工业园污水处理工程优化方案.docx
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工业园污水处理工程优化方案
工业园污水处理工程
工程优化改造方案
二○一六年六月
1基本情况3
2存在的主要问题及原因分析4
2.1主要问题4
2.2原因分析4
3水质调控的具体改造方法和措施5
3.1相关标准、规范5
3.2改造的基本原则6
3.3充分利用原水碳源，设置超越管道6
3.4溶解氧的控制7
3.5回流量的调控9
3.6碳源的投加9
3.7化学除磷药剂的投加10
3.8更换初沉池排泥泵11
4污泥浓缩池与脱水机进泥泵的相应改造13
5视频监控系统的完善14
6厂内设施维修改造工作14
7改造设备材料表16
7.1污泥浓缩池、超越管、甲醇投加改造材料表16
7.2视频监控完善材料表18
8费用汇总20
9设备维修及技术改造情况汇总20
1基本情况
甘泉堡工业园污水处理工程处理规模10.5万吨/天，处理对象主要是工业园区内煤化工项目生产过程中产生的废水。
该类型化工废水的典型特点是、浓度非常高，可生化性差，比失衡，且来水水质波动性大。
实际平均进水水质
指标
总氮
总磷
氨氮
平均值
400
120
50
11
最大
517
161.2
64
28
最小
273
69.54
14
7.17
由在线监测仪表和化验室数据看出，实际进水值远远低于设计值600~800，总氮及总磷远远超出设计值。
平均出水水质
指标
总氮
总磷
氨氮
平均值
64
79
7.52
0
最大
103
107
10.15
0
最小
26
58.51
5.76
0
2存在的主要问题及原因分析
2.1主要问题
（1）出水、不达标；
（2）初沉池排泥泵不能有效泵送至污泥池；
（3）脱水机房进泥泵不能连续稳定的将污泥泵送至离心机。
（4）厂内视频监控系统不完善，需要进行点位增加，提高整体运管安全。
（5）运行中的系统缺陷需要进行维修改造（锅炉房、深井泵系统、热力管网、细格栅、自来水管网等）。
2.2原因分析
（1）分析、不达标的主要原因为：
1生物池进水不足4:
1，考虑到进水中可能存在一定的不易降解的有机物，反硝化过程和厌氧释磷过程均面临易降解不足的问题；
2在进过初沉池和水解酸化池后，原水中的减少了50%以上，使得碳源更加不足。
3好氧段溶解氧浓度高（5），会引起更多的碳源通过好氧降解途径被去除，进一步加剧了反硝化过程碳源的不足；同时，好氧池溶解氧浓度不足对缺氧池环境也造成了破坏；
4碳源不足，缺氧环境被破坏，引起反硝化不彻底，缺1出水中可能存在较高浓度的硝氮，对厌氧池环境造成破坏，不利于厌氧释磷，存在较高引起系统内硝氮浓度较高；
5膜出水波动较明显，表明生化系统抗冲击负荷能力较差，长时间不排泥。
（2）分析初沉池排泥不畅的主要原因为：
泵送的污泥粘度高，管路长，系统阻力大，污泥泵选择的扬程小，不能有效克服系统阻力，需要更换大扬程的无堵塞潜污泵。
（3）分析脱水机房进泥泵流量不稳定的主要原因为：
进泥泵为污泥螺杆泵，吸入口主管道设计不合理，管路易堵塞或者形成气阻。
浓缩池的刮泥机易出现过载保护，不能稳定运行搅拌，池底存在污泥板结现象。
3水质调控的具体改造方法和措施
3.1相关标准、规范
1、《地表水环境质量标准》（3838-2002）
2、《城镇污水处理厂污染物排放标准》（3025-93）
3、《室外排水设计规范》（50014-2006）
4、《城市工程管线综合规划规范》（50289-98）
5、《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（31-89）
6、《污水排入城镇下水道水质标准》（18918-2002）
