根据规划,郑州新区污水处理厂有20万m3/d出水用于补充河道景观用水、道路绿化和热电厂冷却用水等,为提高景观用水品质并确保余氯指标,需进行再生水脱色及余氯补充。再生水脱色工艺流程如图4所示。
细格栅及曝气沉砂池2座,和粗格栅及进水泵房用渠道连接。平面尺寸为57.4 m×51.8 m。细格栅采用鼓型格栅除污机12台(b=6 mm),沉砂池停留时间为8 min。
初沉池共8座,直径为40 m,表面水力负荷为3.5 m3/(m2h),有效水深为4 m,池顶加玻璃钢除臭罩。
生物反应池共2座8池,采用回转式氧化沟池型,耐冲击能力强。设计停留时间为21 h(前置缺氧段及厌氧段HRT为1 h,缺氧段HRT为8 h,好氧区HRT为11 h),内回流比为300%,外回流比为100%,有效水深为6 m,气水比为7.5∶1。
二沉池共16座,采用周进周出二沉池,直径为50 m,表面水力负荷为1.12 m3/(m2h),有效水深为4.5 m。
高效沉淀池共2座6池,采用加砂高效沉淀池工艺,上升流速为31~43.7 m/h,PAM加药量为0.8~1.2 mg/L,PAC加药量为150 mg/L。
V型滤池共2座4池,单格有效过滤面积为97.65 m2,设计滤速为9 m/h,强制滤速为9.48 m/h。
鼓风机房1座,设置9台单机高速离心鼓风机,其中7台(5用2备)风量为565 Nm3/min,风压为7 m,电机功率为910 kW;2台(常用)风量为283 Nm3/min,风压为7 m,电机功率为470 kW,为适应夏季高温运行环境,采用水冷却方式,屋顶设置冷却塔。
(1)污泥浓缩池。污泥浓缩池2座,直径为25 m,有效水深为4 m,有效停留时间为4 h,浓缩池主要目的为浓缩剩余污泥至含水率98%。
(2)污泥均质池及浓缩机房。污泥均质池及浓缩机房1座,将初沉污泥和重力浓缩后剩余污泥进一步浓缩至含水率95%,设置浓缩机5台(4用1备),单台处理能力Q≥200 m3/h。
污泥消化池采用柱形结构,共6座,单池容积为12 700 m3,直径为25 m,垂直高度为32.6 m,地面以上高度为27.4 m,地面以下埋深为5.1 m,污泥消化时间为20 d,消化温度为37 ℃,污泥气产量为42 000 m3/d,采用多层浆叶搅拌器,电机功率为15 kW,保证污泥搅拌均匀。
污泥气利用系统包括1座污泥气增压风机房,设置锅炉增压风机3套(流量为750 Nm3/h,风压为35 kPa);火炬增压风机2套(流量为1 500 Nm3/h,风压为15 kPa);2座污泥气储柜(体积为5 000 m3,运行压力为8~10 mbar,1 bar=0.1 MPa);1座脱硫系统,包括粗过滤器2套,生物脱硫系统2套,干式脱硫塔2套,污泥气中H2S设计浓度为5 000 mg/Nm3,脱硫后H2S设计浓度为50 mg/Nm3;1座锅炉房,包括2台消化热水锅炉,3台干化导热油锅炉。
污泥干化车间1座,采用浆叶式干燥机,能源采用污泥气,并配置天然气供应系统作为备用能源。设置3条污泥干化线%(进一步干化可至90%含固率),蒸发量为2 976~3 241 kg/h。
系统稳定运行后,污泥消化产生的污泥气用于污泥干化,污泥干化的余热经能量回收装置回收用于污泥消化,实现污泥干化的能量平衡,不需要外加热源。
设置污泥水处理系统,对污泥处理过程中产生的浓缩池上清液、浓缩滤液、脱水滤液、消化池上清液进行除磷脱氮处理,包括除磷反应器1座,加入氧化镁后,与磷酸盐和氨形成鸟粪石沉淀,鸟粪石颗粒从水中被去除作为一种肥料用于农业生产;脱氮反应器1座,采用厌氧氨氧化工艺,实现氨氮的去除。
再生水采用臭氧进行脱色,臭氧制备间与加药间合建,臭氧投加量为5 mg/L,设置臭氧制备系统2套;臭氧接触池1座,停留时间为15 min(高峰流量)。
郑州新区污水处理厂总平面布置分为4个区:由西向东依次为:污泥处理区和预处理区、生物处理区、深度处理处理区,厂前区位于厂区东南角,并预留二期用地,总平面布置如图5所示。
郑州新区污水处理厂出水标准优于GB 18918-2002一级A标准,并采取脱色处理,能做到清澈见底,可有效补充河道水资源,对改善郑州市水体环境有很大贡献。
污水处理采用回转式氧化沟池型的前置缺氧段改良A2/O工艺、深度处理采用加砂高效沉淀池,保证稳定达标;污泥处理采用消化、干化、焚烧工艺,充分利用能源和资源;预处理区、泥区加盖除臭,强化除臭系统设计,做到环境友好;选用低噪声、震动小的设备,车间设置隔音门,内墙贴吸音材料。灵活多样的工艺手段,确保新区污水处理厂水、泥、气、声处理均达到较高标准。
预处理构筑物、生物处理构筑物、深度处理构筑物、污泥处理构筑物等进行了集约布置,近远期构筑物合理布局,为进一步发展创造良好的条件。
厂前区各个功能单体通过合理的布局,以及连廊的联系,有机的组合在一起,同时也通过这些空间的围合和分隔,划分出了大小不同景观区域,体现“自然、洁净、生态、安全”的设计理念。
一期工程污泥处理采用中温厌氧消化、热干工艺,污泥消化产生的污泥气用于污泥干化,污泥干化的余热经能量回收装置回收用于污泥消化,实现污泥干化的能量平衡,不需要外加热源,节约天然气25 000 m3/d。
为减少厌氧消化污泥水对污水处理的冲击,采用厌氧氨氧化和鸟粪石磷回收技术,对污泥水进行处理,实现磷资源的回收。
采用智能曝气系统,比常规控制方式节能10%~15%,每年可节约电耗455~683万kWh;厂前区预留光伏发电设备设置区域,装机容量达到150~200 kW;采用水源热泵系统,对厂前区建筑物、泥区控制室等进行集中供暖、制冷,节约电耗。
郑州市新区污水处理厂工程是我国为数不多的百万吨级污水处理厂,且集污水处理、再生水回用、污泥处理为一体的综合污水处理工程。一期工程投入运行以来,实际出水水质优于设计标准,且运行稳定,高品质的再生水作为河道补充水,营造良好的生态效果;污泥中能源、资源得以回收利用;处理过程中产生的新的污染源得到有效控制;精细化的设计和运行管理,将郑州新区污水处理厂建成高效集约、低碳的资源节约型环境友好型现代污水处理工程。
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