甲醇投配間在產業園區污水處理設計中的應用

穆穎

（沈陽市市政工程設計研究院，遼寧沈陽110015）

甲醇投配間在產業園區污水處理設計中的應用

穆穎

（沈陽市市政工程設計研究院，遼寧沈陽110015）

產業園區污水一般是由居民生活污水和工業企業生產廢水組成的混合廢水，污水可生化性低，碳源不足，且各項污染物去除率要求較高，普通生化處理不能確保出水達標。結合實際工程案例，對目前國內普遍采用的各種碳源投加方式進行比較，對甲醇投配間的設計進行詳細論述。

高新區污水處理廠；碳源；甲醇投配間

1　工程概況

葫蘆島市位于遼寧省西南端，自古有“關外第一市”的美稱。東距省會城市沈陽248 km，西距首都北京市410 km。葫蘆島高新技術產業開發區是國家級專利技術園區。葫蘆島高新區污水處理廠是開發區必不可少的基礎設施之一，同時也是環境及水資源保護的要求。污水處理采用水解酸化+改良A2/0生化池+二沉池+混凝沉淀+過濾工藝，污水廠于2012年建設施工，2014年6月投產運行，目前出水水質達國家一級A排放標準。該工程采用投加甲醇進行碳源的補充，使生化處理進行更加徹底，目前運行效果良好。

2　污水工藝主要流程

葫蘆島市高新區污水處理廠位于高新技術產業開發區的東部，污水處理廠一期規劃用地面為積5.76 hm2，一期水廠用地面積3.7 hm2。污水廠遠期規模為6.4×104m3/d，一期建設規模為2.0×104m3/d。進水水質由葫蘆島高新區環保局監測資料以及該工程可研報告確定；出水根據《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）和遼寧省環境保護局頒發的遼寧省地方標準確定，執行國家一級A標準，污水設計進出水質及去除率見表1。

表1　污水進出水水質及去除率

污水處理工藝流程：提升泵房→粗格柵間→旋流沉砂池→脈沖式水解酸化池→改良A2/0生化池→二沉池→混凝沉淀池→轉盤濾池→出水。在生化池缺氧段投加甲醇進行碳源補給。

污泥處理工藝流程：污泥貯池→污泥濃縮脫水→外運。

3　投加碳源的必要性及投加方法比較

根據經驗，污水采用生化處理工藝，特別是生物脫氮工藝，應對進水中污染物質的配比和平衡參數指標進行初步分析判定：B0D5/C0Dcr比值為0.36≥0.25，這個指標首先肯定了生化處理工藝在高新技術產業區污水處理廠是適用的；B0D5/TP和B0D5/TN比值分別是衡量生物除磷和生物脫氮碳源水平的主要指標，高新區污水B0D5/TP=40≥20，這個指標進一步肯定了高新區污水滿足生物除磷的要求，除磷效果基本有所保證。因此在生物池設置前缺氧區、厭氧區、缺氧區、好氧區，在此實現硝化、反硝化，同時完成磷的充分釋放和磷的過量吸收，從而確保污水中的氮、磷達到排放標準。但為保證最后的除磷效果，還需要采用投加藥劑保證化學除磷。理論上B0D5/TN≥2.86時反硝化可開始進行，但是實際運行資料證明，如果確保生物脫氮的效果使反硝化過程順利進行，那么必須保證B0D5/TN≥3.5，如能在B0D5/TN≥4時反硝化就能夠更加徹底。因為反硝化過程中主要利用原污水中的含碳有機物作為電子供體，碳源是否充足，反硝化能否進行得徹底，主要看B0D5/TN比值是否足夠大。高新區進水水質的B0D5/TN=2.67，表明生物脫氮碳源不足，必須采用外部投加碳源才能保證脫氮效果。

解決碳源不足通常有兩個途徑，一個途徑是充分利用自身工藝流程，將污泥濃縮上清液回流處理來補充有效的碳源，通過調整生物段的污水進水流量及位置來提高反硝化碳源等。因此，該工程在B0D5/TN比值較低時，除考慮采用外加碳源的途徑外，在工藝上可改變生化系統的進水方式來滿足反硝化碳源，以提高碳源，保證脫氮效果，同時考慮為降低回流污泥中硝酸鹽對厭氧放磷的影響，進而采用回流污泥反硝化，改變進水和回流污泥方式。另外一種解決碳源不足途徑就是外部投加碳源，外部投加碳源的方式主要有外加高濃度有機廢水及投加甲醇、乙酸鈉、葡萄糖及淀粉溶液等。外加高濃度有機廢水包括：垃圾滲濾液、酒廠廢水等，而葫蘆島高新技術產業區污水處理廠不具備投加高濃度廢水條件。目前城市污水處理中外加碳源的工藝尚未普及應用，實際運行的案例不多，參考資料表明投加甲醇、乙酸鈉、葡萄糖及淀粉溶液幾種方式優缺點各異。通過綜合比較，結合該工程的實際情況，最終確定投加甲醇作為外加碳源。甲醇是易于生物降解的低級醇類，它易被反硝化菌利用，反硝化速率較高，應用在該工程中是比較適宜的。

