工業(yè)園區(qū)污水處理廠進(jìn)水控制系統(tǒng)技術(shù)改造

李尚月,田 宏,饒思源,余建朋,況 力

(1.機(jī)械工業(yè)第三設(shè)計(jì)研究院,重慶400039;2.重慶水務(wù)集團(tuán)股份有限公司,重慶400020)

國(guó)內(nèi)多采用集中式廢水處理模式來(lái)處理工業(yè)園區(qū)廢水,多為生化處理工藝。在重慶采用集中式廢水處理模式建設(shè)的有萬(wàn)州某工業(yè)園區(qū)污水處理廠(0.6萬(wàn)t/d)、長(zhǎng)壽某工業(yè)園區(qū)污水處理廠(4萬(wàn)t/ d),主體工藝分別采用奧貝爾氧化溝和卡魯塞爾氧化溝工藝,都已建成并投入運(yùn)行。兩個(gè)園區(qū)污水處理廠存在共同的問(wèn)題是,由于缺乏監(jiān)管措施,園區(qū)各企業(yè)排放超標(biāo)廢水時(shí)有發(fā)生,而園區(qū)污水處理廠又缺乏調(diào)配、控制進(jìn)水的能力,因此,園區(qū)污水處理廠仍存在運(yùn)行不穩(wěn)定、出水不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放的現(xiàn)象[1]。

1 國(guó)內(nèi)園區(qū)污水處理現(xiàn)狀

1.1 上海某工業(yè)園區(qū)污水處理廠

國(guó)內(nèi)工業(yè)園區(qū)污水處理廠運(yùn)行情況良好的有上海某工業(yè)園區(qū)污水處理廠。該園區(qū)污水處理廠是全國(guó)目前惟一采用進(jìn)水控制系統(tǒng)的園區(qū)污水處理廠,由中法水務(wù)發(fā)展有限公司建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。該園區(qū)污水處理廠設(shè)計(jì)污水處理能力5萬(wàn)t/d。

上海某工業(yè)園區(qū)各企業(yè)將已預(yù)處理的廢水通過(guò)槽車(chē)或壓力管道送至園區(qū)污水處理廠。壓力管道輸送實(shí)行1個(gè)企業(yè)單獨(dú)1根管道進(jìn)入污水處理廠區(qū)。園區(qū)污水處理廠對(duì)每根壓力管道中的廢水進(jìn)行在線檢測(cè),檢測(cè)的指標(biāo)有:p H值、電導(dǎo)率儀、流量和生物毒性等。達(dá)標(biāo)的廢水經(jīng)緩存池后進(jìn)入核心處理單元,沒(méi)有達(dá)標(biāo)的廢水進(jìn)入事故池。

工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 上海某園區(qū)污水處理廠進(jìn)水前控制系統(tǒng)流程

通過(guò)對(duì)園區(qū)污水處理廠進(jìn)水進(jìn)行檢測(cè)和控制,進(jìn)入核心處理單元的水質(zhì)指標(biāo)控制在一定范圍,有效確保了核心處理單元的正常運(yùn)行。

1.2 萬(wàn)州某園區(qū)污水處理廠

目前萬(wàn)州某工業(yè)園區(qū)污水處理廠的進(jìn)水水量約500 m3/d。BOD5/COD值平均為0.01,進(jìn)水水質(zhì)可生化性極差[2],含 Cl-質(zhì)量濃度高且變化范圍大(1 272～15 483 mg/L),對(duì)氧化溝的正常運(yùn)行沖擊很大。目前污水處理廠投加外加碳源,培菌困難。培養(yǎng)周期較長(zhǎng),馴化出的活性污泥微生物在進(jìn)水水質(zhì)較大范圍的波動(dòng)下(特別是Cl-濃度)很難存活。

高鹽環(huán)境及鹽濃度的變化會(huì)對(duì)正常的生物處理系統(tǒng)產(chǎn)生一定的沖擊,但也有研究表明:當(dāng)鹽濃度達(dá)到20～30 g/L,也能夠取得較好的處理效果,經(jīng)適當(dāng)馴化和篩選,生物處理系統(tǒng)對(duì)鹽的耐受能力可以得到加強(qiáng),抑制濃度能夠提高數(shù)倍[3]。

