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亞洲最大的污水處理廠——白龍港污泥厭氧消化工程設計實例!

來源:碧化官網來源:環保工程師 作者:佚名

白龍港污水處理廠位于浦東新區合慶鎮朝陽村,是亞洲最大的污水處理廠,同時其污泥處理工程是目前亞洲最大的污泥處理項目。白龍港污泥處理工程在對國內外污泥處理處置經驗進行分析總結的基礎上,采用了濃縮中溫厭氧消化、脫水干化的處理工藝。

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1、工程規模

上海市白龍港污水處理廠升級改造后總規模200萬 m3/d,本工程污泥處理的對象是其產生的化學污泥、初沉污泥和剩余污泥, 根據實際進水水質確定污泥量為204t DS/d( 濕污泥量 1020 t/d, 以含水率 80% 計, 以下同), 按照設計水質產生的污泥量為268 t DS/d,濃縮脫水系統設計規模按設計水質設計,厭氧消化系統按現狀水質設計并按設計水質復核,污水處理廠實際和設計進水水質見表 1。

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2、工藝流程

污泥處理采用重力、機械濃縮中溫厭氧消化脫水部分干化的處理工藝,工藝流程見圖 1。

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污泥處理工程由 6 個系統組成:

(1) 濃縮系統。對污水處理工程產生的化學污泥、初沉污泥和剩余污泥進行濃縮處理,將污泥含固率提高到約 5% ,減小污泥消化池容積,降低工程造價。為達到含固率目標,初沉污泥和化學污泥采用重力濃縮,剩余污泥經重力濃縮后再進行機械濃縮。

(2) 厭氧消化系統。對濃縮污泥進行中溫一級厭氧消化,降解污泥中的有機物,產生污泥氣供消化系統和干化系統利用,使污泥得到穩定化和減量化。

(3) 污泥氣利用系統。對消化產生的污泥氣進行處理、儲存和利用,作為污泥消化系統的污泥加熱熱源和脫水污泥干化處理系統的干化熱源,污泥氣脫硫采用生物脫硫和干式脫硫分級串聯組合工藝。

(4) 脫水系統。對消化污泥進行脫水,降低污泥含水率,減小污泥體積,并將脫水后的污泥輸送至污泥干化處理系統進行干化處理,或直接輸送至存料倉儲存后外運。

(5) 干化系統。利用污泥消化產生的污泥氣對部分脫水污泥進行干化處理,進一步提高污泥含固率。污泥干化處理系統采用消化處理產生的污泥氣作為能源,以天然氣作為備用能源,污泥干化能力按在滿足消化處理條件下可利用的氣量確定。

(6) 配套水系統。配套水系統分2 部分,一部分是回用水處理系統,從污水處理排放管中取水,經混凝、前加氯、過濾、后加氯處理,提供污泥干化處理系統的冷卻用水;另一部分是污泥液處理系統,對污泥處理過程中產生的污泥液,包括濃縮池上清液、離心濃縮濾液、消化池上清液、離心脫水濾液等,經調節池后水泵提升至高效沉淀池處理,去除污泥液中的磷,出水排至污水處理區進行處理。

3、工程設計

1)濃縮系統

化學污泥和初沉污泥采用重力濃縮,含水率降至 95%;剩余污泥經重力濃縮,含水率降低至98.5% , 再進行機械濃縮,含水率進一步降低至 95%。

1. 化學污泥和初沉污泥濃縮池

設置 2 座化學污泥濃縮池和 2 座初沉污泥濃縮池,直徑為 25 m,有效泥深為 4 m,化學污泥停留時間為53 h,污泥固體負荷為54 kg/(m2/d) ; 初沉污泥停留時間為 37 h,污泥固體負荷為 65 kg/(m2/d) 。

2.剩余污泥濃縮池

剩余污泥采用重力濃縮和機械濃縮工藝,重力濃縮后污泥含水率為 98. 5% 。設置 4 座剩余污泥濃縮池,直徑為 28 m,有效泥深為 5 m,污泥停留時間為 16.9 h,污泥固體負荷為 35 kg/ ( m 2/d) 。

