某化工園區(qū)廢水處理工程設(shè)計實例

許 明，劉偉京，涂 勇，蔡偉民，蔣永偉，吳 偉

（1. 江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院，江蘇 南京 210036；2. 江蘇省環(huán)境工程重點實驗室，江蘇 南京 210036；3. 江蘇省環(huán)境工程咨詢中心，江蘇 南京 210036；4. 江蘇常熟新材料產(chǎn)業(yè)園管委會，江蘇 常熟 215522）

江蘇省太湖流域工業(yè)經(jīng)濟較為發(fā)達，重污染行業(yè)比重大，污染物排放總量遠超過環(huán)境的承載能力［1-2］。目前，江蘇省太湖流域有化工企業(yè)近5 000家，年排放化工廢水140 M t?；@區(qū)企業(yè)排放的廢水水質(zhì)復(fù)雜， 具有水質(zhì)水量變化大、難降解、有毒、鹽度高、可生化性差等特點，屬典型的有毒有害難降解的工業(yè)廢水［3-4］。DB 32/T1072—2007《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》［5］中將化工廢水的排放指標限值提高至COD≤80 mg/L，ρ（NH3-N）≤5 mg/L，TN≤15 mg/L， TP≤0.5 mg/L，這給化工廢水的處理帶來極大的挑戰(zhàn)。為保證出水穩(wěn)定達到該排放標準，污水處理廠需采取一系列措施強化其處理效果：1）采用物化處理工藝高效去除特定廢水（如含氟廢水）中的有毒無機物［6］；2）強化生化處理，尤其是采用厭氧水解降解大分子污染物并破壞發(fā)色基團，改善廢水的可生化性［7-9］，同時采用強化好氧處理去除有機物和NH3-N［10］；3）以深度處理工藝作為保障措施，進一步處理二級生化出水，提高出水水質(zhì)［11］。

本工作以太湖流域某氟化工工業(yè)園污水處理廠為研究對象，探討化工園區(qū)污水處理廠的穩(wěn)定達標情況和技術(shù)經(jīng)濟指標，以期為化工園區(qū)廢水的治理提供借鑒。

1 工程概況

1.1 化工園區(qū)廢水的基本情況

園區(qū)污水處理廠進水pH為6～9、COD≤500 mg/L、ρ（氟化物）≤20 mg/L、ρ（NH3-N）≤25 mg/L、TN≤40 mg/L、TP≤4 mg/L、ρ（總鹽）≤4 000 mg/L。該化工園區(qū)規(guī)劃面積15.02 km2，已開發(fā)8.0 km2。園區(qū)重點發(fā)展氟化工及相關(guān)新材料、精細化工和生物化工等主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。在40家接管企業(yè)中，氟化工及相關(guān)新材料企業(yè)18家，占企業(yè)總數(shù)的45%，排水量約為4 000 m3/d，主要產(chǎn)品為聚四氟乙烯、六氟丙烯、無水氟化氫、二氟一氯甲烷、二氟乙烷、二氟甲烷、二氟一氯乙烷和其他氟系列產(chǎn)品；精細化工企業(yè)13家，占企業(yè)總數(shù)的32.5%，排水量約為3 000 m3/d，主要產(chǎn)品為染料中間體和農(nóng)藥中間體；生物化工企業(yè)2家，占企業(yè)總數(shù)的5%，排水量約為500 m3/d；其他企業(yè)7家，占企業(yè)總數(shù)的17.5%，排水量約為2 500 m3/d。

該化工園區(qū)的40家企業(yè)均設(shè)有預(yù)處理設(shè)施，其中氟化工及相關(guān)新材料企業(yè)采用二級或三級物化沉淀工藝，主要去處氟化物和部分難降解物質(zhì)；精細化工和生物化工企業(yè)采用物化預(yù)處理—生化處理工藝，主要去除難降解物質(zhì)、氮和磷；其他企業(yè)采用物化處理工藝，去除主要COD和磷。

1.2 污水處理廠的工程概況

根據(jù)廢水水質(zhì)的特點及預(yù)處理情況，污水處理廠以“分質(zhì)調(diào)節(jié)—混凝沉淀—厭氧水解—缺氧生物處理—好氧生物處理”作為主體工藝。廢水處理的工藝流程見圖1。根據(jù)廢水水質(zhì)的不同，將進入污水處理廠的廢水分為3類：啤酒廠廢水、難降解廢水、其他工業(yè)廢水。采取分質(zhì)處理的方法進行處理。難降解廢水主要表現(xiàn)為水質(zhì)波動性大、可生化性差和色度高等特點，通過對該企業(yè)單獨設(shè)置污水收集管線，將這部分難降解廢水接入2#調(diào)節(jié)池，充分混合均勻。而其他工業(yè)廢水由于可生化性一般，可通過3#調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)后直接進入混凝沉淀池處理。在混凝沉淀池中加入聚合氯化鋁（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）、氯化鈣和氫氧化鈣，以去除廢水中的磷和氟化物?；炷恋沓爻鏊M入?yún)捬跛獬兀纳茝U水的可生化性，去除部分難降解物質(zhì)。厭氧水解池出水進入二沉池，進行厭氧污泥和上清液的分離。二沉池出水匯入調(diào)節(jié)后的啤酒廠廢水，采用A/O法進行生化處理，完成污水中有機物、氮、磷等污染物的去除，最終達標排放。

