地埋式一體化污水處理設(shè)備在工業(yè)廢水中的應(yīng)用分析

程玉紅 趙曉琴

（中平能化集團(tuán)天成環(huán)保工程有限公司，河南 平頂山 467000）

隨著工業(yè)的發(fā)展， 工業(yè)污水成為擺在人們面前的一個(gè)大問題，尤其是在化學(xué)工業(yè)、石油化工、輕紡、制藥、食品和造紙等行業(yè)中， 所排放的污水具有種類多、 成分復(fù)雜、COD 濃度高、可生化性差和有毒害等特點(diǎn)。 如果不能有效地加以處理， 將會(huì)對環(huán)境造成十分嚴(yán)重的污染和破壞[1-2]。

我國現(xiàn)行的污水排放標(biāo)準(zhǔn)有 《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》及當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的具體要求。 目前工業(yè)廢水處理方法可分為4 大類，即物理處理法、化學(xué)處理法、物理化學(xué)處理法和生物處理法。 廢水的水質(zhì)情況不同，選擇的方法也不同。 在生物處理法中，只要污水的可生化性比較好，就可應(yīng)用具有處理效率高、能耗低、產(chǎn)泥量少、管理方便、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)的地埋式一體化污水設(shè)備。

小規(guī)模的與生活水類似的工業(yè)污水大多采用地埋式一體化污水處理設(shè)備， 而一體化污水處理設(shè)備類型較混亂，處理工藝不同，存在如何合理地選擇和設(shè)計(jì)等諸多問題。 本文結(jié)合某市郊區(qū)化工廢水處理項(xiàng)目，對“地埋式污水處理設(shè)備” 這種小規(guī)模分散式的設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹和分析。

1 地埋式一體化污水處理設(shè)備的介紹

1.1 地埋式一體化污水處理設(shè)備的簡介[3]

地埋式一體化污水處理設(shè)備是以生化反應(yīng)為基礎(chǔ)，將預(yù)處理、生化、沉淀、消毒、污泥回流等多個(gè)功能不同的單元有機(jī)地結(jié)合在一個(gè)設(shè)備之中而形成的污水處理組合體。 該設(shè)備不僅適用于城市排水管網(wǎng)難以覆蓋的城市邊緣地帶和新區(qū)以及經(jīng)濟(jì)相對落后的廣大農(nóng)村、 小城鎮(zhèn)地區(qū)， 還可以處理與城市生活污水性質(zhì)類似的部分工業(yè)廢水和醫(yī)院、涉外賓館等產(chǎn)生的城市特種廢水。 國家有關(guān)政策規(guī)定城市特種廢水未經(jīng)處理不得直接排入市政排水管網(wǎng)。

1.2 地埋式一體化污水處理設(shè)備的優(yōu)勢

地埋式一體化污水處理設(shè)備主要有以下特點(diǎn)： ①投資和運(yùn)行費(fèi)用少。 地埋式一體化污水處理設(shè)備投資少，操作和管理方便，不需對操作人員進(jìn)行專門的培訓(xùn)，只需適時(shí)對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，所以，運(yùn)行費(fèi)用也很低。 ②可埋入地表以下，地表可作為綠化或廣場用地，因此該設(shè)備不占地表面積，不需蓋房，更不需采暖保溫。 ③地埋式污水處理系統(tǒng)為鋼結(jié)構(gòu)，上面覆土300—500mm。 鋼結(jié)構(gòu)池采用國內(nèi)首創(chuàng)的互穿網(wǎng)絡(luò)防腐涂料防腐， 它是一種橡膠網(wǎng)絡(luò)與塑料網(wǎng)絡(luò)互相貫穿形成的互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物， 它能耐酸、堿、鹽、汽油、煤油，耐老化、耐沖磨，能帶銹防銹。 一般來說，設(shè)備涂刷該涂料之后，防腐壽命可達(dá)12年以上。④設(shè)備中的生物處理工藝采用推流式生物接觸氧化池，它的處理優(yōu)于完全混合式或二、 三級串聯(lián)完全混合式生物接觸氧化池。 并且它比活性污泥池體積小，對水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，耐沖擊性能好，出水水質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹。同時(shí)在生物接觸氧化池中采用了新型JYD 立體彈性填料，它具有實(shí)際比表面積大，使用壽命長，微生物掛膜、脫膜方便的特點(diǎn)，在同樣有機(jī)負(fù)荷條件下，相比其它填料對有機(jī)物的去除率高，能提高空氣中的氧在水中的溶解度。⑤由于選用的地埋式污水處理設(shè)備在生物處理工藝中采用了生物接觸氧化池， 其JYD 立體彈性填料的體積負(fù)荷比較低，微生物處于自身氧化階段，因此產(chǎn)泥量較少。 此外， 生物接觸氧化池產(chǎn)生的污泥的含水率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于活性污泥池產(chǎn)生的污泥的含水率。 因此，污水處理設(shè)備產(chǎn)生的污泥量較少，一般僅需90 天左右排一次泥。 ⑥污水處理設(shè)備配套全自動(dòng)電氣控制系統(tǒng)及設(shè)備損壞報(bào)警系統(tǒng)，設(shè)備可靠性好，因此平時(shí)一般無需專人管理，只需定期對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。

