化学生物絮凝-悬浮填料床组合工艺中试装置设计

化学生物絮凝一悬浮填料床组合工艺中试装置设计姜剑，夏四清（同济大学污染控制与资源化研究国家重点。3主要仪器仪表及主要构筑物的设计3.1主要仪器仪表为了方便进行试验研究和提高试验的准确性和科学性，该套中试装置采用了如表1所列的仪器仪表及用处。表1中试装置的主要仪器仪表及用途仪表名称生产厂家规格型号数量用处电磁流量计上海光华流量仪表厂4套分别对总进水量、化学生物絮凝池回流量、悬浮填料床进水量、悬浮填料床回流量进行计量加药计量泵4台分别用于给化学生物絮凝池和化学混凝池加无机药剂和有机药剂并进行计量浮球液位控制器ITT飞力2只分别用于控制进水箱和过渡水箱液位DO检测仪德国4套3套用于检测化学生物絮凝池中DO浓度，1套用于检测悬浮填料床中DO浓度氨氮分析仪1套通过2个采样进口顺序采取化学生物絮凝沉淀池和化学混凝沉淀池的出水水样进行分析总磷分析仪1套通过3个采样进口顺序采取原水水样、化学生物絮凝沉淀池出水水样、化学混凝沉淀池出水水样进行分析悬浮固体分析仪1套分析化学生物絮凝池或化学混凝池中MLSS量氨氮硝态氮分析仪1套分析悬浮填料床中氨氮和硝态氮的浓度3.2进水箱进水箱用于储存原水。原水来自安亭水质净化厂曝气沉砂池中污水，经进水管自流进入进水箱。进水箱尺寸为AXBXH=2.4mX2mX1.2m，其有效容积为4.8m3.进水箱配置2台潜污泵（1用1备）单台流量为扬程呈为为20，。一箱中擂潜污进入分配水箱u平均分配给化学生物絮凝池和化学混凝池，并通过电磁流量计进行计量。进水箱中装有浮球液位控制器可控制水泵开停。3.3化学生物絮凝池化学生物絮凝池是有污泥回流的活性污泥和化学混凝系统的组合，采用空气完成搅拌及絮凝反应，充分发挥化学和生物协同作用，从而高效去除有机污染物和总磷。化学生物絮凝池尺寸为AXBXH= 0.8m，有效水深为0. 6m，设计水量为50m3/d设计较大水力停留时间为35min.池体采用三段推流回转式布置f3，由两道长2.2m相互错开的隔板沿宽度方向分成三条廊道，污水从第一条廊道进入池中，从第三条廊道流出。利用空气搅拌作为污水快速混合的动力，在每条廊道底部布置微孔曝气管，采用三叶式小型回转鼓风机进行曝气，可通过电动调节阀独自调节曝气量以改变速度梯度，并安装有玻璃转子流量计计量。回转式布置能够保证池中污水充分混合和对溶解氧的充分利用，并有利于对曝气量进行调节和控制。在第一条廊道开端处设有污泥回流管，后续沉淀池中污泥可通过1台螺杆泵回流至絮凝池中，设计回流比为30%，水泵单台流量为2.5m3/h，扬程为30m.通过2台加药计量泵可向池中投加无机絮凝剂和有机助凝剂，加药点位置设置可调，有利于在试验研究中寻找较佳药剂投加点。化学生物絮凝池三条廊道中各设DO检测仪1台，与鼓风机、电动调节阀、PLC组成一个闭环系统，可依照反应池中污水所需的溶氧值通过PLC自动控制电动调节阀的开启度，维持溶解氧值在一定的范围内变动。池中还设有悬浮固体分析仪、总磷分析仪、氨氮分析仪各1台，与PLC自控系统结合可对该池进行实时监控。3.化学混凝池化学混凝池是为与化学生物絮凝池进行对比优化试验研究而设计，为常规的强化一级处理反应池。为方便试验，化学混凝池的池体尺寸、有效水深、停留时间以及处理规模采取与化学生物絮凝池完全相同的设计。池体由两块隔板沿长度方向分成三格，分别在两块隔板下端和上端设置过流口。该池利用机械搅拌作为污水快速混合的动力，在每格小池各设有1台减速搅拌机。化学混凝池的加药方式与化学生物絮凝池基本相同，不同之处在于化学混凝池进水管前安装有1个管道混合器，无机药剂先经管道混合器与污水充分混合后再进入混凝池中。为方便化学混凝池的放空，在混凝池的三格小池底各设1根放空管。化学混凝池与化学生物絮凝池共用相同的悬浮固体分析仪、总磷分析仪、氨氮分析仪等检测仪表。3.过渡水箱过渡水箱主要起调节水量和水压的作用。其设计尺寸为AXBXH= 2.2m，有效容积为1.8m3.水箱配置2台离心泵（用，1备）向悬浮填料床供水，水泵单台流量为0 ~7m3/h，扬程为8m，通过电磁流量计进行计量。