給水排水 |實例：高出(Out)水标準地下式再生水廠運行難點探讨

    北京市門頭溝區第二再生水廠建設規模爲(For)8萬m³/d，紅線占地面積5.79 hm²，污水收集範圍爲(For)門頭溝新城。該工程建設爲(For)地下式，污水處理構築物及設備間置于(At)地下負1層、負2層，工程出(Out)水一(One)部分爲(For)河道和(And)景觀公園提供生态活水，一(One)部分通過泵站加壓作(Do)爲(For)市政綠化及道路澆灑水回用(Use)。本項目于(At)2018年1月建成并開始調試，6月穩定運行。

1.1 工藝流程

    本工程污水處理工藝爲(For)進水→抓爪格栅、粗格栅、進水泵井→細格栅、曝氣沉砂池及膜格栅→AAO—AO—MBR→臭氧催化氧化→次氯酸鈉消毒→出(Out)水，其中臭氧催化氧化工藝根據實際出(Out)水水質并未投入運行。污泥采用(Use)離心濃縮脫水機處理至含水率低于(At)80%後外運處置。

1.2 進出(Out)水水質

    設計及運行進出(Out)水水質見表1，其中運行水質監測數據選取了(Got it)2018年3月~2019年3月（以(By)下簡稱全年）數據進行分析（見圖1）。設計出(Out)水水質執行北京市地方标準《城鎮污水處理廠污染物排放标準》（DB 11/890—2012）表1中的(Of)A标準。

    從實際運行進出(Out)水來(Come)看，系統對COD、NH3-N、TN、TP等關鍵性指标皆有較好的(Of)處理效果，基本都可達到設計标準，尤其是(Yes)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(By)及設計中兩級缺氧多點投加碳源是(Yes)分不(No)開的(Of)。運行中0.2 mg/L如此低标準的(Of)TP對系統的(Of)運行調控帶來(Come)很大(Big)的(Of)難度，運行中很難做到生物除磷與化學除磷的(Of)兼顧，投加過量藥劑往往也無法達到預期效果。地下式污水處理廠相比地上(Superior)式污水處理廠運行可視化效果差，運行中經常會出(Out)現調控不(No)及時(Hour)部分指标超标的(Of)情況。總的(Of)來(Come)看，MBR工藝可作(Do)爲(For)高标準出(Out)水要(Want)求地下式污水處理廠的(Of)選擇。

1.3 運行關鍵參數

    從運行初期至今，進水量逐漸升至4萬m³/d，全年日平均處理水量及預處理、生化池、MBR池、污泥、加藥、用(Use)電等運行情況見表2。當前生化段未采用(Use)多點進水，膜系統爲(For)單系列運行，膜清洗周期爲(For)每周1次在(Exist)線小洗，每月1次在(Exist)線大(Big)洗，半年1次離線清洗。

2.1 預處理的(Of)運行問題

2.1.1 儲渣間的(Of)設計

    預處理前端采用(Use)抓爪格栅（40 mm），粗格栅采用(Use)回轉格栅（10 mm）并配套螺旋輸送機，在(Exist)運行中發現出(Out)渣含水率過高，不(No)便于(At)後續處理且衛生條件較差。改造後增加了(Got it)壓榨段，出(Out)渣含水率大(Big)大(Big)降低。同時(Hour)實際運行時(Hour)栅渣不(No)能做到日産日清，加之垃圾分類及環保趨嚴無法與污泥一(One)同處置，故後期在(Exist)格栅間旁新建了(Got it)儲渣間并設計了(Got it)除臭、排水。因此在(Exist)地下式再生水廠的(Of)設計中建議增設栅渣儲存間，可按照7 d儲存量考慮或與處置部門協商确定，并做到栅渣與沉砂分别存放。

2.1.2 應急水池水質差

    地下式再生水廠在(Exist)建設中多在(Exist)箱體内建設應急水池，大(Big)量的(Of)出(Out)渣水、清洗液、砂水分離液、污泥脫水混合液等皆會彙流進入該池并最終返回格栅工藝段。由于(At)該類水中懸浮物、砂粒及生物絮體量極高，啓泵後經常造成膜格栅過水量下降，栅渣壓榨機的(Of)處理能力受限，運行極爲(For)困難。建議應急水池出(Out)水在(Exist)進格栅前應進行簡單的(Of)初沉處理，否則易造成預處理工藝運行壓力過大(Big)，不(No)利于(At)工藝整體的(Of)穩定運行。

2.1.3 栅渣外運困難

    在(Exist)運行中同樣遇到箱體内栅渣外運困難的(Of)問題，全地下箱體内大(Big)多數進出(Out)道路坡度較大(Big)，加之污泥車長期運輸遺撒造成栅渣小車上(Superior)下困難。因此建議在(Exist)地下箱體設計電動貨梯，以(By)便于(At)小件貨物的(Of)進出(Out)，減輕工人(People)的(Of)工作(Do)強度。