2 工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)應(yīng)用

根據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告表》及相關(guān)環(huán)保要求，廢水須達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)才能排放。 因目前本工程項(xiàng)目的化工企業(yè)僅安裝了一條生產(chǎn)線， 產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水總量僅為14t/周，廢水量小，建造污水處理系統(tǒng)不經(jīng)濟(jì)，所以將生產(chǎn)廢水定期送往污水處理廠進(jìn)行處理。 生活污水通過化糞器初步處理后排入污水處理管網(wǎng)， 進(jìn)入市政污水處理廠進(jìn)行處理。 現(xiàn)在準(zhǔn)備安裝另一條生產(chǎn)線， 并在2017年以前將產(chǎn)能提升至1.8 萬t·a-1。 隨著產(chǎn)能的逐步提升，生產(chǎn)廢水及生活污水量將增加，根據(jù)環(huán)保三同時(shí)的要求，廠區(qū)需建設(shè)配套的污水處理系統(tǒng)。 本項(xiàng)目選擇地埋式一體化污水處理設(shè)備有以下幾點(diǎn)原因： ①本化工企業(yè)位于市郊，使用獨(dú)立的污水處理系統(tǒng)會(huì)節(jié)約大規(guī)模的管網(wǎng)；②企業(yè)建設(shè)污水處理系統(tǒng)的土地有限， 利用地埋設(shè)備可以節(jié)約土地，還可以進(jìn)行地表綠化美化環(huán)境；③本項(xiàng)目的廢水既包括生產(chǎn)廢水， 也包括生活廢水， 兩種廢水同時(shí)處理，可生化性較強(qiáng)。

2.1 工程概況

本項(xiàng)目對生產(chǎn)廢水及生活污水進(jìn)行處理。 生產(chǎn)廢水包括組件清洗廢水和油劑廢水。 水量分別為：組件清洗廢水10t·d-1，油劑廢水6t·d-1，生活污水60t·d-1。

處理廢水的特點(diǎn)：組件清洗廢水含有大量的懸浮物，氨氮含量高，并且可生化性差；油劑廢水COD 含量高，石油類含量高，可生化性非常差。 另外，水質(zhì)水量波動(dòng)較大，油劑廢水及組件清洗廢水均為定期排放， 污水排放不連續(xù)，易形成水質(zhì)水量沖擊。

這些特點(diǎn)要求我們找到適用于這種工業(yè)生活污水的處理方式，由于管理水平有限，在做工藝設(shè)計(jì)時(shí)盡可能地選擇污泥少或無污泥產(chǎn)生的處理工藝， 防止因污泥處理不善而導(dǎo)致二次污染。 本項(xiàng)目采用地埋式一體化污水處理工藝，目前已經(jīng)投入使用2年，完全能夠達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

2.2.1 原水水質(zhì)

表1 組件清洗廢水水質(zhì)（mg·L-1）

表2 油劑廢水水質(zhì)（mg·L-1）

表3 生活污水水質(zhì)指標(biāo)（mg·L-1）

表4 三種污水混合后水質(zhì)指標(biāo)（mg·L-1）

2.2.2 設(shè)計(jì)處理水量

根據(jù)企業(yè)污水來源情況，并充分考慮水質(zhì)水量波動(dòng)，確定本項(xiàng)目的廢水量。 廢水的水量按廠區(qū)年產(chǎn)量為9000t·a-1進(jìn)行設(shè)計(jì)，組件清洗廢水水量按10t·d-1，油劑廢水水量按6t·d-1，生活污水按60t·d-1。 考慮水量波動(dòng)變化，本工程總設(shè)計(jì)污水處理量為120t·d-1，即5t·h-1。

