低濃度工業(yè)園區(qū)污水處理廠存在的問題及其對策*

潘智民，莊曉杰

(航天凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，湖南 長沙 410100)

工業(yè)園區(qū)污水處理廠是工業(yè)園區(qū)重要的基礎(chǔ)設(shè)施，主要功能是處理工業(yè)園區(qū)企業(yè)和部分居民的納管廢水，包括生產(chǎn)廢水和生活廢水。工業(yè)園區(qū)根據(jù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，可以大體分為化工、醫(yī)藥、機(jī)械制造、電子和食品等工業(yè)園區(qū)。其中，化工、醫(yī)藥和食品等工業(yè)園區(qū)的企業(yè)生產(chǎn)污水產(chǎn)量大，且生產(chǎn)污水有機(jī)物濃度高，含有大量難降解有機(jī)物，可生化性差。而機(jī)械制造、電子等工業(yè)園區(qū)的生產(chǎn)污水產(chǎn)量非常少，園區(qū)污水處理廠主要是處理企業(yè)職工和部分居民的生活污水，污水處理廠的進(jìn)水有機(jī)物濃度一般都比較低，甚至有些污水處理廠的進(jìn)水濃度遠(yuǎn)低于污水處理廠的設(shè)計(jì)指標(biāo)，導(dǎo)致污水處理廠沒有發(fā)揮應(yīng)有的處理能力。對于低濃度的污水處理廠的研究工作主要集中在生活污水處理廠，低濃度工業(yè)園區(qū)污水處理廠的研究較少。南昌5座污水處理廠普遍存在實(shí)際進(jìn)水有機(jī)物濃度偏低，COD<200 mg/L，BOD<100 mg/L的現(xiàn)象[1]。邱鴻榮等[2]調(diào)查了廣東省60多座污水處理廠，發(fā)現(xiàn)40多座污水廠存在進(jìn)水有機(jī)物濃度過低的現(xiàn)象，其中23座污水處理廠進(jìn)水COD<100 mg/L，10座污水廠進(jìn)水COD<60 mg/L。周曉莉等[3]對江蘇省20個(gè)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)進(jìn)水COD年平均值為154.6 mg/L，全年進(jìn)水COD<100 mg/L 的樣本占總數(shù)的61.9%。本文主要以南方某工業(yè)園區(qū)污水處理廠為例，對污水處理廠存在的問題進(jìn)行深入分析，提出了相應(yīng)的對策，對低濃度工業(yè)園區(qū)污水處理廠處理提供一定的技術(shù)支撐。

1 概 況

該工業(yè)園區(qū)產(chǎn)業(yè)以機(jī)械制造、新型建材等行業(yè)為主，園區(qū)總體規(guī)劃面積為5 km2，規(guī)劃總?cè)丝?.65萬人。工業(yè)園區(qū)污水處理廠處理規(guī)模為5000 m3/d，污水以生活污水為主，生產(chǎn)污水非常少。各工業(yè)企業(yè)納管進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(8978-1996)三級標(biāo)準(zhǔn)，尾水排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。該工業(yè)園區(qū)污水處理廠主體生化工藝采用A2O處理工藝，具體工藝流程如下：污水→粗/細(xì)格柵→提升泵站→旋流沉砂池→調(diào)節(jié)池→混凝沉淀池→A2O組合生化池→沉淀池→濾布濾池→消毒達(dá)標(biāo)排放。

2 現(xiàn)狀及存在的問題

以該工業(yè)園區(qū)污水處理廠2019年1月-2020年4月的運(yùn)行數(shù)據(jù)，詳細(xì)地分析該工業(yè)園區(qū)污水處理廠存在的問題。圖1反應(yīng)了2019年1月-2020年4月工業(yè)園區(qū)污水處理廠的進(jìn)水水量。如圖1所示，2019年1月-2020年4月，工業(yè)園區(qū)污水廠總共6天進(jìn)水水量超過5000 m3/d，平均進(jìn)水水量為1394 m3/d，總共247天進(jìn)水水量小于1000 m3/d，總共376天進(jìn)水水量小于2000 m3/d。除個(gè)別樣本時(shí)間內(nèi)，工業(yè)園區(qū)污水處理廠進(jìn)水水量超過5000 m3/d，絕大部分樣本時(shí)間內(nèi)工業(yè)園區(qū)污水處理廠的進(jìn)水水量遠(yuǎn)低于建設(shè)規(guī)模，總共77.3%的樣本時(shí)間內(nèi)進(jìn)水水量低于2000 m3/d。

圖1 2019年1月-2020年4月工業(yè)園區(qū)污水處理廠進(jìn)水水量Fig.1 The influent flux of the industrial wastewater treatment plant during the period between January 2019 and April 2020