2.2 生化系統的(Of)運行問題

2.2.1 水量分配不(No)均

    地下箱體不(No)同于(At)地上(Superior)空間的(Of)設計，兩系列之間由于(At)設有管廊層進而導緻割裂，很難有機地進行統一(One)，如水量的(Of)分配問題。本項目運行中由于(At)來(Come)水分配不(No)均造成生化池兩側的(Of)液位不(No)同，在(Exist)後期管廊間又增設了(Got it)連通管，以(By)保證系統的(Of)正常運行。因此地下式再生水廠在(Exist)設計時(Hour)生化池之間要(Want)做到有機協調，爲(For)運行調控留有手段和(And)措施。

2.2.2 地埋構築物直觀視覺差

    地下箱體生化池由于(At)結構和(And)除臭通風的(Of)原因大(Big)多采用(Use)密封形式，造成人(People)眼無法直觀觀察，後期運行隻能依賴在(Exist)線過程儀表、人(People)工監測及經驗加以(By)判斷，調控判斷不(No)及時(Hour)。建議在(Exist)此方面進行優化設計，部分工段開設觀察孔增加可視化措施或進一(One)步提高再生水廠自動化程度等措施以(By)便于(At)運行調控。

2.3 出(Out)水低磷指标與膜污染的(Of)平衡問題

2.3.1 化學除磷易加劇膜污染

    MBR由于(At)污泥停留時(Hour)間（SRT）較長，生物除磷效果較差，但膜絲對SS的(Of)高效截留使得出(Out)水SS幾乎無法檢出(Out)，進而可以(By)避免SS攜帶的(Of)有機磷流失。同時(Hour)化學加藥除磷可以(By)保證出(Out)水的(Of)達标，但此種方式的(Of)達标往往是(Yes)有代價的(Of)，易造成生化污泥鐵鹽的(Of)增高進而加劇膜污染。

2.3.2 膜污染成分分析及驗證

    本工程在(Exist)2018年9月中旬膜污染嚴重，直接造成了(Got it)膜通量和(And)産水量下降。對膜絲進行了(Got it)污染成分分析，以(By)驗證和(And)分析鐵鹽藥劑對膜絲的(Of)污染。表3爲(For)污染膜酸解（10 mL HNO3酸解100 cm膜絲）後ICP測試數據，可見無機污染中主要(Want)以(By)鐵污染爲(For)主，其次爲(For)鈣鋁鎂污染。其中Fe單位面積污染含量可達1 502 mg/m²。結合膜絲顔色爲(For)黃色，主要(Want)爲(For)Fe3+污染。表4爲(For)膜池混合液污泥及上(Superior)清液成分分析，污泥經消解後測試計算各元素占幹泥質量百分比。膜池上(Superior)清液中鐵元素含量較小，鈣爲(For)77.78 mg/L，可見形成膜污染的(Of)Fe主要(Want)不(No)存在(Exist)于(At)上(Superior)清液中。而污泥中Fe含量較高，每100 g污泥中含Fe接近25 g，故膜污染的(Of)Fe主要(Want)來(Come)自于(At)污泥中。分析認爲(For)工藝運行中所加除磷藥劑（聚合硫酸鐵及多核複合型絮凝劑）中多餘Fe導緻了(Got it)污泥中Fe含量過高進而形成膜污染。

2.3.3 膜絲清洗後通量恢複

    膜表面電鏡（5 000倍）顯示膜表面以(By)無機污染爲(For)主，上(Superior)附着有明顯無機垢層（見圖2）。經試驗後發現采用(Use)2%草酸+5 000 mg/L NaClO或2%檸檬酸+5 000 mg/L NaClO皆可去除膜污染恢複正常膜通量（見圖3）。污染膜表面暗黃色，檸檬酸清洗後膜表面仍有部分黃色殘留，草酸清洗後膜絲恢複至原始狀态。

    因此TP降到0.2 mg/L對系統沖擊很大(Big)，除磷藥劑投加過多對膜系統影響較大(Big)，因此出(Out)水低磷指标的(Of)控制需要(Want)與膜污染進行平衡。項目出(Out)現該次膜污染後，通過除磷藥劑的(Of)篩選及投加點的(Of)組合、生物除磷效果提升等措施減緩了(Got it)膜污染，整體可控。

