西南某白酒廠分公司污水處理站曝氣系統(tǒng)不停水改造方案及流程優(yōu)化

一、引言

1. 項目背景概述位于西南地區(qū)的某白酒廠分公司，其污水處理站承擔(dān)著重要的環(huán)保任務(wù)。該站點日處理污水規(guī)模達(dá)到1800噸，是確保廠區(qū)環(huán)境安全和符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵設(shè)施。隨著使用年限的增長，現(xiàn)有的曝氣系統(tǒng)已出現(xiàn)老化跡象，效率降低且維護(hù)成本上升，亟需進(jìn)行改造升級以保障污水處理的連續(xù)性和有效性。

一般白酒污水處理要有如下流程：

一、預(yù)處理系統(tǒng)

白酒廢水中通常含有谷殼、麥麩、破碎糧食顆粒等懸浮物質(zhì)。為避免管道等設(shè)施的堵塞，使后續(xù)處理設(shè)施能順利進(jìn)行，需要對廢水中較大的固體垃圾進(jìn)行清除，通常是用設(shè)置離心或氣浮分離裝置和初沉池，或是用格柵過濾。

1. 設(shè)置離心或氣浮分離裝置：通過離心力或空氣浮力將廢水中的懸浮物分離出來，可以有效去除大部分的懸浮物。

2. 初沉池：通過重力作用，使廢水中的懸浮物沉降到池底，達(dá)到初步凈化的目的。

3. 格柵過濾：通過設(shè)置不同孔徑的格柵，將廢水中的大顆粒物質(zhì)過濾掉。

二、生化處理系統(tǒng)

對廢水的生化處理系統(tǒng)。一般分為好氧法、厭氧法和厭氧-好氧法處理等。

1. 厭氧處理：厭氧法具有負(fù)荷高、能耗低、投資小、可回收能源等優(yōu)點。通過設(shè)置厭氧反應(yīng)器，利用厭氧微生物降解廢水中的有機物，同時產(chǎn)生沼氣等可再生能源。

2. 好氧處理：好氧生化處理是利用好氧微生物降解有機物實現(xiàn)廢水處理。通過設(shè)置好氧反應(yīng)器，利用好氧微生物降解廢水中的有機物，同時產(chǎn)生二氧化碳和水。

三、后處理系統(tǒng)

經(jīng)厭氧處理后，由于蛋白黑素及“下沙"“糙沙"工藝中高粱沖洗水和浸泡水的影響。廢水呈黑褐色，需要進(jìn)行進(jìn)一步的后處理。

1. 吸附法：通過活性炭等吸附劑，將廢水中的色素、異味等吸附去除。

2. 膜過濾法：通過微濾、超濾、反滲透等膜過濾技術(shù)，將廢水中的懸浮物、膠體、離子等去除。

3. 催化氧化法：通過催化劑的作用，將廢水中的有機物氧化分解為無害的物質(zhì)。

4. 混凝沉淀法：通過加入混凝劑，使廢水中的懸浮物、膠體等形成大的絮凝體，然后通過沉淀將其去除。

2.現(xiàn)狀問題分析目前，曝氣系統(tǒng)的老化不僅影響了氧氣傳遞效率，而且增加了能耗和維護(hù)工作的難度。在高負(fù)荷運行期間，系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障，導(dǎo)致處理能力下降，甚至影響整個污水處理流程的穩(wěn)定性。因此，需要對曝氣系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)評估，并設(shè)計出一套切實可行的改造方案。

3.改造的必要性與目標(biāo)考慮到環(huán)境保護(hù)法規(guī)的日益嚴(yán)格以及公司對可持續(xù)發(fā)展的承諾，改造曝氣系統(tǒng)顯得尤為迫切。目標(biāo)是通過改造提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和處理效率，減少能源消耗，同時確保在改造過程中不影響日常的污水處理工作，即實現(xiàn)“不停水"改造。

二、需求概況

1.現(xiàn)有污水處理流程描述當(dāng)前的污水處理流程包括初級沉淀、生物處理、二級沉淀和消毒等關(guān)鍵步驟。其中，生物處理階段采用活性污泥法，曝氣池是提供微生物生長所需氧氣的主要場所。由于曝氣系統(tǒng)的老化，氧氣供應(yīng)不足已成為限制處理效率的主要瓶頸。

2.曝氣系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)曝氣系統(tǒng)由多個曝氣器組成，這些設(shè)備已經(jīng)運行多年，部分已經(jīng)達(dá)到使用壽命末期。曝氣器的老化導(dǎo)致了頻繁的維修和更換，這不僅增加了運營成本，也影響了污水處理效率和穩(wěn)定性。

3.改造的基本要求針對上述問題，改造方案需要滿足以下基本要求：首先，新系統(tǒng)應(yīng)具備更高的能效比和更好的可靠性；其次，改造過程應(yīng)盡量減少對現(xiàn)有污水處理流程的影響，避免造成環(huán)境污染；最后，方案應(yīng)考慮未來的可擴展性和適應(yīng)性，以便應(yīng)對可能的生產(chǎn)規(guī)模擴大或工藝調(diào)整。

三、目標(biāo)設(shè)定

1.改造后性能指標(biāo)改造后的曝氣系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿足以下性能指標(biāo)：提高氧氣轉(zhuǎn)移效率至每千瓦時至少6千克氧氣；降低能耗，使單位污水處理電耗降低15%；保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到A排放標(biāo)準(zhǔn)；增加系統(tǒng)的操作彈性，使其能在不同負(fù)荷下穩(wěn)定運行。