7、《建筑给水排放设计规范》（50015-2010）
8、《城市防洪设计工程规范》（50805-2012）
9、《泵站设计规范》（50265-2010）
10、《产矿道路设计规范》（22-87）
11、《工业建筑防腐设计规范》（50046-2008）
12、《工业企业设计卫生标准》（1-2002）
13、《建筑结构荷载规范》（50009-2012）
14、《给水排水工程构筑物结构设计规范》（50069-2002）
15、《公共建筑节能设计标准》（50189-2005）
16、《混凝土结构设计规范》（50010-2010）
17、《建筑抗震设计规范》（50007-2011）
18、《建筑地基基础设计规范》（50007-2011）
19、《水工砼结构设计规范》（191-2008）
20、《建筑设计防火设计规范》（50016-2014）
21、《采暖通风与空气调节设计规范》（500169-2003）
22、《工业企业噪声控制设计规范》（50087-2013）
23、《20及以下变电所设计规范》（50053-2013）
24、《地下工程防水技术规范》（50108-2001）
25、《供配电系统设计规范》（50052-2009）
26、《低压配电设计规范》（50054-2011）
27、《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（50062-2008）》
28、《建筑防雷设计规范》（50057-2011）
29、《工程建设标准强制性条文》（城市建设部分）2013版
30、《城市污水处理工程项目建设标准》（现行版）
31、《城市排水工程规划规范》（50014-2006）
3.2改造的基本原则
总体思路是减少预处理段无谓的碳源去除，将分配井的原水通过超越管道直接进入生化系统，使得原水充分利用在反硝化阶段，另外通过将膜池和好氧池的风管连通从而控制好氧池的浓度以保证缺氧段缺氧环境的维持，最后辅以外加碳源及化学除磷药剂的措施。
3.3充分利用原水碳源，设置超越管道
目前来看，预处理段对碳源的去除主要在于初沉池和水解池对进水（可能还有部分溶解性有机物）的去除，因此可通过超越管道将进水直接超越初沉池、水解池进入生化池，提高生化池缺氧1的进水。
甘泉堡进水基本为工业污水，甘泉堡最近三月比值平均为0.2，最低不到0.1，进水可生化性为较差。
同时，根据本年度6月份进出水水质指标，如下表所示。
指标
浓度（）
总氮
总磷
氨氮
进水
出水
进水
出水
进水
出水
进水
出水
进水
出水
平均值
445
30
93
5.5
143
89
81
8.8
14.3
0.09
最大
1125
84
298
13
196
133
139
17
26
1.18
最小
105
21
14
2.1
94
23
20
3.7
7.7
0
平均去除率%
91.72
92.85
38.00
86.87
99.24
污水厂进水中为90左右，为140左右。
为0.6，为0.9，一般认为大于3~6，＞20，方可保证总氮及总磷较好的去除，进水碳源严重不足。
若经过预处理段（初沉池+水解酸化池）后，原水中的减少了50%以上，而、降低相对较少，更加剧了进水水质比例失衡、碳源不足的问题。
为此，目前将预处理段（初沉池+水解酸化池）100%完全超越，后期对超越水量的变化调整将视进水水质情况而定。
3.4溶解氧的控制
好2的溶解氧控制最为关键，须将好氧段的溶解氧，尤其是好2的溶解氧控制下来。
根据现场条件，生物池曝气管路已设置放空管，需着重控制好2曝气量，降低好2溶解氧。
采取措施：
1通过调节放空、关小好2池曝气阀门等措施，将好2溶解氧末端控制在1以下。