2.4 箱體通道冬季低溫等其他(He)運行問題

2.4.1 冬季通道頂部消防管道易凍脹、兩側卷簾門啓閉困難

    水廠在(Exist)冬季由于(At)通道穿堂風的(Of)存在(Exist)，造成通道溫度經常在(Exist)0 ℃以(By)下。通道中的(Of)消防管道由于(At)充滿水受冷極易凍脹損壞，通道兩側的(Of)消防卷簾由于(At)兩側溫差，經常造成蒸汽在(Exist)卷簾門底部結冰啓閉困難。後期運行中在(Exist)箱體進出(Out)口加裝了(Got it)快速啓閉門，情況有所緩解，但依然無法完全解決。建議設計中應重視冬季低溫帶來(Come)的(Of)消防問題，可将通道處的(Of)消防系統設計由濕式滅火系統改爲(For)幹式滅火系統。

2.4.2 箱體給排水問題

    箱體各進出(Out)口的(Of)安保問題，地下箱體的(Of)給排水問題，特别是(Yes)排水問題，區别于(At)普通的(Of)建築給排水，如加藥間的(Of)沖洗排水、在(Exist)線監測的(Of)排水、箱體通道的(Of)進口雨水導排等細節經常被忽視，造成後期再行增加非常困難。特别是(Yes)加藥間在(Exist)設計時(Hour)必須做好沖洗檢修、應急處理時(Hour)的(Of)排水問題，不(No)可将沖洗水流入設備間及電纜溝槽。

3.1 膜組器起吊天車接力

    原地下式再生水廠運行過程中發現采用(Use)S型軌道吊裝膜組器運行時(Hour)間長，故障多，因此本項目中天車起吊采用(Use)接力方式（見圖4），通過在(Exist)S型軌道的(Of)末端設置電動平車，每個(Indivual)廊道的(Of)組器都可以(By)通過S型軌道移至平車後，再通過平車運輸至浸泡池，将多次S型軌道長距離的(Of)轉彎行程變成單次S型軌道和(And)電動平車相結合的(Of)L型運送行程，膜組器吊裝距離大(Big)大(Big)縮短，效率大(Big)爲(For)提升。

3.2 好氧池曝氣和(And)膜池吹掃風管連通

    項目運行初期水量較少，生化與膜池風機較難與處理水量進行匹配，經常出(Out)現1台風機全開風量不(No)足，兩台風機全開又風量富裕問題。在(Exist)實際運行中，鑒于(At)生化風機的(Of)風壓高于(At)膜系統的(Of)風壓，加之兩者同爲(For)多級離心風機，在(Exist)運行中将兩者的(Of)出(Out)風管路進行連通，通過閥門調整，将生化池高壓側風卸至膜池低壓側。進而降低了(Got it)風機開啓的(Of)總台數，運行上(Superior)更爲(For)靈活，可節省3%～5%的(Of)運行能耗。

3.3 補足空位提高單系列産水量

    當處理水量達到設計規模的(Of)0.5～0.7倍時(Hour)，水廠運行起來(Come)難度較大(Big)，由于(At)系列間分割，兩系列全開能耗偏高，隻開單系列又難以(By)完全應對水量沖擊。在(Exist)實際運行中采用(Use)将單系列膜池廊道空位全部填滿，利用(Use)生化的(Of)富裕處理能力，将單系列膜池産水提升至5萬m³/d的(Of)産能，進而提升了(Got it)水量應對空間，節省了(Got it)運行能耗。

3.4 卸藥由箱體内移至箱體外

    由于(At)運輸及勞動力成本的(Of)提高，現在(Exist)的(Of)藥液大(Big)多以(By)液體大(Big)罐運輸，該重型車在(Exist)箱體内的(Of)行動不(No)便。若是(Yes)卸藥口置于(At)箱體内，勢必比較麻煩。項目在(Exist)建設中與設計院協商，将箱體内所有液體藥劑的(Of)卸藥口統一(One)挪至箱體頂部道路附近，這(This)樣很大(Big)程度上(Superior)方便了(Got it)卸藥。

4 結論

 （1）門頭溝第二再生水廠采用(Use)AAO—AO—MBR+臭氧催化氧化工藝，出(Out)水水質可穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放标準》（DB 11/890-2012）表1中A标準，原設計中的(Of)臭氧催化氧化作(Do)爲(For)應急處理設施。

 （2）實際運行中通過膜組器起吊S型軌道與電動平車接力、好氧池曝氣及膜池吹掃出(Out)風管連通等措施實現運行效率的(Of)提高及節能降耗需求；并且充分考慮地埋箱體的(Of)特殊性，通過新建除渣間、管廊間增設連通管、卸藥口移至箱體上(Superior)部道路附近、補足膜池空位提升單系列水量等措施實現了(Got it)管理及運行的(Of)便利。

 （3）MBR運行過程中出(Out)水低磷指标與膜污染平衡問題、箱體通道冬季低溫等運行問題還需進一(One)步探讨及運行中摸索。