工業(yè)園區(qū)廢水處理工程案例

文_孫陽 光大水務(wù)科技發(fā)展（南京）有限公司

山東淄博某化工園區(qū)，目前園區(qū)累計(jì)入駐規(guī)模以上企業(yè)25家，重點(diǎn)發(fā)展醫(yī)藥化工、農(nóng)藥化工、 精細(xì)化工、化工機(jī)械制造等主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。園區(qū)投產(chǎn)企業(yè)主要包括制藥企業(yè)及精細(xì)化工企業(yè)，生產(chǎn)產(chǎn)品有FAA項(xiàng)目，阿司匹林、安乃近、氯代特戊酰氯、氯乙酸和三甲基乙酸項(xiàng)目等。園區(qū)企業(yè)廢水經(jīng)企業(yè)配套污水處理站處理后水質(zhì)要求達(dá)《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T31962-2015)，通過一企一管形式接入園區(qū)污水處理廠處理并達(dá)標(biāo)排放水體，本文介紹了園區(qū)廢水處理系統(tǒng)的工藝流程及各處理單元的設(shè)計(jì)參數(shù)及調(diào)試情況，期望為同類型的園區(qū)廢水處理項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

1 設(shè)計(jì)水量與進(jìn)出水水質(zhì)

依據(jù)項(xiàng)目前期現(xiàn)場調(diào)研數(shù)據(jù)，結(jié)合園區(qū)的近遠(yuǎn)期規(guī)劃要求，設(shè)計(jì)總處理規(guī)模為10000m3/d，近期建設(shè)處理規(guī)模5000m3/d，占地面積21100m2。

收納廢水主要為高濃度有機(jī)廢水，其特點(diǎn)是組成復(fù)雜，有機(jī)污染物種類多、濃度高，CODcr值和BOD5值高且波動(dòng)性大，廢水的BOD5/CODcr值差異較大，NH3-N濃度高，色度深，毒性大，固體懸浮物SS濃度高。

參照《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T31962-2015)B等級標(biāo)準(zhǔn)以及根據(jù)魯質(zhì)監(jiān)標(biāo)發(fā)[2014]7號要求，確定污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，詳見表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保局要求，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，確定污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)

2 工藝流程

污水處理廠接納污水后首先進(jìn)入細(xì)格柵，經(jīng)提升泵提升進(jìn)行預(yù)處理，去除污水中的大塊漂浮物和無機(jī)砂粒。經(jīng)過預(yù)處理后的污水進(jìn)入調(diào)節(jié)池和生物吸附及初沉池，生物吸附及初沉池出水進(jìn)入AOAO生物池，利用微生物作用去除污水中的NH3-N、總氮等，AOAO生物池出水進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離。進(jìn)水水質(zhì)惡化時(shí)污水可先由提升泵提升進(jìn)入事故池，處理后再逐步提升進(jìn)入生物吸附及初沉池處理。AOAO生物池和二沉池出水進(jìn)入芬頓氧化池，通過投加芬頓藥劑分解去除難降解有機(jī)物后再進(jìn)入高效沉淀池，高效沉淀池前投加助凝劑，經(jīng)過混凝沉淀后，去除部分TP和SS，再經(jīng)二級提升泵房提升后進(jìn)入臭氧催化氧化池進(jìn)一步去除難降解有機(jī)物，再進(jìn)入V型濾池，進(jìn)一步去除SS，保證出水達(dá)標(biāo)。過濾后的水進(jìn)入接觸消毒池，通過向消毒池中投加消毒藥劑進(jìn)行消毒處理，達(dá)標(biāo)后排放。

生物吸附及初沉池排泥、二沉池排泥及深度處理產(chǎn)生的化學(xué)污泥進(jìn)入污泥濃縮池后一并進(jìn)入污泥脫水機(jī)房進(jìn)行處理，脫水至含水量低于60%后污泥外運(yùn)處置，工藝流程詳見圖1。

圖1 園區(qū)廢水處理工藝流程

3 工藝構(gòu)筑物簡述

3.1 細(xì)格柵及進(jìn)水泵房

進(jìn)水原水為園區(qū)各企業(yè)污水處理站出水，不含大的雜質(zhì)，因此本工程不設(shè)粗格柵，細(xì)格柵作為污水處理廠內(nèi)第一道處理工序。細(xì)格柵去除進(jìn)水中的雜質(zhì)，以保證進(jìn)水提升泵房的正常運(yùn)行。