2.2.3 處理后出水水質(zhì)要求

處理后出水水質(zhì)達(dá)到《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告表》中規(guī)定的排放要求， 及 《污水綜合排放的標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）的一級標(biāo)準(zhǔn)，具體水質(zhì)參數(shù)見下表。

表5 出水水質(zhì)（mg·L-1）

2.3 工藝流程

2.3.1 工藝流程圖

本工程選用的工藝流程如圖1 所示。

2.3.2 工藝說明

油劑廢水及組件清洗廢水均為定期排放， 污水排放不連續(xù)，兩種廢水應(yīng)單獨(dú)設(shè)置收集池進(jìn)行收集，并將各類廢水分開進(jìn)行預(yù)處理，然后利用生化系統(tǒng)進(jìn)行生化處理。

圖1

油劑廢水pH 值高，呈乳化白色狀態(tài)，石油類含量較高。 本工程利用原有油劑廢水收集池收集，通過化工泵泵送至破乳氣浮隔油池內(nèi)進(jìn)行預(yù)處理。 油劑廢水采用的破乳劑絮凝劑為CaCl2與PAM，破乳之后通過氣浮分離，利用氣浮隔油池將油物撇除， 廢水除油后進(jìn)入混合酸化調(diào)節(jié)池。

選用的一元化氣浮裝置由加藥破乳絮凝裝置、 氣浮反應(yīng)裝置、氣浮裝置及配套設(shè)備電氣裝置組成，具有去除效率高、適應(yīng)能力強(qiáng)、體積小、操作管理簡單等優(yōu)點(diǎn)。

組件清洗廢水含有大量的懸浮物，并且可生化性低。利用原有廢水收集池進(jìn)行初步沉淀， 上清液溢流進(jìn)入水解酸化池進(jìn)行酸化水解，提高廢水可生化性。 經(jīng)過預(yù)處理的廢水CODcr、NH3-N 含量高，各類廢水進(jìn)入混合酸化池進(jìn)行酸化分解處理。 同時(shí)該池接納部分的回流污泥， 在兼氧、缺氧條件下，受到水解和產(chǎn)酸菌的作用，廢水中復(fù)雜的高分子或難降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成小分子簡單有機(jī)物，提高有機(jī)物生化性能。

表6 主要處理設(shè)施的效果

經(jīng)過酸化水解的廢水進(jìn)入生物反應(yīng)池， 該部分由厭氧池、缺氧池（反硝化池）和好氧池（硝化池）組成。 生化池中設(shè)置有JYD 立體彈性填料，因?yàn)樘盍仙戏聪趸淖饔?，回流廢水中NO2-，NO3-可轉(zhuǎn)化成N2， 從而達(dá)到脫氮的目的。 由于本工程采用了前置反硝化脫氮工藝，生產(chǎn)廢水水質(zhì)中COD/TK=4.1， 生產(chǎn)廢水污水可生化性不高。 因此必須將生活污水引入反硝化池，以增加反硝化菌所需的碳源。 在厭氧池溶解氧控制在小于0.2mg·L-1范圍內(nèi)， 進(jìn)入好氧池溶解氧應(yīng)為2.5-3mg·L-1。該廢水經(jīng)過高負(fù)荷，一般負(fù)荷和低負(fù)荷串連運(yùn)行后，完全能夠達(dá)到脫氮降COD 的要求[4]，不僅提高了處理效率，還防止了污泥膨脹，減少了剩余污泥，在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中實(shí)現(xiàn)污泥的“零排放”。 廢水經(jīng)過生物處理系統(tǒng)之后出水進(jìn)入沉淀池，實(shí)現(xiàn)泥水分離，一部分污泥進(jìn)行內(nèi)回流，另一部分回流至水解酸化池，兼氧條件下水解，從而使部分污泥硝化，成為生物脫氮系統(tǒng)中的內(nèi)源碳。 剩余污泥濃縮減容后外運(yùn)。

本工程選用的生化處理工藝為A2/O 工藝，為節(jié)省工程投資和減少占地， 主處理設(shè)備采用地埋式一體化污水處理設(shè)備，為了方便管理和操作，污水處理站運(yùn)行采用半自動(dòng)控制。 考慮到工程所處的現(xiàn)場環(huán)境，為避免污水處理站機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生噪音和振動(dòng)，采用低噪音的電機(jī)及風(fēng)機(jī)。地埋式一體化污水處理系統(tǒng)能有效利用地面空間， 設(shè)施上方經(jīng)回填土后可種植花卉綠化，美化廠區(qū)環(huán)境。

