危廢企業(yè)廢水處理工藝調(diào)試及運行

(中信環(huán)境技術(shù)有限公司，廣東 廣州 510556)

危廢處置廢水一般有毒有害成分較為復(fù)雜、污染程度較為嚴重、營養(yǎng)比例失調(diào)、可生化性差，而且受物料來源和種類影響，該類廢水還具有水質(zhì)、水量波動性大的特點[1]，因而處理難度比較大。現(xiàn)以某危廢企業(yè)廢水站廢水處理工程為例，對處理工藝、設(shè)計參數(shù)以及調(diào)試運行情況等方面進行探討，可供同類工程參考。

1 廢水處理站概況

某危廢企業(yè)廢水處理站位于廣東惠州某工業(yè)園區(qū)，主要處理該企業(yè)車間危廢加工利用過程中產(chǎn)生的廢水以及生活污水。廢水站設(shè)一套廢水處理系統(tǒng)，設(shè)計處理規(guī)模為360 m3/d，處理工藝為“Fenton+水解酸化+接觸氧化+MBR”。

危廢處置廢水污染物成分復(fù)雜，常含有大量鉻、鎳、銅、鋅等重金屬離子及鹽類，對后續(xù)生化處理系統(tǒng)有毒害作用。因此，各危廢生產(chǎn)車間均對所產(chǎn)生廢水進行物化預(yù)處理，將所含重金屬離子去除后再排入廢水站，而部分高鹽份廢水則經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶去除鹽份后，其微污染的蒸發(fā)冷凝水再排入廢水站生化處理。

廢水站處理廢水包括各危廢生產(chǎn)車間經(jīng)物化預(yù)處理廢水、三效蒸發(fā)器與MVR蒸發(fā)器冷凝水、生活污水、洗車廢水、車間地面沖洗水、廢氣噴淋廢水、初期雨水以及化驗室廢水。不同危廢車間產(chǎn)生廢水水質(zhì)不同，根據(jù)廢水站處理工藝設(shè)置，將廢水收集為兩類，一類為COD濃度不太高，可直接進行生化處理的；另一類為COD較高，難以直接生化處理的，該類廢水需收集到高濃廢水調(diào)節(jié)池經(jīng)Fenton處理后再入綜合調(diào)節(jié)池與其它廢水混合進生化處理。其中需Fenton處理的高濃廢水包括：有機廢水、線路板污泥壓濾水及含油廢水等混合廢水。由于部分廢水含鹽份較高，經(jīng)混合后，綜合調(diào)節(jié)池廢水電導(dǎo)率高達到20000us/cm，鹽份含量約1.2%，屬于高鹽廢水。綜合調(diào)節(jié)池廢水水量一般蒸發(fā)冷凝水120t/d，高濃廢水經(jīng)Fenton處理后水量100t/d，其它廢水約100t/d。

實際綜合調(diào)節(jié)池廢水水質(zhì)與出水排放標準見表1。

2 廢水處理工藝

2.1 工藝流程

廢水站具體工藝流程如圖1所示：從車間預(yù)處理后的有機廢水、線路板污泥壓濾水及含油廢水等高濃廢水進入高濃廢水調(diào)節(jié)池，該類廢水經(jīng)Fenton處理后，產(chǎn)生鐵泥排入儲泥池，上清液進入綜合調(diào)節(jié)池與其它廢水混合。綜合調(diào)節(jié)池的污水經(jīng)曝氣攪拌混勻后，進入水解酸化池。水解酸化細菌將污水中一些難降解大分子有機物轉(zhuǎn)化為易降解小分子有機物，將一些不溶性有機物轉(zhuǎn)化為溶解性有機物，進一步改善廢水的可生化性[2]，以利于后續(xù)的好氧處理。水解酸化池出水流入接觸氧化池，生物接觸氧化兼有活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點，在鼓風微孔曝氣狀態(tài)下，污水與填料上生物膜及活性污泥充分接觸，進行好氧碳化及硝化反應(yīng)，有機物由好氧菌降解，聚磷菌吸收環(huán)境中的溶解性磷酸鹽[3]。接觸氧化池出水在MBR膜池進一步發(fā)生硝化反應(yīng)，MBR內(nèi)高濃度活性污泥可以加快氨氮和有機物的降解速率，而且利于增殖世代時間長、絮凝性差的硝化菌，減少了硝化細菌的流失，加快硝化速率[4]?；旌弦航?jīng)MBR膜組過濾，泥水分離后，污泥大部分回流至前端接觸氧化池，少量回流至水解酸化池，剩余污泥則排放儲泥池，經(jīng)板框機脫水后泥餅外運處置。MBR產(chǎn)水則經(jīng)清水池達標排放至廠外水體。