圖1 廢水處理的工藝流程

1.3 污水處理廠的主要構(gòu)筑物及設(shè)備

污水處理廠的主要構(gòu)筑物及設(shè)備見表1。

2 工程調(diào)試

工程調(diào)試階段的運行參數(shù)及調(diào)試結(jié)果見表2。調(diào)試啟動初期控制進水水量，間歇進水，間歇排水，持續(xù)約8 d，厭氧池內(nèi)的DO約為0，缺氧池內(nèi)的DO為0.5 mg/L，好氧池內(nèi)的DO為2.5～3.5 mg/L；調(diào)試中后期逐漸增加進水量，直至滿負荷運轉(zhuǎn)，調(diào)試過程中不進行排泥。經(jīng)過約43 d的調(diào)試，厭氧池的MLSS為8 000～10 000 mg/L；缺氧池的DO約為0.5 mg/L，M LSS=3 500～4 000 mg/L；好氧池的DO為3.0～4.0 mg/L，MLSS=2 500～3 000 mg/L；出水水質(zhì)穩(wěn)定。

表1 污水處理廠的主要構(gòu)筑物及設(shè)備

表2 工程調(diào)試階段的運行參數(shù)及調(diào)試結(jié)果

調(diào)試初期（a）和調(diào)試后期（b）好氧池中的活性污泥形態(tài)見圖2。由圖2a可見，調(diào)試初期污泥結(jié)構(gòu)松散。優(yōu)勢微型動物由起初的鞭毛蟲和變形蟲逐步過渡為草履蟲和漫游蟲等游動型纖毛蟲，最后以鐘蟲為主。由圖2b可見，在調(diào)試后期還有少量后生動物輪蟲出現(xiàn)。以上結(jié)果表明，曝氣池活性污泥已培養(yǎng)馴化成功?；U水的水質(zhì)、水量波動較大，連續(xù)進水馴化時，控制馴化節(jié)奏和時間尤為關(guān)鍵。逐步增加系統(tǒng)進水水量時，應(yīng)加強運行監(jiān)控、水質(zhì)監(jiān)測以及微生物鏡檢。調(diào)試過程中曾出現(xiàn)一次沖擊，調(diào)試人員采取投加粉末活性炭和增加曝氣池DO的方式，使系統(tǒng)較快恢復(fù)。

圖2 好氧池調(diào)試初期（a）和調(diào)試后期（b）的污泥形態(tài)

3 運行效果及技術(shù)經(jīng)濟分析

3.1 運行效果

該工程于2011年6月底竣工經(jīng)過近43 d的運行，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。廢水處理結(jié)果見表3。由表3可見：出水COD為35 mg/L，TN=5.2 mg/L，ρ（NH3-N）=3.1 mg/L，TP=0.15 mg/L，均達到DB 32/T1072—2007《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠級重點行業(yè)廢水排放限值》中的排放標準；COD，TN，NH3-N，TP的去除率分別為91.1%，67.1%，70.5%，89.3%。

表3 廢水處理結(jié)果

3.2 經(jīng)濟分析及環(huán)境效益

該工程設(shè)計規(guī)模1.0×104m3/d，工程總投資約5 000 萬元。直接運行費用1.50 元/ m3。工程實施后，每年減少COD，TN，NH3-N，TP的排放分別約為1 324.6，38.69，11.05，4.56 t，大幅改善了區(qū)域的水環(huán)境質(zhì)量。

4 結(jié)論

a）采用“分質(zhì)調(diào)節(jié)—混凝沉淀—厭氧水解—缺氧生物處理—好氧生物處理”工藝處理以氟化工和精細化工廢水為主的工業(yè)廢水，出水符合DB 32/T1072—2007《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》的要求，COD，TN，NH3-N，TP的去除率分別為91.1%，67.1%，70.5%，89.3%。

b）工程設(shè)計規(guī)模1.0×104m3/d，工程總投資約5 000 萬元，直接運行費用1.50 元/m3。每年減少COD，TN，NH3-N，TP的排放分別約1 324.6，38.69，11.05，4.56 t。明顯改善了區(qū)域水環(huán)境，為太湖流域污染的治理提供技術(shù)支撐。

c）化工廢水的水質(zhì)、水量波動較大，調(diào)試中需加強對相應(yīng)水質(zhì)的監(jiān)測和微生物鏡檢，通過投加粉末活性炭可增加污泥濃度，改善沉降性能，使得調(diào)試過程順利進行。

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