亚洲最大的污水处理厂:​白龙港污泥厌氧消化工程设计结构详解

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白龙港污水处置厂位于浦东新区合庆镇朝阳村,是亚洲最大的污水处置厂,一同其污泥处置工程是目前亚洲最大的污泥处置项目。白龙港污泥处置工程在对国内外污泥处置处置经验进行分析总结的基础上,采用了浓缩中温厌氧消化、脱水干化的处置工艺。

1、工程规模

上海市白龙港污水处置厂升级改造后总规模150万 m3/d,本工程污泥处置的对象是其产生的化学污泥、初沉污泥和剩余污泥, 根据实际进水水质选择污泥量为204t DS/d( 湿污泥量 1020 t/d, 以含水率 150% 计, 以下同), 按照设计水质产生的污泥量为268 t DS/d,浓缩脱水系统设计规模按设计水质设计,厌氧消化系统按现状水质设计并按设计水质复核,污水处置厂实际和设计进水水质见表 1。

2、工艺流程

污泥处置采用重力、机械浓缩中温厌氧消化脱水要素干化的处置工艺,工艺流程见图 1。

污泥处置工程由 6 个系统组成:

(1) 浓缩系统。对污水处置工程产生的化学污泥、初沉污泥和剩余污泥进行浓缩处置,将污泥含固率提高到约 5% ,减小污泥消化池容积,降低工程造价。为达到含固率目标,初沉污泥和益学污泥采用重力浓缩,剩余污泥经重力浓缩后再进行机械浓缩。

(2) 厌氧消化系统。对浓缩污泥进行中温一级厌氧消化,降解污泥中的有机物,产生污泥气供消化系统和干化系统利用,使污泥得到稳定化和减量化。

(3) 污泥气利用系统。对消化产生的污泥气进行处置、储存和利用,作为污泥消化系统的污泥加热热源和脱水污泥干化处置系统的干化热源,污泥气脱硫采用生物脱硫和干式脱硫分级串联组合工艺。

(4) 脱水系统。对消化污泥进行脱水,降低污泥含水率,减小污泥体积,并将脱水后的污泥输送至污泥干化处置系统进行干化处置,或直接输送至存料仓储存后外运。

(5) 干化系统。利用污泥消化产生的污泥气对要素脱水污泥进行干化处置,进一步提高污泥含固率。污泥干化处置系统采用消化处置产生的污泥气作为能源,以纯天然气作为备用能源,污泥干化能力按在满足消化处置条件下可利用的气量选择。

(6) 配套水系统。配套水系统分2 要素,一要素是回用水处置系统,从污水处置排放管中取水,经混凝、前加氯、过滤、后加氯处置,提供污泥干化处置系统的冷却用水;另一要素是污泥液处置系统,对污泥处置过程中产生的污泥液,包括浓缩池上清液、离心浓缩滤液、消化池上清液、离心脱水滤液等,经调节池后水泵提升至高效沉淀池处置,去除污泥液中的磷,出水排至污水处置区进行处置。

3、工程设计

1)浓缩系统

化学污泥和初沉污泥采用重力浓缩,含水率降至 95%;剩余污泥经重力浓缩,含水率降低至98.5% , 再进行机械浓缩,含水率进一步降低至 95%。

1. 化学污泥和初沉污泥浓缩池

设置 2 座化学污泥浓缩池和 2 座初沉污泥浓缩池,直径为 25 m,有效泥深为 4 m,化学污泥守候时间为53 h,污泥乙炔液体体负荷为54 kg/(m2/d) ; 初沉污泥守候时间为 37 h,污泥乙炔液体体负荷为 65 kg/(m2/d) 。

2.剩余污泥浓缩池

剩余污泥采用重力浓缩和机械浓缩工艺,重力浓缩后污泥含水率为 98. 5% 。设置 4 座剩余污泥浓缩池,直径为 28 m,有效泥深为 5 m,污泥守候时间为 16.9 h,污泥乙炔液体体负荷为 35 kg/ ( m 2/d) 。