表1實際綜合調(diào)節(jié)池廢水水質(zhì)與排放標準 (mg/L)

2.2 主要工藝設(shè)計參數(shù)

整個廢水處理站主要由綜合調(diào)節(jié)池、高濃廢水調(diào)節(jié)池、Fenton反應(yīng)池、斜管沉淀池、水解酸化池、接觸氧化池、MBR膜池及儲泥池等組成。

2.2.1 綜合調(diào)節(jié)池

全地下式鋼混結(jié)構(gòu)，平面尺寸為14.1×12.0m，池深4.5m，有效水深4.0m。設(shè)計停留時間HRT=45h，配置污水提升泵1臺，功率P=1.5kW，流量Q=18m3/h，揚程H=8m，池底布設(shè)穿孔曝氣管用于調(diào)節(jié)池的均質(zhì)。

2.2.2 高濃廢水調(diào)節(jié)池

半地上式鋼混結(jié)構(gòu)，平面尺寸為7.0×3.6m，池深3.5m，有效水深3.0m。設(shè)計水力停留時間HRT=15h，配置污水提升泵1臺，功率P=0.75kW，流量Q=6m3/h，揚程H=5m，池底設(shè)穿孔曝氣管用于調(diào)節(jié)池的均質(zhì)。

2.2.3 Fenton反應(yīng)池

半地上式鋼混結(jié)構(gòu)，共5個反應(yīng)池，分別為pH調(diào)節(jié)池、一級Fenton反應(yīng)池、二級Fenton反應(yīng)池，后pH調(diào)節(jié)池以及PAM絮凝反應(yīng)池。平面尺寸均為1.2×1.2m，池深3.5m，有效水深2.8m。設(shè)計處理量為5m3/h，設(shè)計停留時間HRT=0.8h。各池均設(shè)置攪拌器1臺，轉(zhuǎn)速30rpm，功率0.55kW。

2.2.4 斜管沉淀池

半地上式鋼混結(jié)構(gòu)，平面尺寸6.0m×2.0m，池深3.5m，分為2格泥斗排泥，斜管采用?80PVC材質(zhì)蜂窩填料，填料面積為8m2，表面負荷為0.63m3/m2·h，有效HRT=3.0h。

2.2.5 吹脫池

半地上式鋼混結(jié)構(gòu)，平面尺寸2.0m×1.0m，池深3.5m，有效停留時間1h，池底布設(shè)穿孔曝氣管，用于曝氣吹脫去除水中殘留的H2O2，出水流入綜合調(diào)節(jié)池。

2.2.6 水解酸化池

半地上式鋼混結(jié)構(gòu)，7.0m×5.0m，池深4.5m，有效容積V=144 m3，設(shè)計水力停留時間HRT=9.6h，設(shè)置?150×100mm、H=2.5m 組合生物填料87.5m3，池底設(shè)潛水攪拌器2臺，功率1.5kW，葉輪直徑260mm，轉(zhuǎn)速980rpm。設(shè)計污泥濃度1000mg/L。

2.2.7 接觸氧化池

半地上式鋼混結(jié)構(gòu)，分為兩級兩格，平面尺寸8.0m×7.0m，池深4.5m，有效容積V=224m3，設(shè)計水力停留時間HRT=15h，設(shè)置?150×100mm、H=2.5m組合生物填料140m3。池底布設(shè)盤式微孔曝氣器135套，配套曝氣羅茨風機2臺(1用1備)，功率P=7.5kW，風量Q=7.68m3/min，風壓P=49KPa。設(shè)計污泥濃度3000mg/L。

2.2.8 MBR池

半地上式鋼混結(jié)構(gòu)，平面尺寸3.4m×3.4m，池深4.5m，設(shè)計水力停留時間HRT=3h，池內(nèi)設(shè)置1套MBR膜組件PVDF， MBR膜片共56片，實際膜面積1120m2，設(shè)計膜通量Q=15L/m2.h，膜組運行方式產(chǎn)9min停1min，設(shè)計產(chǎn)水流量Q=15m3/h；膜產(chǎn)水泵功率P=1.1kW，Q=20m3/h，揚程H=10m；膜反洗泵功率P=2.2kW，Q=20 m3/h，揚程H=10m；膜吹掃風機功率P=7.5kW，風量Q=2.0m3/min，風壓P=49kPa。設(shè)計污泥濃度5000～8000mg/L。