并装有浮球液位控制器，用以控制水泵开停。3.悬浮填料床悬浮填料床是一种生物膜法反应器，其主要作用是脱氮，需要往池中投加高比表面积的球形悬浮填料。悬浮填料床尺寸为AXBXH=1.2mX0.9mX5.5m，有效水深5m，设计处理水量100m3/d，水力停留时间为1.2h.池体由于采用竖向设计，占地面积省。池体沿长度方向用隔板分成两格，隔板距池底0.3m，纵向长度为4.4m，这样使得每格的上下两端连通，每格底部各放置两根穿孔曝气管。在其中一格的中间和上端各设1根进水管，可根据试验需要选择任一管道进水或者两点同时进水。顶端设1根混合液回流管，回流混合液来自后续沉淀池，通过1台离心泵送至悬浮填料床，水泵单台流量为0 ~7m3/h，扬程为8m.当以氨氮作为出水控制标准时，池中球形悬浮填料的表层生物膜通过硝化作用把氨氮转化为硝态氮，此时不需要混合液回流；当以总氮作为出水控制标准时，填料表层好氧硝化、内部厌氧反硝化作用同时进行，为增加池中硝态氮的浓度，则需混合液回流，回流比可通过阀门进行调节。池中投加的球形悬浮填料直径为25mm，投加量约为每立方0.5m3.在水流和气体的共同推力作用下，悬浮填料可在两个小池间循环流动，大大提高了填料上生物膜的吸氧能力和与污水的接触频率。悬浮填料床配置有1台DO检测仪和1台氨氮硝态氮分析仪。氨氮硝态氮分析仪可以单独显示、处理和储存数据，设有高低限位报警，并连接有通信线路可以把数据传输给上位计算机。3.竖流式沉淀池高度3.3m.前面两座沉淀池水力停留时间为1.5h表面负荷为0.8m3/m2*h.后面悬浮填料床的后续沉淀池主要作用是分离脱落的老化生物膜水力停留时间为0.75h，表面负荷为1.6m3/m2沉淀池采用中间进水、周边出水的形式，池的中心设有6200mm的中心进水筒与进水管导通，筒底端距离沉淀池底部1.5m，在筒的下方设有反射板，防止对池底污泥的冲击作用。污水从中心进水筒流入池底，向上竖流经高为150mm的三角堰流出。3.8加药装置加药装置由加药筒、搅拌机和加药计量泵组成。其中加药桶有2个，分别为有机药桶和无机药桶，各配置1台搅拌机和2台加药计量泵。单个加药桶有效容积为2.4m3.药剂经搅拌机搅拌混合均匀后由加药计量泵送至化学生物絮凝池或化学混凝池，加药计量泵的较大加药量为7L/h.加药量可以通过手动调节，也可以通过PLC自动控制。4PLC自动控制系统4.1自动控制的主要内容本套中试装置的主要控制内容有：①根据进水箱和过渡水箱水位控制相应水泵的开停；②根据化学生物絮凝池溶解氧浓度控制电动调节阀的开合度；③初期根据进水流量控制加药计量泵的加药量，在进一步试验研究基础上根据建立的实验模型控制加药量；④根据悬浮填料床后续沉淀池的氨氮浓度调整悬浮填料床内曝气量，维持氨氮浓度在一定范围内，并在试验基础上进一步完善控制方法。4.2自动控制系统的组成自动控制系统由1台上位计算机、1个可编程序控制器（PLC）、电器控制柜、现场执行机构和现场监测仪表组成。通过PLC可集中对全套中试装置进行自动控制。上位计算机通过通信线路与PLC连接，提供有人机操作界面，可以显示工艺流程、设备状态、过程参数、事故报警信息，并可对传送来的现场检测仪表的测量数据进行处理、存储和显示。5结束语该组合工艺自2004年3月开始投入运行至今，取得了很好的试验效果。在目前的较优工况条件下和氨氮的平均去除率达到和84%这说明该中试装置的设计是非常成功的。在该工艺的设计过程中，体现出了很多先进的设计思想。5.1该套中试装置使用了很多先进的仪器设备，以将其建成具有示范性的试验装置，有利于进行科学试验研究。5.2设计过程中始终贯穿技术先进、安全可靠、运行管理方便的设计思想。既考虑到进行试验研究的方便性，又充分考虑了应用于实际工程的可行性。5.3化学生物絮凝池和悬浮填料床均为新型的污水处理工艺，两种新型工艺的组合可以说是一种理论和设计上的创新。5.4该套装置在布置上充分考虑了空间和平面的整体布局，布置紧凑，大大节约了占地面积。5.5自控系统和各种检测仪表的配置，使得试验研究变得更加方便，试验结果更为科学可信。并为本组合工艺的推广应用提供了更充分的经验借鉴。