格柵井設(shè)置循環(huán)齒耙式格柵除污機(jī)2套，過柵水深H=1.0m，過柵流速v=0.9m/s，柵條間隙b=5mm，格柵傾角α=60°，過柵水位差△hmax=200mm。進(jìn)水泵房設(shè)置可提升式不堵塞潛水污水泵及提升設(shè)備，近期配備2臺，1用1備，變頻控制。

為準(zhǔn)確、快速了解當(dāng)?shù)剡`法獵捕情況，積極與當(dāng)?shù)剜l(xiāng)鎮(zhèn)政府、邊防派出所協(xié)調(diào)、溝通，在共同努力下，實(shí)現(xiàn)了綜合部署、聯(lián)合巡邏、定點(diǎn)蹲守多措并舉，為執(zhí)法行動(dòng)提供了有力保障。執(zhí)法人員不畏山路艱險(xiǎn)，經(jīng)常在凌晨2點(diǎn)到重要林區(qū)進(jìn)行蹲點(diǎn)守候，并不定時(shí)到賓館、飯店、市場、碼頭等開展突擊檢查，確保無漏網(wǎng)之魚。

3.2 生物吸附及初沉池

考慮到收納廢水主要為高濃度有機(jī)廢水，具有組成復(fù)雜，濃度高，波動(dòng)性大的特點(diǎn)，因此在進(jìn)生物處理單元前，通過設(shè)置生物吸附及初沉池，采用高污泥負(fù)荷，利用活性污泥的吸附絮凝能力，將污水中的有機(jī)物吸附于活性污泥上，利用生物吸附池有較強(qiáng)的絮凝、吸附和降解有機(jī)物的能力，將產(chǎn)生的大量生物污泥在初沉池內(nèi)沉下，大部分有機(jī)物質(zhì)以剩余污泥方式排除系統(tǒng)外，此工藝段可去除大約40%的有機(jī)物，同時(shí)起到對后續(xù)處理單元水量及水質(zhì)調(diào)節(jié)和緩沖作用。

生物吸附池和初沉池合建，生物吸附池采用半地下式鋼筋混凝土矩形池體，初沉池采用輻流式沉淀池，生物吸附池設(shè)置1座，單格尺寸為6.0m×4.0m，有效水深為6.0m，停留時(shí)間為35min，污泥回流比為50%；初沉池設(shè)置2座，單座沉淀池直徑Ф=9m，表面負(fù)荷p=1.97m3/m2·h；配套中心傳動(dòng)刮泥機(jī)及污泥回流設(shè)施。

3.3 AOAO生物池和二沉池

生物處理單元具備脫氮及降解有機(jī)物的功能，分缺氧區(qū)和好氧區(qū)，好氧區(qū)可以去除有機(jī)物和硝化的功能，硝化液回流至缺氧段，在反硝化菌的作用下發(fā)生反硝化反應(yīng)變成氮?dú)膺_(dá)到脫氮的目的。本工程的進(jìn)水為園區(qū)工業(yè)廢水，存在水質(zhì)波動(dòng)的可能性，所以生物池選擇完全混合式的水流方式，完全混合式池體中的污染物濃度相同，可直接將進(jìn)入到生化池中的高濃度污染物稀釋到池中的濃度水平，因此其抗沖擊能力較強(qiáng)；并且全池的需氧量相同，可節(jié)省能耗，生物處理以脫氮為主要目的，設(shè)計(jì)中采用兩級AO工藝。

AOAO生物池采用半地下式鋼筋混凝土矩形池體，設(shè)置1座（2組），單座平面尺寸為30m×25m，有效水深H=6.0m，設(shè)計(jì)總停留時(shí)間T=18.6h（缺氧區(qū)t1=5.0h、好氧區(qū)t2=9.6h、缺氧區(qū)t3=3.0h、好氧區(qū)t4=1.0h），設(shè)計(jì)污泥回流比100%，混合液回流回流比400%，需氧量380kgO2/h。二沉池采用半地下圓形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池型采用中進(jìn)周出輻流式沉淀池，設(shè)置2座，表面負(fù)荷p=0.81m3/m2.h。