2膜擦洗风机与生物池曝气风机风管联通，以利于风量进一步调控。
在联合工艺中，为实现膜组器的大风量吹扫及吊装可靠，膜池设计较浅，一般较生化池浅2.5～4.5m。
本工程生化池水深5.55m，膜池3.58m，生化池曝气风机风压选型为65，膜池吹扫风机风压选型为42，所以生化池风机与膜池风机联通，可将生化池风量导入膜池，满足膜擦洗风压的需求。
根据风机的一般特性，通过风机进口阀门调节风量时，当某台风机调节量接近其额定工况风量50%时，继续阀门调节会有失压喘振的风险，需采取放空措施调节。
本工程生化组合池分为2个系列，每个系列生化风机和膜池风机均2用1备。
当生化系统所需风量减少量，接近风机额定工况风量50%时，又不及1台生化风机额定工况风量时，不足以关停1台生化风机，则通过生化池风机与膜池风机联通，使调节的风量平均分摊到生化风机和膜池风机上，避免喘振发生和风量浪费。
将生化池部分风量引入膜擦洗管路，同样考虑联通气量为单台生化池风机风量的50%计算，风速选为10-15，则管径为300，联通管上安装节流阀，便于稳定控制流量。
本工程联通管安装系统图如下：
实践时，运行人员首先根据近一段时间内平均的进水水量和污泥特性，再结合人工实测的进出水水质，判断生化池所需风量，将生化池和膜池所需风量之和与满负荷运行风机额定工况风量之和进行差额比较，判定得出联通管路所需通过的风量。
以下，结合某工程实例进行阐述此过程。
北京某再生水厂，采用联合工艺，生化池部分采用A2，膜池部分有6个廊道，每个廊道9台膜组器，设计处理能力为4，设计的进水水质、4-分别为500、40。
生化池风机和膜池风机均采用两用一备配置，生化池、膜池的单台风机额定风量分别为125m3、144m3，升压分别为73.5、42，功率分别为160、220。
建厂运行后，由于污水收集管网工程尚不完善，实际进水水量为8000m3，平均进水水质、4-分别为125、40，每天的处理负荷只有设计的7%左右，生化池和膜池的风机分别开1台，运行2个膜池廊道，2台运行风机的进口阀门开度调小，运行风量已降至额定风量的60%（继续降低有喘振风险），且产生的风量依旧过大。
为此，将生化池总风管与膜池总风管联通，联通管施工图如下图所示。
计算所需风量为113.5m3（7%×125×2+2/6×144×2=113.5m3），则联通后只需开1台生化池风机即可。
目前，改管后每天可节省风机电耗约3000，出水水质可稳定达标（一级A）排放。
3.5回流量的调控
生化段的回流为好2→缺1，膜→好1，好2→缺1的回流对、去除的影响至关重要。
一方面，好1前的污泥浓度由好2污泥浓度及回流比所确定，另一方面，好2回流起到硝化液回流的作用。
有利的一面是，好2→缺1回流量越大，则缺1、厌污泥浓度越高，带回去的硝氮量越大；不利的一面是：
好2→缺1回流量越大，带入缺1的越多，更多的混合液将在缺1、厌、好1、缺2、好2之间循环，不断通过好氧池补充溶解氧后再进入缺1、厌，消耗。
由于回流量与进水量的分配是互相影响的因素，因此可考虑好2→缺1的回流以保证缺1足够的污泥浓度为标准，回流比控制在200%（根据回流量/缺1进水量计算），如此缺1污泥浓度将约为好2的2/3。
注意，此处应按照缺1进水量来考虑回流比。
回流比的调节同时要考虑进水量的分配，如目前进水基本平均进入三个缺氧段，则在目前开启两台回流泵的情况下，对缺1而言，好2→缺1回流比约为800%，带入的溶解氧及硝氮浓度远远超过缺1可提供的量。
3.6碳源的投加
（1）原碳源的投加点位于缺1，目前实际投加于进水渠，根据各池的作用，建议如下：
增加至缺2、缺3池的投加点，碳源主要投加至缺3池，投加量根据各缺氧池进水端的浓度调整。
（2）碳源投加泵更换，将计量偏差较大的蠕动泵改为隔膜计量泵，计量泵的选型计算如下：
