某工業(yè)園區(qū)皮革廢水深度處理工程設(shè)計(jì)實(shí)例

蔣佩娟， 宇豐， 方降龍， 楊陽， 傅前君

（1.安徽環(huán)境科技集團(tuán)股份有限公司， 合肥 230088； 2.安徽省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院， 合肥 230041）

皮革廢水主要來自鞣前準(zhǔn)備、 鞣制和其他濕加工工段［1］， 具有水量波動(dòng)大、 成分復(fù)雜、 鹽度高、有機(jī)物濃度高、 氨氮濃度高、 懸浮物濃度高， 含硫化物和重金屬離子等特點(diǎn)［2］。 采用物化、 生化相結(jié)合的工藝進(jìn)行預(yù)處理， 但出水中仍有較多難生物降解的有機(jī)污染物， 深度處理的難度仍然較大［3-4］。

本工程針對某工業(yè)園區(qū)經(jīng)企業(yè)內(nèi)部生化處理后的皮革廢水進(jìn)行深度處理設(shè)計(jì)， 采用預(yù)處理－水解酸化－兩級生化系統(tǒng)－氣?。粞跹趸?曝氣生物濾池－反硝化深床濾池組合工藝， 處理后出水水質(zhì)達(dá)到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級A 標(biāo)準(zhǔn)。

1 工程概況

某工業(yè)園區(qū)污水處理廠進(jìn)水為皮革生產(chǎn)企業(yè)預(yù)處理后的生產(chǎn)廢水， 其中2 500 m3／d 為某皮革集團(tuán)污水處理廠生化出水， 7 000 m3／d 為擬建某皮革公司出水， 經(jīng)園區(qū)污水處理廠處理達(dá)到GB 18918—2002 一級A 標(biāo)準(zhǔn)后外排。

2 設(shè)計(jì)規(guī)模及進(jìn)出水水質(zhì)

2.1 設(shè)計(jì)規(guī)模

園區(qū)現(xiàn)有企業(yè)和擬建企業(yè)生產(chǎn)廢水將達(dá)到9 500 m3／d， 污水處理站設(shè)計(jì)規(guī)模確定為10 000 m3／d。

2.2 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

某皮革集團(tuán)污水處理廠2 500 m3／d 生化出水已達(dá)到GB 30486—2013《制革及皮毛加工工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中表2 的要求； 針對擬建某皮革公司7 000 m3／d 污水， 企業(yè)內(nèi)部建設(shè)廢水預(yù)處理設(shè)施，將其處理達(dá)到GB／T 31962—2015《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中的B 標(biāo)準(zhǔn)后接入園區(qū)污水處理廠。 綜合考慮兩廠排放指標(biāo)限值， 經(jīng)加權(quán)平均計(jì)算， 預(yù)留一定的空間， 確定本工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)。工業(yè)園區(qū)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行GB 18918—2002 中一級A 標(biāo)準(zhǔn)。 具體設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)Tab. 1 Design influent and effluent water quality

3 廢水處理工藝

3.1 廢水處理工藝選擇

各皮革企業(yè)生產(chǎn)工藝、 污水預(yù)處理工藝不同，皮革生化出水水質(zhì)差別較大， 有較多難生物降解有機(jī)物、 較高濃度硫化物和氯化物等毒性物質(zhì)， 可生化性較差， 深度處理難度較大［3-5］， COD、 NH3－N、TN 的深度去除是本工程難點(diǎn)所在。 該類廢水多采用預(yù)處理－生化處理－深度處理工藝［1-6］。

