AO工艺污水处理改扩建项目优化设计研究张世翔

【作者简介】张世翔（1979~），男，安徽巢湖人，教授，从事智能电网与新能源研究。AO工艺污水处理改扩建项目优化设计研究OptimizationDesignResearchoftheAOProcessSewageTreatmentReconstructionandExpansionProject张世翔1，李玉峰2（1.上海电力学院，上海200090；2.新汶矿业集团泰山盐化工分公司，山东泰安271000）ZHANGShi-xiang1，LIYu-feng2(1.ShanghaiUniversityofElectricPower,Shanghai200090,China;2.TaishanSaltChemicalBranchofShandongEnergyXinwenMiningGroupCo.Ltd.,Tai’an271000,China)【摘要】随着国家经济的发展和环保治理的加强，污水处理工程大多面临扩能改造的局面。论文以某氯碱企业污水处理改扩建项目为例，通过对各项建设投资采用ABC法进行分类排序，明确了对旧系统优化利用的主要途径；对新系统进行了AO脱氮工艺优化设计，并通过新工艺流程参数计算，结合旧系统的建（构）筑物规模数据，对旧建（构）筑物进行功能整合和结构改造，使旧建（构）筑物在新系统中充分优化利用；在处理工序和工艺环节上，优先采用了先进适用的新技术、新材料、新设备。从而，改造项目节约了投资，缩短了建设周期，提高了污水处理能力和效率，实现了扩能改造和节支增效目标。其优化设计成果可为同行业或污水水质相近的企业污水处理改扩建项目提供参考。【Abstract】Withthedevelopmentofnationaleconomyandthestrengtheningofenvironmentalgovernance,mostsewagetreatmentprojectsarefacedwithrevampingandexpansion.Takingthesewagetreatmentreconstructionandextensionprojectofachlor-alkaienterpriseastheexample,throughclassifyingandsortingeachconstructioninvestmentusingABCmethod,clearspaperclearsthemainmethodoftheoldsystemoptimization,anddesignstheAONitrogenremovaltechnologyoptimizationforthenewsystem,thenthroughthecalculationofthenewprocessparameters,combiningwiththescaledataoftheoldsystemstructure,integratesthefunctionoftheoldsystemstructureandreformthestructure,tomakefulluseofthenewsysteminoldstructure.Forthetreatmentprocessandtechnologyprocess,wefirstlyusetheadvancednewtechnology,newmaterialandnewequipment,toreformtheprojectandreducethecost,shorttheconstructionperiod,andtoimprovethetreatmentabilityandefficiency,torealizethesubjectofexpandingthecapacityandsavingthecostandimprovingtheefficiency.Thisoptimizationdesignachievementcanprovidethereferenceforthesewagetreatmentreconstructionandexpansionprojectsinthesameorsimilarwastewaterqualityenterprises.【关键词】污水处理；改扩建；优化设计【Keywords】sewagetreatment;reconstruction;optimizationdesign【中图分类号】X703【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2018）10-0150-05【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2018.10.0481引言氯碱化工企业是国家基础化工原料企业，2016年我国烧碱产能达到3945×104t，聚氯乙烯产能为2326×104t，持续居世界第一位，在整个国民经济中举足轻重[1]。以电石CaC2为原料的生产产能占聚氯乙烯总产能的81.7%，其排放的“三废”污染物中主要是废水，所以，在国家加强环保治理、推行节能减排的形势下，氯碱企业的污水达标排放对于区域、流域环境治理意义重大。