圖2反應(yīng)了2019年1月-2020年4月工業(yè)園區(qū)污水處理廠的進(jìn)水COD。如圖2所示，2019年1月-2020年4月，總共5天進(jìn)水COD超過綜合污水排放三級標(biāo)準(zhǔn)500 mg/L，平均進(jìn)水COD為80.8 mg/L，總共有364天進(jìn)水COD小于100 mg/L，總共有210天進(jìn)水COD小于50 mg/L(達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn))。除個(gè)別時(shí)間內(nèi)，污水處理廠進(jìn)水濃度超過納管標(biāo)準(zhǔn)，絕大部分時(shí)間污水處理廠進(jìn)水COD濃度遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，甚至43.2%的樣本時(shí)間內(nèi)污水處理廠進(jìn)水COD濃度直接可以達(dá)標(biāo)排放。

圖2 2019年1月-2020年4月工業(yè)園區(qū)污水處理廠進(jìn)水CODFig.2 The influent COD of the industrial wastewater treatment plant during the period between January 2019 and April 2020

綜上，該工業(yè)園區(qū)污水處理廠的主要問題是實(shí)際進(jìn)水水量不足和實(shí)際進(jìn)水有機(jī)物濃度低，進(jìn)水水量和水質(zhì)波動(dòng)性都比較大，不利于污水處理廠的運(yùn)營。

3 原因分析

3.1 進(jìn)水量不足的原因

污水處理廠進(jìn)水量不足的原因可以大體分為兩大類，1污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模偏大；2污水處理收集系統(tǒng)不完善。

污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模偏大，主要是工業(yè)園區(qū)的發(fā)展速度達(dá)不到規(guī)劃預(yù)期的發(fā)展規(guī)模，工業(yè)園區(qū)的人口和企業(yè)都遠(yuǎn)少于規(guī)劃預(yù)期的規(guī)模，導(dǎo)致工業(yè)園區(qū)實(shí)際污水量遠(yuǎn)小于建設(shè)規(guī)模。根據(jù)原污水處理廠設(shè)計(jì)說明書，原設(shè)計(jì)說明書規(guī)劃的人口規(guī)模為3.65萬人，遠(yuǎn)高于工業(yè)園區(qū)的實(shí)際人口；原設(shè)計(jì)說明書采用的給水定額為170 L/(人·d)，《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50013-2018)，綜合生活用水定額應(yīng)采用II型小城市綜合生活用水定額，II型小城市綜合用水定額為110～240 L/(人·d)。且工業(yè)園區(qū)人口多為企業(yè)職工，實(shí)行輪班工作制，工業(yè)企業(yè)的職工的用水定額一般采用30～50 L/(人·班)，實(shí)際的平均綜合用水定額要小于110 L/(人·d)，小于原設(shè)計(jì)說明書采用的給水定額。污水處理廠的設(shè)計(jì)規(guī)模偏大，導(dǎo)致污水處理廠和中期處理負(fù)荷低。

污水收集系統(tǒng)不完善，主要是管網(wǎng)覆蓋率低，不足以收納整個(gè)工業(yè)園區(qū)的污水；管網(wǎng)系統(tǒng)存在損壞，導(dǎo)致旱季的時(shí)候污水進(jìn)水量低，而雨季污水進(jìn)水量高。由圖1所示，除個(gè)別時(shí)間內(nèi)污水處理廠的進(jìn)水水量超過設(shè)計(jì)處理規(guī)模，絕大部分時(shí)間內(nèi)進(jìn)水水量遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)規(guī)模。當(dāng)雨季降雨量非常大的時(shí)候，或園區(qū)產(chǎn)生內(nèi)撈，排水不便的時(shí)候，部分雨水或地下水滲入污水管網(wǎng)系統(tǒng)，導(dǎo)致個(gè)別樣本情況下進(jìn)水量非常大，甚至略超過設(shè)計(jì)規(guī)模。

3.2 進(jìn)水濃度低的原因

工業(yè)園區(qū)污水處理廠的污水包括生活污水和經(jīng)過預(yù)處理的生產(chǎn)廢水。低濃度生活污水的原因可以大體分為兩類：(1)低濃度的水進(jìn)入污水管道進(jìn)入污水處理廠；(2)本應(yīng)該通過污水管網(wǎng)進(jìn)入污水處理設(shè)施進(jìn)行處理的污水而沒有進(jìn)入[4]。第1類原因主要是雨污混接、管網(wǎng)破損和地下水位高等原因，導(dǎo)致雨水、河水和地下水等進(jìn)入污水管網(wǎng)從而稀釋了污水，造成污水有機(jī)物濃度偏低。第2類原因主要是納污管網(wǎng)建設(shè)緩慢，造成污水收集率低，以及污水在輸送過程中的降解。污水處理廠的設(shè)計(jì)規(guī)模偏大，污水的實(shí)際流量比較小，導(dǎo)致污水在化糞池、檢查井、管網(wǎng)內(nèi)部的停留時(shí)間非常長，污水流速小于不於流速，導(dǎo)致污水中部分有機(jī)物沉降，且污水容易發(fā)生厭氧反應(yīng)，進(jìn)一步造成污水有機(jī)物濃度降低[5]。