本工程預(yù)處理系統(tǒng)采用細(xì)格柵去除生化出水中細(xì)小漂浮物， 設(shè)置調(diào)節(jié)池對水質(zhì)水量進(jìn)行調(diào)節(jié)， 同時(shí)根據(jù)《制革及毛皮加工廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》的要求， 設(shè)置事故池進(jìn)行事故應(yīng)急。 考慮廢水可生化性較差， 設(shè)置前置水解酸化工藝， 利用兼性菌將廢水中大分子和難生物降解有機(jī)物降解為易生物降解的小分子有機(jī)物， 提高廢水可生化性及后續(xù)去除效率。 皮革廢水成分復(fù)雜， 且本項(xiàng)目設(shè)計(jì)出水水質(zhì)中對NH3-N、 TN 濃度要求較高， 為確保出水達(dá)標(biāo)，選用硝化和反硝化能力強(qiáng)， 運(yùn)行高效、 穩(wěn)定的生化處理系統(tǒng)； 結(jié)合相關(guān)工程案例［1，7-8］， A／O 工藝處理效果穩(wěn)定， 操作運(yùn)維簡便， 應(yīng)用普遍。 根據(jù)本工程特點(diǎn)， 擬采用A／O 工藝， 分別設(shè)置一級A／A／O 生化池、 二級A／O 生化池， 在二級A／O 生化池后端設(shè)置二沉池， 省去中沉池， 有效節(jié)省工程投資。

由于皮革廢水經(jīng)過物化、 生化處理， 可生化性很差， 廢水中難降解污染物較多， 為滿足設(shè)計(jì)出水水質(zhì)要求， 深度處理系統(tǒng)需采用強(qiáng)化工藝， 本工程先采用氣浮工藝去除廢水中細(xì)小懸浮物， 同時(shí)通過投加除磷藥劑進(jìn)行化學(xué)除磷， 后續(xù)采用臭氧氧化［9－11］、 曝氣生物濾池［12］組合工藝去除污水中難降解污染物； 為確保TN 達(dá)標(biāo)， 本工程設(shè)置反硝化深床濾池工藝， 去除廢水中TN、 SS 等污染物， 確保出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

3.2 廢水處理工藝流程

廢水處理工藝流程如圖1 所示。

圖1 廢水處理工藝流程Fig. 1 Process flow of wastewater treatment

兩廠出水進(jìn)入細(xì)格柵及進(jìn)水泵房， 經(jīng)提升后進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行水量水質(zhì)的調(diào)節(jié)， 通過攪拌防止池內(nèi)懸浮物沉積； 事故時(shí)進(jìn)水切換至事故池， 待來水正常時(shí)通過事故提升泵小流量泵回調(diào)節(jié)池， 以避免對系統(tǒng)造成沖擊； 調(diào)節(jié)池出水提升進(jìn)入水解酸化池，通過兼性菌將大分子和難生物降解的有機(jī)物降解為易生物降解的小分子有機(jī)物， 提高廢水可生化性及后續(xù)去除效率； 水解酸化池出水進(jìn)入兩級生化系統(tǒng)， 一級A／A／O 池去除廢水中大部分有機(jī)污染物、NH3-N 等， 利用原水中碳源反硝化去除TN， 二級A／O 池去除廢水中剩余的有機(jī)污染物、 NH3-N 等，根據(jù)水質(zhì)情況補(bǔ)加碳源進(jìn)一步脫除TN； 兩級生化系統(tǒng)出水進(jìn)入二沉池固液分離后進(jìn)入氣浮池， 通過投加藥劑進(jìn)行深度化學(xué)除磷， 去除廢水中細(xì)小懸浮物， 降低后續(xù)臭氧投加量； 氣浮出水進(jìn)入臭氧氧化、 曝氣生物濾池， 通過組合工藝的強(qiáng)耦合作用，去除廢水中殘留的難降解污染物； 曝氣生物濾池出水進(jìn)入反硝化深床濾池， 去除廢水中SS、 TN 等污染物， 確保出水水質(zhì)穩(wěn)定； 反硝化深床濾池出水進(jìn)入接觸消毒池消毒后達(dá)標(biāo)排放。