3.4 芬頓氧化+高效沉淀+臭氧催化氧化

本工程處理污水為園區(qū)工業(yè)污水，污水生化性極差并且含有大量難降解的CODcr，因此CODcr為重點(diǎn)控制指標(biāo)?？紤]到工業(yè)廢水中含有的CODcr難以生化降解，通過常規(guī)處理工藝去除存在一定難度，考慮在二沉池之后采用芬頓氧化+高效沉淀+臭氧催化氧化聯(lián)合工藝去除出水中的難降解的CODcr污染物，確保出水CODcr達(dá)標(biāo)排放。

芬頓氧化池，采用半地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)置1座（2組），有效水深為5m，總停留時(shí)間90min（調(diào)酸時(shí)間15min、反應(yīng)時(shí)間60min、調(diào)減時(shí)間15min）。高效沉淀池設(shè)1組，為矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由混凝池、絮凝反應(yīng)池、高效沉淀池組成?；炷鼗炷龝r(shí)間為3.1min，絮凝反應(yīng)池反應(yīng)時(shí)間為15.3min，沉淀區(qū)斜管表面負(fù)荷率12.2m/h。臭氧催化氧化池，采用地上鋼筋混凝土矩形池，設(shè)置1座（2組），停留時(shí)間為1.5h，臭氧投加量為80mg/L。

3.5 V型濾池

進(jìn)一步去除經(jīng)過污水中的污染物，確保本工程污水處理的二級出水SS達(dá)到一級A的要求，并通過二級提升泵房及超越管路設(shè)置，可將V型濾池調(diào)整至臭氧催化氧化池之前運(yùn)行，保證臭氧催化氧化池進(jìn)行SS小于10mg/L，催化劑填料不板結(jié)。

V型濾池，采用鋼筋混凝土矩形池體，過濾速度為5.9m/h，反洗水強(qiáng)度5L/m2·s，表面掃洗強(qiáng)度為1.5L/m2·s，反洗風(fēng)強(qiáng)度為15L/m2·s。

3.6 污泥脫水單元

本工程初沉池剩余污泥、AOAO生物池剩余污泥、高效沉淀池化學(xué)污泥，排至污泥濃縮池，進(jìn)泥含水率約99.2%，出泥含水率約98%，經(jīng)濃縮后的污泥進(jìn)入高壓隔膜板框壓濾機(jī)系統(tǒng)處理至含水率≤60%，外運(yùn)處置。

污泥濃縮池，采用地上式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)置1座，直徑12.0m，污泥固體負(fù)荷100kgDS/m2·d，配套設(shè)置中心懸掛式污泥濃縮機(jī)；污泥脫水機(jī)房為輕鋼結(jié)構(gòu)房間，進(jìn)泥含水率98%，出泥含水率60%，采用高壓隔膜壓濾機(jī)脫水，過濾面積400m2，2臺（1用1備），污泥含水率小于60%后，外運(yùn)最終處置。

3.7 臭氣收集處理單元

本工程采用生物濾池除臭工藝，生物濾池除臭具有除臭效果穩(wěn)定、不易堵塞、能耗較低、運(yùn)行管理簡便等優(yōu)點(diǎn)。主要的除臭流程：臭氣源密閉系統(tǒng)→臭氣收集系統(tǒng)→風(fēng)機(jī)→布?xì)夤芟到y(tǒng)→生物濾池除臭系統(tǒng)。

細(xì)格柵及進(jìn)水泵房、調(diào)節(jié)事故池、生物吸附及沉淀池、AOAO生物池處理區(qū)每小時(shí)換氣次數(shù)取6次，臭氣處理總量為14160m3/h；污泥脫水機(jī)房、污泥濃縮池、事故池，污泥處理區(qū)每小時(shí)換氣次數(shù)污泥濃縮池取6次，污泥脫水機(jī)房取10次，污泥處理區(qū)臭氣處理總量為14668m3/h，臭氣總處理規(guī)模39526m3/h。

4 工程運(yùn)行

4.1 調(diào)試數(shù)據(jù)

系統(tǒng)2020年5月進(jìn)入正式調(diào)試階段之后，對整個(gè)系統(tǒng)包括預(yù)處理單元、生物處理單元、深度處理單元、高級氧化處理單元進(jìn)行了連續(xù)30天的系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試，進(jìn)水水量負(fù)荷100%～120%通過化驗(yàn)數(shù)據(jù)指導(dǎo)系統(tǒng)調(diào)試，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)選取的合理性，如表3所示。