目前,園區(qū)污水處理廠進(jìn)廠廢水Cl-質(zhì)量濃度為5 g/L左右,可以培養(yǎng)和馴化活性污泥,但是Cl-質(zhì)量濃度的大幅波動(dòng)超過(guò)活性污泥的耐受能力。一般認(rèn)為,經(jīng)馴化的活性污泥能夠耐受Cl-質(zhì)量濃度的波動(dòng)范圍為1 g/L之內(nèi),而進(jìn)廠廢水Cl-質(zhì)量濃度范圍為0.514 8～15.483 g/L。

2 園區(qū)污水處理面臨的問(wèn)題

2.1 進(jìn)水水質(zhì)復(fù)雜

工業(yè)園區(qū)污水處理廠處理的對(duì)象主要是生產(chǎn)廢水,帶有少量的生活污水,與一般的城市污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)相比,工業(yè)園區(qū)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)復(fù)雜,還含有有毒有害物質(zhì)。

2.2 工藝耐沖擊負(fù)荷有限

一部分園區(qū)污水處理廠采用耐沖擊負(fù)荷的污水生化治理工藝,而耐沖擊負(fù)荷是有一定限度的,工業(yè)園區(qū)各企業(yè)排放的廢水水質(zhì)和水量不一,所排放的廢水的特征污染物也不盡相同。

2.3 管理意識(shí)和重視程度不夠

目前,園區(qū)各企業(yè)自覺(jué)達(dá)標(biāo)排放的意識(shí)有待提高,各企業(yè)內(nèi)部廢水處理站由于受企業(yè)重視不夠、管理不當(dāng)?shù)?時(shí)有超標(biāo)廢水直接排入園區(qū)污水處理廠,造成園區(qū)污水生化處理系統(tǒng)崩潰的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

3 技術(shù)改造思路

根據(jù)萬(wàn)州某工業(yè)園區(qū)企業(yè)排放廢水現(xiàn)狀,提出了2個(gè)園區(qū)污水處理廠進(jìn)水控制方案。方案1是一企一管,每個(gè)企業(yè)單獨(dú)建設(shè)1條廢水排放管至園區(qū)污水處理廠(廢水水質(zhì)類(lèi)似的企業(yè)可共用1條排放管),園區(qū)污水處理廠對(duì)每條管道的廢水進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和調(diào)控,合格的廢水經(jīng)緩存池、配水池進(jìn)入下一級(jí)污水處理單元,不符合的廢水進(jìn)入事故收集池。方案2是園區(qū)所有企業(yè)共用1條廢水排放管至園區(qū)污水處理廠,對(duì)進(jìn)廠廢水進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),不合格的廢水進(jìn)入事故收集池。

對(duì)方案1和方案2進(jìn)行進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,見(jiàn)表1。

表1 不同進(jìn)水控制方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

通過(guò)以上2個(gè)方案的比較分析,方案1和方案2各具有優(yōu)缺點(diǎn),但選擇工藝方案首先考慮技術(shù)上可行,再考慮經(jīng)濟(jì)上節(jié)約,而方案1具有調(diào)控進(jìn)水水質(zhì)、監(jiān)督企業(yè)排污、保證污水處理廠生化處理系統(tǒng)正常運(yùn)行的功能,因此選擇方案1作為園區(qū)污水處理廠的進(jìn)水前端控制工藝。

對(duì)每個(gè)生產(chǎn)企業(yè)排入的廢水進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)(以2個(gè)生產(chǎn)企業(yè)的廢水為例),主要監(jiān)測(cè)特征污染物和Cl-質(zhì)量濃度,特征污染物采用相應(yīng)的監(jiān)測(cè)儀表, Cl-質(zhì)量濃度通過(guò)電導(dǎo)率儀間接表示。當(dāng)廢水水質(zhì)正常時(shí),污水通過(guò)緩存池自流進(jìn)入配水池;當(dāng)廢水水質(zhì)持續(xù)超標(biāo)時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)入緩存池的閥門(mén),并打開(kāi)進(jìn)入事故收集池的閥門(mén),廢水進(jìn)入事故收集池。事故收集池廢水通過(guò)水泵進(jìn)入配水池稀釋,事故廢水進(jìn)入配水池的量通過(guò)在線儀表自動(dòng)控制,以保證配水池的p H值和電導(dǎo)率在正常的范圍內(nèi)。