處理過程中產(chǎn)生的污泥均進(jìn)入污泥脫水間， 經(jīng)機(jī)械濃縮、 板框脫水后外運(yùn)并處置。

4 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

（1） 細(xì)格柵及進(jìn)水泵房。 1 座， 細(xì)格柵間尺寸為9.5 m×3.6 m×6.3 m； 設(shè)機(jī)械格柵2 臺(tái)， 柵條間隙為3 mm， 配套柵渣輸送機(jī)1 臺(tái)， 單臺(tái)功率為1.1 kW； 方閘門4 套， 單臺(tái)功率為1.25 kW。 進(jìn)水泵房尺寸為10.2 m×7.6 m×7.2 m； 設(shè)污水提升泵3 臺(tái)，2 用1 備， 單臺(tái)流量為330 m3／h， 揚(yáng)程為10 m， 功率為18.5 kW。

（2） 調(diào)節(jié)池。 1 座， 尺寸為25.7 m×25.4 m×7.0 m， 有效水深為6.0 m， 超高1.0 m， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 水力停留時(shí)間為6 h。 設(shè)機(jī)械攪拌機(jī)4 臺(tái)， 單臺(tái)功率為6 kW； 污水提升泵4 臺(tái)， 2 用2 備， 單臺(tái)流量為330 m3／h， 揚(yáng)程為10 m， 功率為18.5 kW。

（3） 事故池。 1 座， 尺寸為20.0 m×15.0 m×7.0 m， 有效水深為6.0 m， 超高1.0 m， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 水力停留時(shí)間為2.7 h。 設(shè)機(jī)械攪拌機(jī)4 臺(tái)， 單臺(tái)功率為3 kW； 事故水提升泵2 臺(tái)， 1 用1 備， 單臺(tái)流量為210 m3／h， 揚(yáng)程為10 m， 功率為15 kW。

（4） 水解酸化池。 1 座， 尺寸為36.8 m×36.8 m×8.7 m， 有效水深為7.95 m， 超高0.75 m， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 水力停留時(shí)間為25.8 h， 采用升流式水解酸化池， 利用池底布水裝置自下而上通過污泥層， 污泥濃度為4 000 mg／L， 污泥回流比不小于100%。

（5） 一級A／A／O 池。 1 座， 分2 系列， 單系列尺寸為41.2 m×18.6 m×7.0 m， 有效水深6.0 m，超高1.0 m， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 水力停留時(shí)間為22.1 h（A1 段2.0 h， A2 段7.1 h， O 段13.0 h）， 污泥回流比為100%， 混合液回流比為100%～400%，污泥濃度為3 500 mg／L， 溫度為12 ℃， BOD5污泥負(fù)荷為0.10 kg［BOD5］／（kg［MLSS］·d）。 設(shè)潛水?dāng)嚢杵? 臺(tái)， 單臺(tái)功率為5.5 kW； 設(shè)潛水回流泵6臺(tái)， 4 用2 備， 單臺(tái)流量為420 m3／h， 揚(yáng)程為1.5 m，功率為6 kW； 電動(dòng)調(diào)節(jié)堰門2 臺(tái)， 單臺(tái)功率為0.37 kW； 微孔管式曝氣器605 根； 鼓風(fēng)機(jī)3 臺(tái)， 2 用1備， 單臺(tái)風(fēng)量為60 m3／min， 風(fēng)壓為78.4 kPa， 功率為83.5 kW。

（6） 二級A／O 池。 1 座， 分2 系列， 單系列尺寸為24.4 m×19.0 m×7.0 m， 有效水深為6.0 m，超高1.0 m， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 水力停留時(shí)間為13.3 h（A 段4.0 h， O 段9.3 h）， 污 泥 回 流 比 為100%， 混合液回流比為100%～300%， 污泥濃度為3 500 mg／L， 溫度為12 ℃， BOD5污泥負(fù)荷為0.10 kg［BOD5］／（kg［MLSS］·d）。 設(shè) 潛 水 攪 拌 器6臺(tái)， 單臺(tái)功率為4.0 kW； 潛水回流泵3 臺(tái)， 2 用1備， 單臺(tái)流量為420 m3／h， 揚(yáng)程為1.5 m， 功率為6 kW； 電動(dòng)調(diào)節(jié)堰門2 臺(tái)， 單臺(tái)功率為0.37 kW；微孔管式曝氣器380 根； 鼓風(fēng)機(jī)3 臺(tái)， 2 用1 備，單臺(tái)風(fēng)量為45 m3／min， 風(fēng)壓為78.4 kPa， 功率為61.7 kW。