3.剩余污泥浓缩机房

设置 1 座剩余污泥浓缩机房,5台离心浓缩机,4用1备,单台处置能力为 120 m3/h,功率为 197 kW。

2)厌氧消化系统

1.污泥匀质池

污泥匀质池设1座2格,每格平面尺寸为 13m×13m, 有效泥深为4.5m。

2.污泥消化池

污泥消化池采用卵形特征,共设 8 座,单池容积为 12150 m 3,池体最大直径为 25 m,垂直深度图为44 m,地上要素深度图为 32 m,地下埋深为 12 m。8座池体的合计散热量冬季为 813 kW,夏季为287 kW,年平均为 461 kW。设计污泥守候时间为24.3 d,污泥气产量为 44512 Nm3/d,有机负荷为1.21kgVSS/ (m3/d) , 消化温度为 35 摄氏度 。污泥搅拌采用螺旋桨搅拌,搅拌功率为 58 kW,采用导流筒导流,使污泥在筒内上升或下降,并在池体内形成循环,达到污泥混合的目的,消化池设计如图 2 所示。

3)污泥气利用系统

污泥气利用系统有脱硫处置设施,包括 3 套粗过滤器、2 座生物脱硫塔、2 座干式脱硫塔和 3 套细过滤器,4座有效容积为 11500 m3 的干式气囊式气柜、1 座沼气增压风机、3 座沼气燃烧塔、1 座沼气热水锅炉房和配套设施。沼气中硫化氢( H2S) 浓度设计为1150~111500 mg/Nm3 , 脱硫后的沼气中有 H2S≤20mg/Nm3 ; 沼气热水锅炉房内设置 3 台沼气热水锅炉, 冬季需热高峰期 3 台锅炉并联运行;夏季需热低谷期 2 台锅炉并联运行,1 台锅炉可停炉检修。锅炉产生的热水通过热力管输送至厌氧消化系统的套管式换热器,锅炉房内水处置系统中配备有 1 台组合式软化水装置。

4)脱水系统

1.储泥池

2 座,其中 1 座储泥池为现有改造,另新建 1 座储泥池,新建储泥池分 3 格,每格平面尺寸为13m ×13m,有效池深为 4.5 m。

2.污泥脱水机房扩容改造

污泥脱水机房原有离心脱水机 5 台,新增同规格离心脱水机 3 台,共 8 台,6 用 2 备,单台处置能力为 105 m3/h,电机功率为 222 kW。

5)干化系统

污泥干化处置系统采用流化床干化工艺,能源采用沼气,并配置纯天然气供应系统作备用能源。污泥干化能力按满足消化处置条件下的可利用沼气量选择,用于要素脱水污泥的干化。设置 3 条污泥干化线,单条干化线处置能力为 11150 kg DS/h,蒸发掉水量约 21150 kg/h, 输入脱水污泥含水率约为75% , 变化范围为 72% ~ 78%,出泥含固率为 70%,可调范围为 70% ~ 90% , 平均干化污泥量( 污泥含水率 75%~ 150% ) 为 150.4t DS/d。

干化系统设计中力求降低热消耗,一同提高余热回收率。干化冷凝水余热通过热交换器和消化池前端污泥匀质池污泥进行间接换热,用于污泥消化池进泥的预加热,减少消化处置系统沼气耗用量,一同增加脱水污泥干化处置量。

6)配套水系统

配套水系统包括回用水处置系统和污泥液处置系统。

1.回用水处置系统

设置 1 座干化系统冷却水处置设施,对污水处置厂尾水进行混凝、过滤、加氯处置,处置规模150 m3/h。

2.污泥液处置系统

设置 1 座污泥液处置设施, 对污泥处置过程中产生的浓缩池上清液、离心浓缩滤液、消化上清液、离心脱水滤液等污泥液进行除磷处置。

(1) 污泥液调节池和提升泵房。污泥液调节池调节水量和水质,分 2 格,每格平面尺寸为 15 m ×12 m,有效池深为 5 m。经调节后污泥液由提升泵房水泵提升至高效沉淀池处置,提升泵房和污泥液调节池合建,其内设置 3 台潜污泵。

( 2) 组合式高效沉淀设施。组合式高效沉淀设施共设 3池,由混凝反应区和斜管沉淀区组成,污泥液和混凝剂混合后进入混凝反应区进行混凝反应,进入斜管沉淀区进行泥水分离,水由下向上经斜管分离处置由集水槽排出,污泥下沉至池中心泥斗中外排。

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