調(diào)試期間進(jìn)水?dāng)?shù)據(jù)波動(dòng)較大，存在進(jìn)水濃度超標(biāo)情況，部分超出設(shè)計(jì)進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)100%以上，90%保證率數(shù)據(jù)相比較設(shè)計(jì)值，除SS高于設(shè)計(jì)值外，其余均在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，通過以上數(shù)據(jù)可以判斷設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)數(shù)據(jù)選取基本合理。調(diào)試期間出水水質(zhì)指標(biāo)能夠穩(wěn)定達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)限值。

4.2 直接運(yùn)行費(fèi)用

調(diào)試期間，直接運(yùn)行費(fèi)用主要包括動(dòng)力費(fèi)、藥劑費(fèi)、水費(fèi)。調(diào)試期間動(dòng)力能耗為1.35kWh/m3，動(dòng)力費(fèi)成本約為0.8775元/m3；藥劑費(fèi)用為本項(xiàng)目成本消耗的重要組成部分主要包括27.5%雙氧水（單耗700mg/L）、98%濃硫酸（單耗400mg/L）、石灰（單耗1000mg/L）、陰離子PAM（單耗0.7mg/L）、50%葡萄糖（單耗500mg/L）、10%次氯酸鈉（單耗50mg/L）、液氧（單耗540mg/L）、38%三氯化鐵（單耗1000mg/L）、陽離子PAM（單耗1mg/L），項(xiàng)目總藥劑成本約3.2703元/m3；本項(xiàng)目生產(chǎn)用水采用廠內(nèi)達(dá)標(biāo)排放水進(jìn)行回用考慮，故水費(fèi)暫不做考慮；故直接運(yùn)行費(fèi)用合計(jì)約 4.1478 元 /m3。

表3 實(shí)際的進(jìn)水及出水水質(zhì)

4.3 調(diào)試問題分析及建議

生物吸附池的運(yùn)行控制，聯(lián)調(diào)期間運(yùn)行效果較差，未達(dá)到設(shè)計(jì)要求8g/l，不能起到生物吸附的功能，分析原因：①污泥濃度較低。②由于停留時(shí)間過短，曝氣強(qiáng)度調(diào)節(jié)范圍要求過大，導(dǎo)致生物吸附池變成了好氧池運(yùn)行。建議：①將生物池剩余污泥排至生物吸附池，持續(xù)提高生物吸附池污泥濃度。②控制并降低溶解氧在0.5mg/L以下，形成微氧運(yùn)行環(huán)境。

碳源投加量，由數(shù)據(jù)可得知進(jìn)廠的園區(qū)工業(yè)廢水B/C約0.1左右，進(jìn)水可生化性極低，為了能使生物段起到去除有機(jī)物、氨氮、總氮的功能，必須在生物處理段投加大量的碳源營養(yǎng)物質(zhì)，目前調(diào)試階段碳源投加量約在240mg/L，按照去除1mg/L總氮C：N=1：8核算，約去除15mg/L的總氮，目前進(jìn)水總氮在20mg/L，葡萄糖投加量有優(yōu)化空間。建議：根據(jù)生化池末端硝態(tài)氮儀表，保證生物池活性污泥性狀的前提下，繼續(xù)摸索減少葡萄糖投加量。

現(xiàn)臭氧催化氧化工藝的實(shí)際進(jìn)水CODcr約為50mg/L，低于設(shè)計(jì)進(jìn)水值100mg/L，當(dāng)進(jìn)水CODcr≤50mg/L，污水中難降解有機(jī)物含量比重更高，即進(jìn)水有機(jī)物濃度越低，其CODcr去除難度越大，其需要消耗的臭氧量也越高，污水處理難度更大，所需要的臭氧投加比更高。