2.預(yù)期達(dá)成效果預(yù)期通過改造能夠顯著提升污水處理站的處理能力和環(huán)境適應(yīng)性。具體表現(xiàn)為處理同等量污水的時間縮短，抗沖擊負(fù)荷能力增強，以及系統(tǒng)維護(hù)成本和故障率的顯著降低。此外，還應(yīng)實現(xiàn)操作簡便性和維護(hù)方便性的提升。

3.不停水改造的特殊要求在不停水改造過程中，必須確保改造活動不對日常的污水處理工作造成中斷。這要求改造方案必須包含臨時處理措施、分階段執(zhí)行計劃以及緊急預(yù)案，以應(yīng)對可能出現(xiàn)的各種情況。

四、方案概覽

1.改造方案總體思路改造方案將采取分步實施的策略，逐步替換老化的曝氣設(shè)備，并引入先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)以實時監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)。在保證污水處理站正常運轉(zhuǎn)的前提下，按照既定的階段性目標(biāo)推進(jìn)改造工作。

2.技術(shù)路線選擇技術(shù)路線將側(cè)重于采用高效節(jié)能的曝氣技術(shù)，如微孔曝氣或旋流曝氣技術(shù)，并結(jié)合智能控制系統(tǒng)優(yōu)化曝氣的精確度和響應(yīng)速度。同時，將對現(xiàn)有管道和布局進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以適應(yīng)新的設(shè)備配置。

3.不停水改造策略簡述為了實現(xiàn)不停水改造，將采取在線替換策略，即在保持系統(tǒng)運行的同時逐步拆除舊設(shè)備并安裝新設(shè)備。此外，將設(shè)置臨時旁路系統(tǒng)以確保在關(guān)鍵設(shè)備更換期間污水處理不受影響。在整個改造過程中，將有專門的工程團(tuán)隊負(fù)責(zé)監(jiān)控和調(diào)整操作參數(shù)，確保出水質(zhì)量始終達(dá)標(biāo)。

利用人力提升曝氣器的簡易可提升式系統(tǒng)

簡易可提升式曝氣系統(tǒng)是可以用人工手提的提升系統(tǒng)，維修維護(hù)曝氣器時只需人力借助簡單的工具即可完成，由不銹鋼管和曝氣管組成，通常4 m曝氣管為一組設(shè)計單元（圖7和圖8）。

圖7 單組系統(tǒng)示意圖

圖8 池底布置圖

原生化池內(nèi)有固定于池底安裝的曝氣盤，因生化池曝氣系統(tǒng)維護(hù)時停水時間長、成本高，業(yè)主要求在不停水條件下進(jìn)行改造。瑞好工程師考察過現(xiàn)場條件后，建議采用簡易提升方案。該方案對池頂主管進(jìn)行改造，部分主管借助吊車安裝，立管和池內(nèi)曝氣組件則采用小船和人工安裝，縮短了改造工期和施工面。為了避免新的曝氣管和原曝氣盤在安裝時發(fā)生碰撞，安裝前需專業(yè)人員測量原曝氣盤的安裝高度。另外，為了避免水流沖擊對立管造成損壞，在生化池內(nèi)設(shè)置推流器的區(qū)域和廊道拐彎處不建議設(shè)計簡易可提升式曝氣系統(tǒng)。

圖9 簡易可提升曝氣系統(tǒng)

圖10 簡易可提升曝氣器安裝

五、實施細(xì)節(jié)

1.施工方案設(shè)計施工方案將分為三個主要階段：準(zhǔn)備階段、實施階段和驗收階段。在準(zhǔn)備階段，將對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行全面的技術(shù)評估，并制定詳細(xì)的施工計劃和時間表。實施階段將遵循分步實施原則，逐步替換老化設(shè)備并進(jìn)行系統(tǒng)升級。每個階段的結(jié)束都會有一個嚴(yán)格的質(zhì)量控制和評估過程，確保改造工作符合設(shè)計要求。

2.關(guān)鍵設(shè)備選型關(guān)鍵設(shè)備的選型將基于性能效率、長期穩(wěn)定性和供應(yīng)商服務(wù)支持等因素。將選擇具有高氧傳遞效率和低能耗特點的先進(jìn)曝氣設(shè)備，如微孔曝氣盤或高效能曝氣器。同時，引入智能監(jiān)控系統(tǒng)以優(yōu)化整個污水處理過程。

3.工藝流程調(diào)整工藝流程的調(diào)整將圍繞新設(shè)備的集成和系統(tǒng)的優(yōu)化展開。這可能包括對現(xiàn)有管道的重新布局以及對生物反應(yīng)器的修改，以適應(yīng)新的曝氣設(shè)備和提高處理效率。

4.不停水改造具體措施為了實現(xiàn)不停水改造，將采取包括但不限于以下措施：在關(guān)鍵設(shè)備更換期間使用臨時旁路保持流程連續(xù)性；在非高峰時段進(jìn)行大部分重大施工活動；確保所有施工活動嚴(yán)格遵守安全規(guī)范和環(huán)境保護(hù)要求。

綜上所述：

德國瑞好硅膠曝氣管，結(jié)合提升式設(shè)計的曝氣系統(tǒng)，可在市政污水、工業(yè)廢水等多種水處理項目的新建和改造中應(yīng)用，尤其適用于不具備停水改造條件的場合。德國瑞好公司在全球有超過30年的產(chǎn)品使用經(jīng)驗，也可為客戶提供定制化服務(wù)。