2.2.9 儲泥池

半地上式鋼混結(jié)構(gòu)，平面尺寸3.4m×3.4m，池深4.0m，池底設(shè)置泥斗，有效容積30m3。

2.2.10 清水池

全地下式鋼混結(jié)構(gòu)，清水池平面尺寸3.0 m ×2.0 m，池深3.0m，有效池容16.2m3，清水池主要用于MBR膜反洗。

3 主要工藝調(diào)試

3.1 Fenton反應(yīng)系統(tǒng)調(diào)試

Fenton反應(yīng)是通過投加H2SO4調(diào)節(jié)污水pH后加入FeSO4，并投加H2O2，在常溫常壓下生成足量的羥基自由基[5]，將大分子有機物、苯環(huán)、雜環(huán)類物質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞，提高廢水的可生化性；同時通過絮凝沉淀分離，進一步去除水中殘留的重金屬離子。

廢水站收集的全部高濃廢水量約100m3/d，略低于Fenton反應(yīng)池設(shè)計處理規(guī)模120m3/d。其水質(zhì)濃度為：pH 6～8，COD 800～1200mg/L，BOD 80～120 mg/L，NH3-N 60～100 mg/L，電導(dǎo)率20000～25000us/cm。調(diào)試工作從Fenton反應(yīng)小試模擬生產(chǎn)運行情況開始，通過小試確定了反應(yīng)參數(shù)后再放大到生產(chǎn)調(diào)試。通過小試對最佳運行工況探究，確定Fenton反應(yīng)最佳的H2O2投加量、FeSO4投加量、pH和反應(yīng)時間等。經(jīng)多次小試與生產(chǎn)試驗，最終確定該類廢水Fenton反應(yīng)pH為3.2～3.6，反應(yīng)時間40～50min，F(xiàn)eSO4與H2O2投加量摩爾比為1.3∶1，H2O2投加量與COD去除質(zhì)量比為1.5∶1時，去除該類高濃廢水COD的效果最佳，成本較省且滿足后續(xù)生化要求。Fenton反應(yīng)后投加液堿至 pH 8.5左右時，斜管沉淀池絮凝沉淀效果最好且能滿足后續(xù)生化對pH的要求。因此，調(diào)試按5 m3/h處理水量運行時，根據(jù)試驗確定的反應(yīng)條件，控制計量泵投加20% FeSO4溶液流量為118L/h，30% H2O2投加量流量為17.5L/h，F(xiàn)enton反應(yīng)平均進出水水質(zhì)如表2所示，COD去除率達到63%，B/C比從9%提高到24%以上，基本達到預(yù)期效果，滿足后續(xù)生化處理要求。

表2 Fenton反應(yīng)進出水水質(zhì) (mg/L)

3.2 生化系統(tǒng)調(diào)試

在生化系統(tǒng)調(diào)試前，整個污水站池體及各設(shè)備設(shè)施達到正常運行條件，全線聯(lián)動試車正常。根據(jù)調(diào)試安排，為加快生化調(diào)試進程，確定了從附近市政生活污水廠取新鮮活性污泥直接投入系統(tǒng)進行培養(yǎng)的思路。因高鹽廢水對微生物的活性有抑制作用，但微生物通過適度馴化可以抵制鹽的毒性影響[6]?？紤]到市政污泥不能馬上適應(yīng)該類高鹽廢水，先確保調(diào)試初期生化系統(tǒng)內(nèi)為含鹽較低類廢水，電導(dǎo)率控制在5000us/cm左右。待活性污泥適應(yīng)環(huán)境后再逐漸提高進水含鹽量進行馴化。

2018年4月21日，正式開始生化培菌操作。取市政污水廠二沉池底含水率98%的污泥40t，其中10t均勻投入水解酸化池，30t均勻投入兩級接觸氧化池內(nèi)。根據(jù)廢水中碳氮磷比例失調(diào)的實際情況，首先在水解酸化池與接觸氧化池內(nèi)分別投加葡萄糖作為補充碳源，投加磷酸二氫鈉作為補充磷源，滿足水解酸化池內(nèi)廢水C∶N∶P達到200∶5∶1，接觸氧化池內(nèi)廢水C∶N∶P達到100∶5∶1。池內(nèi)攪拌器、鼓風曝氣以及污泥回流泵等設(shè)備全開，系統(tǒng)開始內(nèi)循環(huán)運行，對活性污泥進行馴化和加快生物填料掛膜。連續(xù)悶曝24h后，開始以2m3/h流量連續(xù)進出水，同時對進水補充適量的碳源及磷源，保持C∶N∶P=100∶5∶1。連續(xù)運行2d后，組合填料顏色由白色轉(zhuǎn)為泥黃色，填料上開始出現(xiàn)膠狀薄生物膜，隨后增加進水流量到4m3/h，連續(xù)運行2d，并逐漸增加進水量到8m3/h、12m3/h。隨著培菌的進行，組合填料掛膜生物量逐漸增加，混合液中污泥濃度也逐步增長。而MBR膜組運行調(diào)試則保證2m3/min曝氣風量，同時確保膜池污泥回流比達200%～300%，加大膜池內(nèi)污泥流動，減小膜池積泥對膜絲的影響。