調(diào)試至今，出水水質(zhì)能夠達(dá)到目標(biāo)要求，但O/C投加比不能滿足≤1.2：1的目標(biāo)要求，從調(diào)試期間的數(shù)據(jù)來看如下：①進(jìn)水小于40mg/L時(shí)（平均37.4mg/L)，CODcr平均去除量在14.32mg/L左右，O/C在3.04左右；②進(jìn)水40～50mg/L（平均44.5mg/L)，CODcr平均去除量在17.0mg/L左右，O/C在2.46左右；③進(jìn)水高于50mg/L時(shí)(平均55.2mg/L)，CODcr平均去除量在22mg/L左右，O/C在1.85左右。臭氧催化氧化單元運(yùn)行以來，CODcr的平均去除量在18mg/L左右，O/C在2.32左右，但隨著臭氧進(jìn)水CODcr升高，臭氧投加比例逐漸降低趨勢，但距離1.2：1仍有較大差距。建議后期臭氧小中試試驗(yàn)只做定性結(jié)論，對于定量的確定需慎重，可結(jié)合多個(gè)小中試試驗(yàn)廠家的數(shù)據(jù)取中位值，不可一味地追求低O/C目標(biāo)要求，給后續(xù)工程實(shí)施帶來不確定性。

臭氧催化氧化工藝前端為芬頓氧化工藝，芬頓氧化反應(yīng)需投加亞鐵鹽作為催化劑，前段亞鐵鹽投加按工藝要求需過量投加，未氧化完全的亞鐵鹽則進(jìn)入臭氧催化氧化系統(tǒng)，容易消耗部分臭氧，也會(huì)導(dǎo)致臭氧投加比升高，在試驗(yàn)階段考慮此部分影響因素如考慮不充分，會(huì)導(dǎo)致臭氧投加量數(shù)據(jù)較小中試試驗(yàn)要求差異較大。建議“芬頓+臭氧”這類的高級氧化組合工藝，具體體現(xiàn)在能耗及藥耗上，在各個(gè)階段去除多少是最經(jīng)濟(jì)合理，需設(shè)計(jì)前期進(jìn)行深度探討及試驗(yàn)論證，在后續(xù)新項(xiàng)目實(shí)施中，需在小中試階段提前介入相關(guān)比較論證工作。

臭氧催化氧化工藝前端為芬頓氧化工藝，芬頓氧化反應(yīng)需投加亞鐵鹽作為催化劑，前段亞鐵鹽投加按工藝要求需過量投加，未氧化完全的亞鐵鹽則進(jìn)入臭氧催化氧化系統(tǒng)，容易消耗部分臭氧，也會(huì)導(dǎo)致臭氧投加比升高，在試驗(yàn)及設(shè)計(jì)階段考慮此部分影響因素不充分，會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)值與實(shí)際值產(chǎn)生較大差異。建議需設(shè)計(jì)前期進(jìn)行深度探討及試驗(yàn)論證，在后續(xù)新項(xiàng)目實(shí)施中，需在小中試階段提前介入相關(guān)比較論證工作。

5 結(jié)論

綜上所述，針對本項(xiàng)目工業(yè)廢水處理的工藝，得出以下結(jié)論：

目前實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用是按照實(shí)際檢測的進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行核算，如按項(xiàng)目設(shè)計(jì)水質(zhì)進(jìn)行核算運(yùn)行費(fèi)用，由于CODcr及TN的增加，相應(yīng)的芬頓藥劑及碳源投加藥劑也會(huì)增加。需要加強(qiáng)和排污企業(yè)對接，結(jié)合政府相關(guān)部門加強(qiáng)對排污企業(yè)的監(jiān)管力度，盡量降低上游排污企業(yè)排放污水的濃度。

工程污水處理工藝采用“細(xì)格柵及提升泵房+調(diào)節(jié)池（事故池）+生物吸附池+初沉池+AO生物池+二沉池+芬頓氧化池+高密度沉淀池+臭氧催化氧化池+V型濾池+接觸消毒池”工藝方案；污泥處理工藝采用“重力濃縮+高壓隔膜板框壓濾+外運(yùn)集中處置”工藝方案；除臭工藝采用“生物濾池除臭”工藝方案。工程主要難點(diǎn)為難生物降解CODcr和有機(jī)氮，針對難點(diǎn)在設(shè)計(jì)前期階段結(jié)合相關(guān)小試試驗(yàn)研究，為設(shè)計(jì)的合理性及運(yùn)營達(dá)標(biāo)提供強(qiáng)有力的支撐。該工藝組合處理本項(xiàng)目類型污水是一種運(yùn)行可靠的污水處理工藝。