圖2為進(jìn)水控制工藝流程。

圖2 重慶萬(wàn)州某工業(yè)園區(qū)污水處理廠進(jìn)水控制工藝流程

4 主要工藝設(shè)施設(shè)計(jì)參數(shù)

1#生產(chǎn)企業(yè)廢水的設(shè)計(jì)規(guī)模:1 000 m3/d,2#生產(chǎn)企業(yè)廢水的設(shè)計(jì)規(guī)模:2 000 m3/d。

4.1 在線監(jiān)測(cè)渠

每個(gè)生產(chǎn)企業(yè)的廢水進(jìn)入相應(yīng)的在線監(jiān)測(cè)渠道,渠道內(nèi)設(shè)明渠流量計(jì)和取樣泵,取樣泵將廢水送至在線監(jiān)測(cè)室,多余的廢水返回至在線監(jiān)測(cè)渠道。

近期建設(shè)2條在線監(jiān)測(cè)渠,預(yù)留遠(yuǎn)期4條在線監(jiān)測(cè)渠道位置,在線監(jiān)測(cè)渠前端設(shè)置平板格柵,人工清渣,防止廢水中雜質(zhì)堵塞水泵和管道。單條在線監(jiān)測(cè)渠道外形尺寸為5 m×0.8 m,渠道深2 m,池壁玻璃鋼防腐。

4.2 緩存池

緩存池的作用是防止超標(biāo)廢水進(jìn)入配水池,危及整個(gè)園區(qū)污水處理廠的正常運(yùn)行。當(dāng)在線監(jiān)測(cè)儀表顯示廢水水質(zhì)無(wú)超標(biāo)或有偶爾超標(biāo),則認(rèn)為屬于正常水質(zhì)波動(dòng)現(xiàn)象,廢水通過(guò)緩存池進(jìn)入配水池;當(dāng)在線監(jiān)測(cè)儀表顯示廢水水質(zhì)持續(xù)穩(wěn)定超標(biāo)(設(shè)定超標(biāo)時(shí)間持續(xù)超過(guò)2h),則認(rèn)為生產(chǎn)企業(yè)排放超標(biāo)廢水,通過(guò)自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén),廢水進(jìn)入事故收集池,同時(shí)緩存池的廢水通過(guò)水泵進(jìn)入事故收集池。

緩存池的水力停留時(shí)間為7 h,1#緩存池有效容積為291 m3,2#緩存池有效582 m3,池體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),池底設(shè)有放空管,池壁采用玻璃鋼防腐。

4.3 配水池

配水池的作用是均勻園區(qū)污水處理廠進(jìn)水的水質(zhì)水量,同時(shí)設(shè)p H調(diào)節(jié)系統(tǒng),保證p H值在6～9。配水池內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī),強(qiáng)化混合效果。配水池一端設(shè)氰化物在線檢測(cè)儀、電導(dǎo)率儀、pH計(jì)等,通過(guò)在線儀表控制事故收集池的廢水進(jìn)入配水池的量,確保配水池的水質(zhì)能夠在設(shè)定的正常范圍內(nèi),要求氰化物質(zhì)量濃度<1 mg/L,Cl-質(zhì)量濃度的變化范圍在1 g/L以?xún)?nèi),pH值為6～9。

配水池池體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),有效池容池1 250 m3,水力停留時(shí)間為5 h(設(shè)計(jì)流量為按遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)規(guī)模計(jì)算的平均日平均時(shí)流量),池壁采用玻璃鋼防腐。