污泥馴化掛膜階段的工藝控制要點，確?？刂莆勰嗷亓髁浚騇BR膜組件正常運行必須保證污泥回流比200%～300%，為減少回流硝化液對水解酸化環(huán)境的影響，提高接觸氧化池回流比，間歇對水解酸化池回流，確保水解酸化池DO低于0.3mg/L。鼓風機運行控制確保一級接觸氧化池末端DO為2.0mg/L左右，二級接觸氧化池末端DO為3.0～4.0mg/L。污泥全部在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，不外排泥。

到5月15日，生化系統(tǒng)按進水量12m3/h連續(xù)運行，運行情況基本穩(wěn)定。出水各項指標檢測結(jié)果顯示除NH3-N外，COD、BOD5、總磷與SS均已實現(xiàn)穩(wěn)定達標，NH3-N從120mg/L下降至10mg/L以下，生物填料掛膜情況良好，接觸氧化池內(nèi)污泥濃度達到1500mg/L，基本確定掛膜完成。開始對進水增加高鹽廢水，逐漸將電導(dǎo)率提高到8000us/cm、12000us/cm、15000us/cm、18000us/cm，最后達到20000us/cm。按微生物的適應(yīng)能力，根據(jù)出水水質(zhì)判斷，連續(xù)運行5～7d提高一次進水電導(dǎo)率，有步驟地完成微生物對高鹽水的馴化。

掛膜馴化期間，通過鏡檢密切觀察曝氣池中微生物相的變化；同時進行進、出水水質(zhì)及反映活性污泥性能指標的測定。隨著培菌時間的推移，水解酸化池與接觸氧化池生物填料上逐漸出現(xiàn)呈密實灰褐色的生物膜，鏡檢微生物種類也逐漸豐富，同時接觸氧化池內(nèi)混合液SV30也逐漸地升高，出水水質(zhì)效果明顯越來越好。

4 運行效果

廢水站的調(diào)試工作于2018年4月21日開始，截止到2018年6月30日，整個系統(tǒng)按設(shè)計處理量80%進水量12m3/h連續(xù)運行，水解酸化池與接觸氧化池掛膜情況良好，接觸氧化池中的污泥SV30達到20%，污泥濃度達到2500mg/L。從6月26日—30日平均化驗檢測水質(zhì)結(jié)果看(如表3所示，其中進水指綜合調(diào)節(jié)池混合廢水)，出水各項指標均穩(wěn)定達到排放標準。

表3 6月25日—30日化驗平均水質(zhì) (mg/L)

5 結(jié)語

(1)污泥培養(yǎng)與生物掛膜采用性狀良好的新鮮活性污泥作為接種菌種，能大大縮短培菌過程，加速掛膜馴化過程。

(2)危廢企業(yè)廢水往往碳氮磷比例失調(diào)，培菌階段應(yīng)投加碳源與磷源，以加快微生物的培養(yǎng)。正常運行階段，只需維持污泥正?；钚?，同時考慮處理高氨氮廢水需維持較長泥齡，可以適當減少碳源與磷源的投加比例。

(3)污泥回流比的控制影響到處理效果的好壞。為確保水解酸化池的厭缺氧環(huán)境，MBR膜池的硝化液可控制為間歇回流，維持水解酸化池內(nèi)正常的微生物量即可。

(4)對于含高鹽廢水的污泥馴化，應(yīng)逐漸提高廢水中鹽含量來提高微生物的適應(yīng)性。正常運行時，廢水含鹽量的較大波動均會抑制微生物活性，導(dǎo)致出水水質(zhì)不穩(wěn)定。

(5)理論上1mg的NH3-N消耗7.14mg的堿度(以CaCO3計)。針對此類高氨氮污水處理，為維持接觸氧化池硝化細菌的活性，促進硝化反應(yīng)的充分進行，應(yīng)及時均勻投加純堿，保證水中硝化反應(yīng)所需的堿度，可控制接觸氧化池末端pH在6.6以上。

(6)由于危廢企業(yè)廢水成分復(fù)雜，含鹽量較高，氯離子濃度都在2000mg/L以上，易影響COD測定結(jié)果，應(yīng)采取氯氣校正法對該類高氯廢水進行COD檢測，確保水質(zhì)數(shù)據(jù)真實準確來指導(dǎo)生產(chǎn)運行。

經(jīng)過2個多月的調(diào)試運行，廢水站各處理單元連續(xù)正常運轉(zhuǎn)，工藝參數(shù)穩(wěn)定，出水各指標達標。實踐表明：“Fenton+水解酸化接觸氧化+MBR” 工藝處理該危廢企業(yè)廢水，處理效果良好，出水穩(wěn)定達標排放。