“Carrousel氧化沟+膜过滤”改造北美小型污水厂

时间：2018-03-02 来源：IWA国际水协会 作者：

通过中试试验，确定了四个升级关键点：

（1）在低温条件下，延长泥龄，以确保硝化和反硝化的充分进行

（2）扩容反硝化阶段，确保出水硝酸盐低于1.0mg/L

（3）增加过滤容量，避免旁路引流

（4）每个反应器内增设备用鼓风机

新方案评估和设计

污水厂的提标改造需要考虑两个重点，一是满足新规对排水中氮磷营养物的限定，二是满足污水厂处理量的扩容需求。基于以上考虑，GHD团队提出了三种备选方案：

方案一：新建两座曝气反应池和两座澄清池，将现有的砂滤池更改为深床反硝化滤池。

方案二：用膜过滤系统（MembraneFiltration System，MFS）替代现有的澄清池和砂滤池，改建现有的曝气反应池，将整体污水处理系统改为一座膜生物反应器（MBR）。

方案三：将氧化沟改建为磁粉强化污水处理工艺（magnetiteballasted reactors system），新建两座澄清池，并取消现有的砂滤池。

▲ NERA污水厂鸟瞰图

显然，成本最低和最高分别是第一和第三方案。在第一方案中，每座Carrousel氧化沟内需添加一个机械式曝气器，在冬季时，可将后部缺氧段改为好氧过渡区，从而延长好氧泥龄，确保硝化反应充分进行。除此之外，新建一座具有投碳系统的深床反硝化滤池。

如果综合考虑扩建水厂（至17000立方/天）的投资与生命周期总成本，最佳方案应是方案二。因为膜过滤系统可以接受双倍于Carrousel氧化沟的进水负荷，相当于双倍延长污泥龄，双倍扩容现有的处理单元。有效解决了在有限的地域内，未来水厂扩容的需求。

基于以上综合考虑，GHD团队决定采纳方案二。

改造后工艺布置见下图。每座Carrousel氧化沟增加一台机械曝气器。为了强化系统的脱氮能力，现有的好氧消化区在反应器末端改造为一段转换区。保留化学法除磷。考虑今后水厂将扩容至17000立方 / 天，在每个Carrousel氧化沟前端增设预缺氧区，以减少除磷的化学药剂需求。将澄清池和砂滤池改为两套MFS膜系统，并额外增加两套MFS膜系统以应对进水大流量的突发情况。

▲ NERA污水处理厂改造工艺布置图

Carrousel氧化沟和MFS膜系统的设计标准参见表1。在规划阶段之后，GHD团队开始开展工程实施，制定采购文件以及预选MFS系统的设备。评估团队对成本和技术方法进行评估，综合评估了三家中空纤维膜生产商的建议，最终选择GEZenon的LEAP MBR系统。

▲ NERA污水处理厂的升级设计标准

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