2.4 主要處理設(shè)施的效果

從表6 中可以看出，此套系統(tǒng)運(yùn)行效果很好，完全達(dá)到了污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

2.5.1 直接運(yùn)行成本

表7 運(yùn)行費(fèi)用估算

處理1m3污水直接運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)（含電耗、藥劑、人工）合計(jì)103.2/120=0.86 元（滿負(fù)荷情況下），則直接運(yùn)行費(fèi)為0.86元/噸水。

2.5.2 間接運(yùn)行成本

2.5.2.1 設(shè)備折舊： 折舊期按15年計(jì)算， 折舊費(fèi)為32.56÷15＝2.17 萬元/年，折合為0.47 元/噸水。

2.5.2.2 設(shè)備維修費(fèi)： 維修費(fèi)每年按設(shè)備總投資的2%計(jì)算，維修費(fèi)為32.56×2%＝0.65 萬元/年，折合為0.14元/噸水，間接運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)合計(jì)0.61 元/噸水（滿負(fù)荷情況下）。

2.5.2.3 污水處理成本：0.86＋0.61＝1.47 元/噸水。

2.6 效益分析

2.6.1 經(jīng)濟(jì)效益

工程運(yùn)行后，污水不外排，每年可減少排污費(fèi)，并且處理后廢水可回收用作廠區(qū)雜用水，減少水費(fèi)支出。 污水處理成本為1.47 元/噸水， 污水處理成本為1.47×120×360=6.3504 萬元/年； 工業(yè)用自來水單價(jià)為3 元/噸水，工業(yè)用自來水節(jié)約費(fèi)用為3×60×360=6.48 萬元/年； 污水排污費(fèi)為0.8 元/噸， 減少排污費(fèi)0.8×120×360=3.456 萬元/年。 因此每年的經(jīng)濟(jì)效益為6.48+3.456-6.3504=3.5856 萬元。

2.6.2 環(huán)境效益

污水處理系統(tǒng)建成后，污水得到有效處理后并回用，不但節(jié)約了水資源，還減少了對周邊環(huán)境的污染，改善了周圍環(huán)境，環(huán)境效益十分明顯。

表8 環(huán)境效益一覽表

2.6.3 社會(huì)效益

生活污水處理廠建成后， 廠區(qū)及周圍的環(huán)境將得到改善，社會(huì)效益明顯。

2.7 工程運(yùn)行情況及分析

工程已經(jīng)運(yùn)行，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定水平，出水水質(zhì)穩(wěn)定，達(dá)到了處理要求。 運(yùn)行中應(yīng)注意的問題：①出現(xiàn)故障時(shí)必須及時(shí)排除，主要故障為管路堵塞和風(fēng)機(jī)水泵等的損壞。如果不及時(shí)排除將影響生物膜的生長， 甚至?xí)?dǎo)致設(shè)備生化系統(tǒng)被破壞。 ②定期觀察及清理格柵處的雜物，以免對進(jìn)水產(chǎn)生影響。 ③設(shè)備主要損壞部件為風(fēng)機(jī)與水泵，必須執(zhí)行保養(yǎng)制度。 風(fēng)機(jī)每運(yùn)行10000h 必須保養(yǎng)一次，水泵運(yùn)行5000h—8000h 必須保養(yǎng)一次； 平常運(yùn)行過程中，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)向不能搞反，機(jī)油必須勤更換。

3 結(jié)語

3.1 地埋式一體化污水處理設(shè)備的特點(diǎn)適合化工企業(yè)工業(yè)生活污水的處理， 在工程中的應(yīng)用解決了用地緊張的問題。 已運(yùn)行的設(shè)備達(dá)到了污水處理水質(zhì)的要求，滿足了環(huán)保要求。

3.2 地埋式一體化污水處理設(shè)備在市政污水管網(wǎng)不能覆蓋的旅游景點(diǎn)、度假村、工業(yè)生活區(qū)、農(nóng)村和與之類似的有機(jī)工業(yè)廢水等偏遠(yuǎn)地區(qū)，具有廣闊的應(yīng)用前景，對環(huán)境保護(hù)起到重要作用[5]。

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