4.4 事故收集池

事故收集池用于收集超標(biāo)廢水,起臨時(shí)儲(chǔ)存作用。水力停留時(shí)間為1.5 d,1#事故收集池有效池容1 500 m3;2#事故收集池有效池容3 000 m3,池壁采用玻璃鋼防腐。

4.5 在線監(jiān)測(cè)室

在線監(jiān)測(cè)儀表的顯示屏和自動(dòng)取樣器安裝在在線監(jiān)測(cè)室內(nèi),每條在線監(jiān)測(cè)渠對(duì)應(yīng)1臺(tái)自動(dòng)取樣器。取樣水用于實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)分析。近期設(shè)2臺(tái)自動(dòng)取樣器。在線監(jiān)測(cè)室按遠(yuǎn)期設(shè)計(jì),室內(nèi)預(yù)留遠(yuǎn)期設(shè)備位置。在線監(jiān)測(cè)室內(nèi)設(shè)特征污染物物在線檢測(cè)儀、COD在線檢測(cè)儀、電導(dǎo)率儀、p H計(jì)。

5 工程投資及運(yùn)行成本分析

5.1 工程投資

萬(wàn)州某工業(yè)園污水處理廠的進(jìn)水前端控制系統(tǒng)技術(shù)改造工程總投資估算為956.60萬(wàn)元,其中:第1部分工程費(fèi)用739.20萬(wàn)元,工程建設(shè)其他費(fèi)用146.55萬(wàn)元,基本預(yù)備費(fèi)用70.86萬(wàn)元。

5.2 直接運(yùn)行費(fèi)用

進(jìn)水控制系統(tǒng)由原污水處理廠管理及運(yùn)行人員兼職,不產(chǎn)生人工費(fèi)。

廢水中和所需的酸和堿可以考慮購(gòu)買(mǎi)廢酸和廢堿,估算藥劑費(fèi)0.6萬(wàn)元/a。

進(jìn)水控制系統(tǒng)裝機(jī)容量為42 kW,運(yùn)行功率為11 kW,電費(fèi)單價(jià):0.7元/度,年總電費(fèi)為6.75萬(wàn)元/a。

則直接運(yùn)行費(fèi)用總計(jì)為7.35萬(wàn)元/a,單位直接運(yùn)行成本為0.07元/m3。

6 結(jié)論

(1)工業(yè)園區(qū)污水處理是園區(qū)水污染治理的關(guān)鍵環(huán)節(jié),污水處理廠能否正常運(yùn)行關(guān)系到出水水質(zhì)能否達(dá)標(biāo)排放。有必要建設(shè)園區(qū)污水處理廠污水收集管網(wǎng)調(diào)配控制系統(tǒng)工程,保證進(jìn)水水質(zhì)符合工藝處理要求,確保園區(qū)污水處理廠穩(wěn)定正常運(yùn)行。

(2)對(duì)園區(qū)污水處理廠進(jìn)水前端進(jìn)行控制系統(tǒng)的技術(shù)改造,可實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)督企業(yè)排污行為、有效調(diào)控各企業(yè)來(lái)水水質(zhì)、保證園區(qū)污水處理廠處理工藝正常運(yùn)行的目標(biāo)。

(3)建設(shè)“一企一管”有利于從源頭(企業(yè)廢水處理站)控制進(jìn)入園區(qū)污水處理廠的水質(zhì),減輕園區(qū)污水處理廠的運(yùn)行負(fù)荷,保證園區(qū)污水達(dá)標(biāo)排放。

(4)建設(shè)“一企一管”,對(duì)每個(gè)生產(chǎn)企業(yè)排放的廢水進(jìn)行在線監(jiān)控,能夠監(jiān)督企業(yè)排污狀況,提高生產(chǎn)企業(yè)依法達(dá)標(biāo)排放廢水的自覺(jué)性,增強(qiáng)生產(chǎn)企業(yè)保護(hù)環(huán)境的意識(shí)。

[1] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.GB 8978-1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,1998.

[2] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB 50014-2006室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2006.

[3] 金仁村,鄭 平,胡安輝.鹽度對(duì)厭氧氨氧化反應(yīng)器運(yùn)行性能的影響[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2009,29(1):81-87.