拟选用甲醇作为外加碳源，甲醇的当量较高为1.5，较为经济。
现水厂进水在140左右，严重超出设计限值70，水厂处理出水含量在90左右，将出水将至设计出水限值10时，需去除80左右的，拟先采用5/1（理论3/1）的比例投加碳源，则甲醇投加量=
。
由上可知，碳源计量泵的最大流量选为1500，配置2台，一用一备，当出现碳源需求峰值时，可同时开2台。
其电机为防爆电机，配套阻尼器、背压阀、安全阀、Y型过滤器等所有配件。
安装系统图如下：
3.7化学除磷药剂的投加
目前进水有明显降低，待系统排泥工作完成后1-2天开始投加除磷药剂，建议继续实施2点投加，其中初沉池的加药管移至曝气沉砂池出口，膜池进水渠投加点不变，监测生化池进出水的变化，摸索确保出水达标的投加量。
3.8更换初沉池排泥泵
原有排泥泵的规格参数为58m3，6m，2.2，由于污泥粘度高，管路长，系统阻力大，污泥泵选择的扬程小，不能有效克服系统阻力，需要更换大扬程的无堵塞潜污泵。
排泥泵更换的理论计算及分析如下：
1、运行现状
提出更换初沉池排泥泵是基于现状排泥泵并不能完全满足运行需要，据现场反应：
（1）西侧1#和2#初沉池污泥泵池如同时开启，输送流量则很小（约为5m³），可见潜污泵并行运行压头过大，扬程过小导致输送流量大幅减小；
（2）如遇其他原因导致污泥在污泥泵池停留时间过长，造成污泥沉淀、含水率变小且黏度变大，也存在影响污泥正常泵送的情况；
2、理论计算
初沉池污泥泵池污泥设计含水率为99%，设计每日排泥时间12。
因此潜污泵为间歇排泥，且实际污泥含水率约为98~99%。
设计条件如下表：
最长输送长度
输送管内径
管内污泥流速
潜污泵规格
流量
扬程
功率
250m
0.219m
≤0.85
58m³
6m
2.2
污泥输送水头损失主要包括沿程水头损失及局部水头损失两部分，
其中：
（1）沿程水头损失
污泥紊流流动沿程水头损失按紊流公式计算，如下式：
6.82（
）
式中：
——输送管道沿程水头损失，m;
L——输送管长度，m;
D——输送管管径，m;
V——输送管内污泥流速，
——紊流系数，其值决定于污泥浓度，适用于各种类型的污泥，污泥浓度按最不利条件确定为2%，确定紊流系数为：
81
另外对于污泥输送，考虑初沉池污泥为生污泥，固体浓度相对较高、颗粒细碎不均匀且间歇运行，因此在使用较长时间后，考虑黏附及管底沉积，需要乘以水头损失系数K。
当污泥浓度在16%之间时，K值约为1~1.5，本次计算取值1.5。
经计算，对1#初沉池污泥泵池输送沿程水头损失为1.6m。
（2）局部水头损失
相对沿程水头损失，局部水头损失所占的比重较小，计算公式如下：
式中：
——局部阻力水头损失，m;
——局部阻力系数；
v——管内污泥流速，；
g——重力加速度，9.812
输送管道存在手动浆液阀、止回阀、弯头、三通等可造成局部损失的的点，尤其是在两路汇流处，如
等两种形式的汇流，会造成较大的局部损失。
经计算，局部损失约为0.16m，但根据实际运行经验，如1#及2#污泥泵池如同时开启，则会造成流量大幅下降无法正常运行，由此可见局部压力损失应远大于理论计算值。
（3）重力水头
初沉池污泥泵池污泥需输送至污泥浓缩池，其中污泥浓缩池工作水位标高为467.85m，而污泥泵池最高水位为468m,最低工作水位则约为463.43m，因此该部分压头最最大可为4.42m。
（4）潜污泵输送压头
综合三部分的计算可知，潜污泵输送压头约为6.24m，考虑到需要的设计余量，可知潜污泵设计扬程6m偏小。
3、其他影响因素
此外根据计算和运行经验总结，可知该段输送管路尚存在下列不利因素：
（1）设计流速过低:
一般污泥压力管道的最小设计流速为1~2，该段管路设计流速为0.85，考虑到运行现状条件，实际运行流速约为0.6或更小，不利于污泥输送；
（2）初沉池污泥泵池每日排泥时间设计为12个小时，因此需要考虑不连续排泥造成的触变行为，导致摩阻损失可能较大，如果停止输送较长时间，则重新启动则可能要求更高的压力；
（3）初沉池污泥粘度较大且颗粒细碎不均匀，会造成实际运行阻力较大；
（4）从运行管理的角度来说，目前运行水量为5万方，仅1#及3#池运行，1#及3#两潜污泵可稳定运行的条件为：
一是初沉池及污泥浓缩池连续稳定运行，二是初沉池污泥泵池必须及时排泥且避免污泥沉积，这样对运行管理提出更高的要求。
如运行水量增大，1#、2#及3#初沉池同时运行，由于1#及2#泵池潜污泵需轮换开启排泥，给运行管理也会带来不便。
4、结论
潜污泵输送压头约为6.24m，考虑到需要的设计余量，可知潜污泵设计扬程偏小。
实际运行情况也验证了理论计算的正确性，且运行经验表明目前输送管路阻力较理论计算值更大。
由于初沉池设计为重力排泥形式，初沉池污泥泵池不能及时泵送污泥会影响初沉池的正常排泥，对初沉池的稳定运行也是隐患。
故需要更换初沉池排泥泵。
我方提出更换排泥泵（40m³，20m）,不仅考虑到目前的运行需要，更针对长期运行造成的水头损失增大设计了足够的设计余量。
同时配套的电控柜等须进行相应更换。
3.9污泥浓缩池与脱水机进泥泵的相应改造
1、浓缩池刮泥机整改
联系厂家降低刮泥机过载保护，解决刮泥机经常由于负荷过高而出现停机的问题；
2、脱水机进泥泵的整改
分析脱水机进泥泵流量不稳定的主要原因为：
进泥泵（污泥螺杆泵）吸入口主管道设计不合理，管路易堵塞或者形成气阻。
浓缩池的刮泥机易出现过载保护，不能稳定运行搅拌，池底存在污泥板结现象。
建议首先加装排气阀，解决进泥泵偶尔会抽到空气造成流量不稳的状况；若仍然存在进泥流量不稳定的问题，则对脱水机房进泥泵前段原有的排泥管道进行整改，使得管道平整，取消原先的U型管路。
同时，1#浓缩池积泥已经排空，2#浓缩池积泥未排空，实行积泥排空，刮泥机需连续稳定运行，并控制污泥浓缩池内污泥泥位及浓缩时间，防止池底污泥浓度过高导致板结。
3.10原水水质调查
出水水质除氨氮达标外，、总氮及氨氮都有不同程度的超标。
通过业主与园区环保部门沟通，了解目前排放企业排放口测定的情况，以此来判断水质超标的原因及关键污染物，寻求源头解决的办法。
4视频监控系统的完善
为提高厂内运行管理保障，需要增加6套视频监控系统。
同时在厂界围栏增设周界被动报警系统，提高厂运营安保。
具体清单见总改造设备材料表8.2
5厂内设施维修改造工作
工程投运后，运管单位发现部分设备设施存在缺陷，需要进行系统完善整改，提高系统运管保障。
锅炉房需要增加双电源供电，并增加燃气泄漏报警，改造排风扇电控柜加强通排风；供水系统深井泵房需要增加双电源供电，更换深井水泵及配套电控柜，提高供水量，完善自控柜等；对厂内热力管网进行改造，增加检修井及阀门井等；脱泥机房系统需要更换进泥泵、改造脱泥斗等。
具体见项目清单：
甘泉堡设备设施维修改造项目清单
类别
序号
项目
单位
数量
工艺及设备
1
锅炉房改造（增加双电源控制柜、锅炉信号、水箱液位控制、燃气泄漏报警、增加排风扇电控柜接线）
批
1
2
深井泵房改造（更换进口深水泵、更换循环泵、增加自控系统、增加静压液位计、增加双电源控制柜、粉刷加暖气、溢流管放空维修、水池培土）
批
1
3
臭氧发生器冷却水泵增设过滤装置
批
1
4
江苏一环粗格栅螺旋维修，吊动钢丝绳更换，膜格栅轴承更换维修，初沉池刮泥机减速机底座更换，调整过力矩保护，浓缩池浓缩机系统动力装置小，闸门丝杆断裂，丝杆防护套不配套，无观察口，闸体掉落，部分设备含保质期内，部分需要后期更换改造产生费用。