該工業(yè)園區(qū)污水處理廠主要以生活污水為主，也包括了一部分經(jīng)過預(yù)處理的納管生產(chǎn)污水。雖然污水處理廠設(shè)定了綜合污水三級排放標(biāo)準(zhǔn)的納管標(biāo)準(zhǔn)，但各企業(yè)的廢水預(yù)處理設(shè)施不同，且各企業(yè)的行業(yè)間歇排放標(biāo)準(zhǔn)不同，甚至有些企業(yè)直接將生產(chǎn)廢水處理達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002一級A或一級B排放標(biāo)準(zhǔn)，也一定程度上導(dǎo)致了進(jìn)水有機(jī)物濃度低的現(xiàn)象。當(dāng)預(yù)處理工藝存在故障的時(shí)候，偶爾會(huì)導(dǎo)致污水處理廠進(jìn)水濃度很高，甚至超過納管標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)水濃度波動(dòng)性較大。

4 對策與建議

4.1 加強(qiáng)管網(wǎng)建設(shè)和維護(hù)

污水收集管網(wǎng)是保證污水處理廠正常穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。低濃度工業(yè)園區(qū)污水收集管網(wǎng)包括生活污水管網(wǎng)和生產(chǎn)廢水管網(wǎng)。生活污水和經(jīng)過預(yù)處理且可生化性強(qiáng)的生產(chǎn)廢水通過重力流進(jìn)入工業(yè)園區(qū)污水處理廠；而高難度難降解的生產(chǎn)廢水一般通過壓力管道進(jìn)入工業(yè)園區(qū)污水處理廠。

查明生活污水管網(wǎng)的雨污混接、錯(cuò)接和管網(wǎng)損壞等問題，對部分存在問題的管網(wǎng)進(jìn)行更新維護(hù)，盡量避免雨水、地下水、河水等滲入污水管網(wǎng)，生活污水排入周邊水體。加強(qiáng)生產(chǎn)廢水的壓力管網(wǎng)的監(jiān)測，確保預(yù)處理后的廢水不超過納管標(biāo)準(zhǔn)，減少污水處理廠水質(zhì)的波動(dòng)性。

4.2 減少低濃度生活廢水

生活污水是低濃度工業(yè)園區(qū)污水處理廠的處理主體，要從根本上解決低濃度工業(yè)園區(qū)污水處理廠進(jìn)水濃度低的原因，必須減少低濃度生活廢水。

(1)完善排水體制，老舊小區(qū)，因地制宜，過渡可采用截流合流制，逐步實(shí)現(xiàn)分流制改造；對新建小區(qū)一律采用雨污分流制，陽臺(tái)污水設(shè)置獨(dú)立的排水系統(tǒng)，禁止污水直接排入陽臺(tái)的雨水管道。

(2)化糞池對污水中的有機(jī)物有較強(qiáng)的降解作用，在管網(wǎng)不健全的時(shí)候，對水環(huán)境的保護(hù)發(fā)揮了重要作用。取消化糞池，將會(huì)有效地提高污水中的有機(jī)物濃度。對于污水管網(wǎng)系統(tǒng)完善的區(qū)域，對原有化糞池，應(yīng)有計(jì)劃改地改造滲水等不合格化糞池，逐漸對化糞池進(jìn)行拆除[6]。

(3)加強(qiáng)居民和企業(yè)職工的節(jié)水習(xí)慣，減少淋浴水、廚房用水等用水量，鼓勵(lì)企業(yè)和居民安裝節(jié)水用具，減少不必要用水。

(4)污水處理廠的設(shè)計(jì)規(guī)模在考慮遠(yuǎn)期規(guī)劃的同時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注近期污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行情況，保證近期污水處理廠的污水處理負(fù)荷，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)污水處理廠實(shí)際規(guī)模與設(shè)計(jì)規(guī)模相差極大的現(xiàn)象，減少污水在管網(wǎng)、檢查井內(nèi)的停留時(shí)間，減輕管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的厭氧反應(yīng)和管網(wǎng)淤積。