表曝机停用。如此一来，整个系统的脱氮效率明显提高，脱氮率由50％提高到90％左右。其原因在于，停止靠近进水点的表曝机之后，实际上等同于设置前置反硝化区，增大系统的脱氮能力而已。相当于卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟2000型的设计。1.氧化沟DO和曝气机充氧量的控制根据水量大小、进水水质浓度高低以及在线溶解氧的监测值，在维持一定污泥浓度下，适当调整曝气机的开启台数，确保系统对氨氮去除和脱氮效率的最大化。氧化沟在运行期间，控制曝气池缺氧段的溶解氧小于0.5mg/l，控制稳定池好氧段得溶解氧大于3.0mg/l左右。这样基本确保氧化沟按照A-O方式运行。曝气机的运行方式如下：曝气池的表曝机（远离进水口的一台）常开离；稳定池的曝气机，靠近出水口的一台常开，远离出水口的一台根据实际情况机动运行，用来调节系统的供养量。与此同时，由于进水间歇（每次大约30分钟左右），当进水中氨氮很高的时候，适当停止曝气池的表曝机，时间约1小时左右，更加充分利用进水中的C源，增大反硝化的效果。2.定时排放剩余污泥，控制污泥浓度。由于污水处理厂的进水水量以及进水水质不断变化，尤其是氨氮和SS指标变化较大，严重超过设计值。故须经常根据实际水量和水质，核算系统的产泥量，由此决定系统排泥量多少。根据现场实际操作经验，一般控制每日排泥200m3左右，氧化沟的污泥浓度一般稳定控制在8gMLSS/l左右。当进水中的氨氮很高的时候（有时候氨氮达到150—180mg/l之间），尤其是在冬季气温低的时候，须控制污泥浓度到12－15gMLSS/l之间，才能确保出水的硝基氮达标。之所以控制如此高的污泥浓度，其主要原因在于：其一，进水SS过高，导致氧化沟中的VSS/SS介于0.2－0.4之间，远远低于常规数值0.75；其二，污泥内源呼吸作用，亦能提供部分C源，作为反硝化之用，但是其量有限。其三，因考虑实际供氧量和需氧量匹配问题，实际运行中必须停止几台表曝机，容易造成氧化沟中搅拌动力输入不足，污泥与有机物接触不是很充分，此因素必然影响生物反应速率。目前，国内污水处理厂相类似处理工艺中，缺氧区的反硝化速率0.1gNO3-N/(gMLSS·d)；好氧区的反硝化速率0.04NO3-N/(gMLSS·d)。但是此工程实际运用中，存在以上干扰因素，相关的速率要低于上述数值许多才能达到同样的去除效果。经过核算，运行时其实际BOD负荷为0.03－0.05kgBOD5/kgMLSS·d左右，低于设计负荷0.09kgBOD5/kgMLSS·d。1 五、工程设计的经验总结在以后类似工程设计中，建议如下：1.就工艺流程设计而言，预处理设计中细格栅应该设置在提升泵房之后曝气沉砂池之前，最为合适。2.基于现场运行经验，进水水质中含有大量的细小悬浮物，曝气沉砂池出水还含有大量的悬浮物，故应该在其之后氧化沟之前设置初沉池最为合适。同时，增设超越管，防止氧化沟内进水C源不足，影响脱N效果。3.针对进水浓度氨氮较高的污水，为了加强系统的脱氮功能，卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟须变成前置反硝化区的卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟2000型，充分利用进水中的C源。4.氧化沟中的曝气机设计，应该考虑设置变频系统，更加合理的适应水量水质的变化。在内回流通道中，应该设置调节流量的堰门，根据脱氮要求调节内回流比。1 1'