批
1
5
菲力：
1、提升泵4#提升泵故障，生化池一些水下设备（推进器、搅拌器，回流泵）安装不合格，震动较大没有按规定进行安装固定，多处出现高温报警，泄露报警，接地报警等现象，且吊架缺失严重，需要联合厂家共同和现场维护人员一起对设备进行检查维修恢复，3、增添吊架吊葫芦，固定线卡。
批
1
6
增加膜组器离线清洗设备，场地改造，设备购买，组器清洗人工费用。
批
1
7
浓缩池玻璃盖未完工
批
0
8
水解酸化池排泥阀更换改造
个
48
9
新乡起重吊架距离短，无法正常吊出设备，无防雨防晒设施
批
1
10
脱水机房改造（1泥斗改造2改造出泥管3改造排水管4加冲洗水水管线5增加自动加油装置及震动监测6增加热风幕7增加H2S报警仪8更换进泥泵（吸力不足）9更换离心机下刀闸阀
批
1
11
污泥浓缩池工艺管改造
批
1
电
气
12
高催池子增设液位计，增加程序，管线，增设气动阀、尾气破坏器防护设施。
个
12
13
海德自控：
1、通讯问题；2、上位画面完善问题；3、现场仪表和上位机对应问题；4、现场配电柜转换开关和显示灯；5、现场仪表维护标定，仪表测量不准；6、高压控制柜小车进出机构故障
批
1
14
威利电磁流量计无法显示或流量显示很不稳定4块，10个哈希浊度仪故障，
批
1
15
增设中控室大屏幕
批
1
16
膜格栅冲洗水箱进水增设水位开关
个
2
17
厂区内增设专用检修电源箱以及配套线缆
个
10
土
建
管
网
18
多处地方因漏（溢）水，致使构筑物外围、路面及人行过道塌陷。
由于地面塌陷，造成多处墙壁有裂缝，门窗破损，通水管道断裂，需要维修费用。
食堂无上下水。
批
1
19
粗格栅、细格栅、膜格栅、鼓风机房、膜设备间、出水巴氏计量槽地板砖铺设。
办公楼，宿舍楼，食堂，车间门口地面处理。
批
1
20
办公楼门前地面处理、宿舍及食堂进门踏步
批
1
21
细格栅改造（1排水沟2砂水分离器改造3加冲洗水）
批
1
22
自来水管网改造（增加检修井2座）
批
1
23
厂区下井、下池爬梯，爬高爬梯保护护，栏膜格栅护栏，消毒井，出水渠，废水池。
批
1
24
热力管网改造（检修井和阀门井19座）
批
1
25
附属车间装修改造
批
1
6改造设备材料表
6.1污泥浓缩池、超越管、甲醇投加改造材料表
序号
名称
规格
材料
单位
数量
备注
初沉池排泥泵更换
1
排泥泵
20m3，20m，3.3
台
6
飞力，3085
超越管道1#
1
焊接钢管
D820*9
Q235
米
72
2
90°弯头
800
Q235
个
2
02S403-8
3
三通
800
Q235
个
2
4
法兰
800
Q235
个
6
02S403-78
5
手动蝶阀
800
球墨铸铁
个
3
配套伸缩接头
6
阀门井
3000*2200
钢筋砼
座
3
7
刚性防水套管
800
个
6
超越管道2#
1
焊接钢管
D820*9
Q235
米
115
2
90°弯头
800
Q235
个
2
02S403-8
3
135°弯头
800
Q235
个
1
02S403-13
3
三通
800
Q235
个
2
4
法兰
800
Q235
个
6
02S403-78
5
手动蝶阀
800
球墨铸铁
个
3
配套伸缩接头
6
阀门井
3000*2200
钢筋砼
座
3
7
刚性防水套管
800
个
6
8
刚性防水套管
800
个
5
超越管道3#
1
焊接钢管
D820*9
Q235
米
124
2
90°弯头
800
Q235
个
2
02S403-8
3
三通
800
Q235
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