3.剩余污泥濃縮機房

設置 1 座剩余污泥濃縮機房,5臺離心濃縮機,4用1備,單臺處理能力為 120 m3/h,功率為 197 kW。

2)厭氧消化系統

1.污泥勻質池

污泥勻質池設1座2格,每格平面尺寸為 13m×13m, 有效泥深為4。5m。

2。污泥消化池

污泥消化池采用卵形結構,共設 8 座,單池容積為 12400 m 3,池體最大直徑為 25 m,垂直高度為44 m,地上部分高度為 32 m,地下埋深為 12 m。8座池體的合計散熱量冬季為 813 kW,夏季為287 kW,年平均為 461 kW。設計污泥停留時間為24。3 d,污泥氣產量為 44512 Nm3/d,有機負荷為1。21kgVSS/ (m3/d) , 消化溫度為 35 攝氏度 。污泥攪拌采用螺旋槳攪拌,攪拌功率為 58 kW,采用導流筒導流,使污泥在筒內上升或下降,并在池體內形成循環,達到污泥混合的目的,消化池設計如圖 2 所示。

 

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3)污泥氣利用系統

污泥氣利用系統有脫硫處理設施,包括 3 套粗過濾器、2 座生物脫硫塔、2 座干式脫硫塔和 3 套細過濾器,4座有效容積為 5000 m3 的干式氣囊式氣柜、1 座沼氣增壓風機、3 座沼氣燃燒塔、1 座沼氣熱水鍋爐房和配套設施。沼氣中硫化氫( H2S) 濃度設計為3000~10000 mg/Nm3 , 脫硫后的沼氣中含H2S≤20mg/Nm3 ; 沼氣熱水鍋爐房內設置 3 臺沼氣熱水鍋爐, 冬季需熱高峰期 3 臺鍋爐并聯運行;夏季需熱低谷期 2 臺鍋爐并聯運行,1 臺鍋爐可停爐檢修。鍋爐產生的熱水通過熱力管輸送至厭氧消化系統的套管式換熱器,鍋爐房內水處理系統中配備有 1 臺組合式軟化水裝置。

4)脫水系統

1.儲泥池

2 座,其中 1 座儲泥池為現有改造,另新建 1 座儲泥池,新建儲泥池分 3 格,每格平面尺寸為13m ×13m,有效池深為 4.5 m。

2.污泥脫水機房擴容改造

污泥脫水機房原有離心脫水機 5 臺,新增同規格離心脫水機 3 臺,共 8 臺,6 用 2 備,單臺處理能力為 105 m3/h,電機功率為 222 kW。

5)干化系統

污泥干化處理系統采用流化床干化工藝,能源采用沼氣,并配置天然氣供應系統作備用能源。污泥干化能力按滿足消化處理條件下的可利用沼氣量確定,用于部分脫水污泥的干化。設置 3 條污泥干化線,單條干化線處理能力為 1100 kg DS/h,蒸發水量約 2800 kg/h, 輸入脫水污泥含水率約為75% , 變化范圍為 72% ~ 78%,出泥含固率為 70%,可調范圍為 70% ~ 90% , 平均干化污泥量( 污泥含水率 75%~ 30% ) 為 60.4t DS/d。

干化系統設計中力求降低熱消耗,同時提高余熱回收率。干化冷凝水余熱通過熱交換器和消化池前端污泥勻質池污泥進行間接換熱,用于污泥消化池進泥的預加熱,減少消化處理系統沼氣耗用量,同時增加脫水污泥干化處理量。

6)配套水系統

配套水系統包括回用水處理系統和污泥液處理系統。

1。回用水處理系統

設置 1 座干化系統冷卻水處理設施,對污水處理廠尾水進行混凝、過濾、加氯處理,處理規模300 m3/h。

2.污泥液處理系統

設置 1 座污泥液處理設施, 對污泥處理過程中產生的濃縮池上清液、離心濃縮濾液、消化上清液、離心脫水濾液等污泥液進行除磷處理。

(1) 污泥液調節池和提升泵房。污泥液調節池調節水量和水質,分 2 格,每格平面尺寸為 15 m ×12 m,有效池深為 5 m。經調節后污泥液由提升泵房水泵提升至高效沉淀池處理,提升泵房和污泥液調節池合建,其內設置 3 臺潛污泵。

( 2) 組合式高效沉淀設施。組合式高效沉淀設施共設 3池,由混凝反應區和斜管沉淀區組成,污泥液和混凝劑混合后進入混凝反應區進行混凝反應,進入斜管沉淀區進行泥水分離,水由下向上經斜管分離處理由集水槽排出,污泥下沉至池中心泥斗中外排。