4　甲醇投配間工藝設計

甲醇投配間宜設在遠離建筑物的位置，因此將甲醇投配間設在遠離其它構筑物污水處理廠東側，防爆距離大于25m。甲醇投配間尺寸L×B× H=5.1m×5.1m×6.6m，磚混結構；甲醇儲罐池尺寸L×B×H=8.8m×7.1m×3.6m，地下深度為3.6m，鋼筋混凝土結構。甲醇投配間各專業均考慮防爆設計。為了保證安全，在甲醇投配間內設有高壓滅火裝置，同時設置可燃氣體檢測報警裝置，報警裝置與消防系統連鎖自動運行。

4.1投加量

該工程為滿足系統脫氮要求，補充碳源采用投加甲醇，投加點設在生化池缺氧段，為保證運行靈活，投加點設置4點。甲醇的投加量按去除1 gN03一N消耗甲醇2.47 g計，投加量為60mg/L，投加濃度：10%。

4.2投配流程

甲醇投配系統包括甲醇儲罐、隔膜泵、集液槽、收集桶、供氣系統設備、儀表及電氣控制設備、濾網、連接管道、閥門、止回閥、（壓力釋放閥）安全閥、背壓閥、防脈沖阻尼器、Y型過濾器、在線稀釋系統、配套流量計設施等。甲醇投加系統流程見圖1。

4.3主要設備

（1）甲醇儲罐。甲醇的儲存采用罐體存放。由于甲醇是易燃易爆品，在投配間的儲存量不易過多，設計兩個儲罐，容積為3 d的投藥量，單個儲罐的容積為10m3。甲醇儲罐內設高、低液位報警，處于低液位時系統報警，并且自動切換到另一個儲罐，添加甲醇至高液位時報警，停止添加工作，以待下一個周期使用。

圖1　甲醇投加系統圖

（2）甲醇投加泵。投加甲醇的氣動隔膜泵3臺，2用1備，醇投加泵單泵流量Q=200 L/h，揚程H=30m，功率N=0.55 kW。每臺氣動隔膜泵主要附件有：DN15背壓閥（即彈簧負載止回閥），裝于計量泵壓力管道上產生恒定背壓，有助于精度計量，防止低壓；脈沖阻尼器，最高工作壓力1.0 MPa，安裝于泵出口下游，用以平衡脈沖出料狀態；DN20Y型過濾器，安裝于泵的吸水管，防止溶液中不溶物引起阻塞，要求過濾網能清洗方便；DN15泄壓閥，安裝在泵出口管路上，管道壓力升高異常時，釋藥液回藥液投配罐，保護泵隔膜和管道不受損壞。

（3）連接管道和閥門。管道系統的管道和管件，包括管道、管配件、氣動閥門、手動閥門、電磁閥、固定件等。

（4）電磁流量計。數量3套，流量Q= 300 L/h，口徑DN15，防爆型。

（5）在線稀釋系統。數量3套，投加濃度10%，主要組成部分包括供水裝置、進水管道內螺紋管道接口、控制閥、減壓閥、壓力顯示儀、防爆型電磁閥、浮子流量計。注入噴射器，靜態混合器，整個系統為一體化的集成裝置。

（6）供氣系統設備。包括1臺空氣壓縮機、空氣干燥裝置、儲氣罐、必要的閥門、管道等。

（7）燃氣式干粉滅火裝置。數量2套，每套帶4個噴頭。參數：150 kg ， 1.8～2.45 MPa。

5　結論

從高新區污水處理廠運行情況看，污水出水各項指標均達到國家一級A排放標準的要求，外加碳源系統的設置是十分必要的，但在設計中要充分考慮甲醇投配間與其它構筑物的安全距離，運行中務必要保證投配系統的安全。近年來，通過試驗人們發現了多種新型外加碳源，比如垃圾滲濾液等，在工程條件具備的情況下不斷嘗試應用，逐步總結出成本更低，效率更高，而且更加安全可靠的投加碳源方式。

［1］周雹.活性污泥工藝簡明原理及設計計算［M］.北京：中國建筑工業出版社，2005.

［2］周丹，周雹.污水脫氮工藝中外部碳源投加量簡易計算方法［J］.給水排水，2011（11）：38-41.

［3］張自杰.排水工程（第4版）［M］.北京：中國建筑工業出版社，2000.

X703

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1009-7716（2015）01-0089-03

2014-10-17

穆穎（1969-），女，遼寧沈陽人，高級工程師，從事市政給水排水設計工作。