该污水处理改扩建项目为氯碱企业改造项目，企业一期Construction&DesignForProject工程建设与设计150项目聚氯乙烯产能10×104t/a，污水处理原采用活性污泥工艺，由于缓冲能力低和来水水质波动大，工艺运行时常不稳定，有时出现极端“死泥”现象，另外，该企业二期项目拟将投建，配套电厂也需要将污水引入处理厂进行集中处理，所以，为提高整体处理能力和工艺稳定运行水平，该企业对污水处理厂实施工艺技术改造和改扩建工程。该改扩建项目面临两方面问题：一是根据企业生产运行实际和政府环保治理要求，项目改造要求必须尽快完成，建设工期紧；二是行业普遍不景气，经济效益差，要求尽量减少建设投资和成本。所以，如何做好降低工程投资和成本、减少建设时间和提高污水处理产能3方面结合文章，则是项目建设面临的1个关键性急待解决的课题。2企业污水处理进出水质指标2.1污水来源及水质水量主要参数（见表1）表1污水来源及水质水量参数2.2出水水质需达到标准要求该企业位于国家南水北调工程东线区域内，污水出水各项指标按照排污要求需达到或优于地表水Ⅱ类指标，见表2。表2出水水质管控指标3建设投资各项占比ABC法分析为明确项目建设各项投资所占比重，找准降低投资和成本的关键所在，根据项目建设投资构成，按照2000m3/d设定能力，对各项目投资进行了分类估算[2]，见表3。根据以上投资明细表，对各项建设投资采用ABC法进行了分类分析，见图1。从图1中可以看到，土建、设备占比达到76.56%，属于A类投资，而土建投资占比高达45.01%，处于首位，因此，降低土建投资是降低改扩建项目建设投资与成本的重要途径；其次，是降低项目设备设施投资。从建设时间角度，建（构）筑物建设和主要设备制作安装是影响项目建设周期的两个最重要的因素。4污水处理改扩建项目建设的优化途径决定土建建（构）筑物和主要设备类型（即投资）的最首要的是污水处理工艺和技术的选择，对于改扩建项目存在着对旧系统建（构）筑物和设备的改造利用问题，此外，结合旧系统改造和优化新系统工艺设备运行，项目对新材料、新技术、新设备的优选采用也是提高项目性价比的一个重要方面。
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 /m/h !#$%&’(),*+#$,)-./0123204100566072SS-CI-NaCIO-S-89COD:600mg/LBOD:75mg/LCa(OH):8%;=9?@AB548COD:700mg/LCD:40mg/LpH:122EF!G=9?H3!IJK/-3-L3452LMCl:142g/L;N1?OPQRS TU345!GVN?表3AO工艺污水处理新建项目分类投资费用估算明细表（Q：2000m3/d）万元
建设投资ABC法分析图金额累计比例投资类别金额/万元占比/%图1污水处理项目建设分类投资ABC法分析图
123456CODcrBODNHNpHSS 60mg/L20mg/l10mg/L6930mg/L1mg/LEnvironmentEngineeringDesign环境工程设计1514.1污水处理工艺的对比优选AO脱氮工艺具有生物活性高、操作和管理方便、出水水质稳定、运行费用低、投资少、占地少的优势，但对于难降解的有机物作用较弱，效率较低，脱氮除磷效率受限[3]。由于其占地与池容、投资费用、运行及管理以及在处理效能方面相比氧化沟法、序批式活性污泥法（SBR法）、曝气生物滤池（BAF）法处于折中位置，所以应用比较普遍。4.2旧系统建（构）筑物和设备的优化利用对于改扩建项目，如果将旧系统建（构）筑物全部拆除重建，与整体新上项目相比，无疑会增加大约两倍的基建成本和建设时间。所以，对旧系统建（构）筑物和设备进行统筹整合、改造利用是降低建设投资成本和缩减建设周期的1个至关重要的方面。首先，根据新工艺设计产能和工艺流程，通过工艺核算确定各个子单元所需的建（构）筑物容积规模，然后根据工艺流向和旧建（构）筑物容积数据，对旧系统各个建（构）筑物进行匹配组合，确定其在新工艺系统中的位置和功能并加以优化利用。其次，根据新工艺参数需要或采用新技术、新材料对旧系统建（构）筑物进行改造利用，以及优选采用新组合设备，进一步优化新处理系统工艺和设备，提高项目各单元和整体性价比，包括旧建筑结构改造、改换功能设备、改造附属设施或采用新的附属设备设施和工艺技术等。4.3新设备设施的设计优选4.3.1曝气系统选用表面曝气、射流和鼓风曝气是污水处理曝气系统3种主要形式。微孔曝气系统在气体传输和释放上阻力损失较大，微孔部位容易堵塞，曝气器更换周期较短，但是在能耗上与其他曝气系统相比，能节约50%[4]，况且其氧传质系数、充氧能力、氧利用率等指标相对较高，因此，得到越来越广泛的应用。管式曝气器比表面积大、安装方便、占用空间较小，在有限的空间里可以集约加密布置，可提供较大的曝气量，与盘式曝气器相比，具有很大优势。4.3.2污水深度处理氧化方法选择高级氧化法与一般氧化法相比，能够提高氧化能力且不带有选择性。它利用羟基自由基与有机物发生氧化反应，反应中一是生成有机自由基，反应过程形成循环、迭代、链锁形式，新的有机自由基继续参加反应，保持羟基