（7） 二沉池。 2 座， 單座直徑為19.0 m， 池邊水深4.2 m， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 表面負(fù)荷為1.18 m3／（m2·h）。 設(shè)中心傳動(dòng)單管吸泥機(jī)2 臺(tái)， 功率為1.5 kW； 回流污泥泵3 臺(tái)， 2 用1 備， 單臺(tái)流量為210 m3／h， 揚(yáng)程為7 m， 功率為7.5 kW； 剩余污泥泵2 臺(tái)， 1 用1 備， 單臺(tái)流量為70 m3／h， 揚(yáng)程為7 m， 功率為3.1 kW； 潛水提升泵3 臺(tái)， 2 用1 備，單臺(tái)流量為330 m3／h， 揚(yáng)程為7 m， 功率為15 kW。

（8） 氣浮池。 處理能力為660 m3／h， 一體化鋼設(shè)備， 3 套， 表面負(fù)荷為3.6 m3／（m2·h）， 水力停留時(shí)間為45 min， 溶氣水回流比為10%～20%。 配套空壓機(jī)、 溶氣壓力罐、 溶氣釋放器等設(shè)備； PAC 藥劑投加量為30 mg／L， PAM 藥劑投加量為1 mg／L。

（9） 臭氧接觸池。 1 座， 尺寸為14.9 m×11.1 m×8.0m， 有效水深6.5 m， 超高1.5 m， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 接觸池停留時(shí)間為0.5 h， 緩沖池停留時(shí)間為1.1 h。 設(shè)臭氧發(fā)生器2 套， 1 用1 備， 單套臭氧產(chǎn)量為5 kg／h， 功率為35 kW。

（10） 曝氣生物濾池。 4 格， 單格尺寸為7.0 m×7.0 m×8.2 m， 有效水深7.7 m， 超高0.5 m， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 填料高度為4 m， 濾速為3.4 m／h。設(shè)超細(xì)格柵1 臺(tái)， 柵條間隙為1 mm； 曝氣風(fēng)機(jī)6臺(tái)， 4 用2 備， 單臺(tái)風(fēng)量為5 m3／min， 升壓為78.4 kPa， 功率為15 kW； 設(shè)反洗風(fēng)機(jī)2 臺(tái)， 1 用1 備，單臺(tái)風(fēng)量為43.2 m3／min， 升壓為78.4 kPa， 功率為75 kW； 反洗水泵2 臺(tái)， 1 用1 備， 單臺(tái)流量為857 m3／h， 揚(yáng)程為10 m， 功率為30 kW。

（11） 反硝化深床濾池。 3 格， 單格尺寸為9.5 m × 3.6 m × 6.3 m， 有效水深5.6 m， 超高0.7 m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 填料高度為2 m， 平均濾速為6.4 m／h。 設(shè)反洗風(fēng)機(jī)3 臺(tái)， 2 用1 備， 單臺(tái)風(fēng)量為51.6 m3／min， 升 壓 為78.4 kPa， 功 率 為110 kW；反洗水泵2 臺(tái)， 1 用1 備， 單臺(tái)流量為140 m3／h，揚(yáng)程為8 m， 功率為11 kW。

（12） 接觸消毒池。 1 座， 尺寸為16.0 m×5.0 m×3.5 m， 有效水深2.85 m， 超高0.65 m， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 設(shè)鑄鐵圓閘2 臺(tái)， 規(guī)格φ600 mm； 次氯酸鈉消毒， 投加量為10 mg／L。

5 工程運(yùn)行效果

本工程調(diào)試期間出現(xiàn)系統(tǒng)波動(dòng)、 毒性物質(zhì)超標(biāo)等情況， 主要原因是上游企業(yè)內(nèi)部處理后的出水水質(zhì)波動(dòng)大， 對下游污水處理廠的運(yùn)行造成了沖擊。調(diào)試后期通過嚴(yán)格監(jiān)管上游皮革集團(tuán)的運(yùn)行情況，保證了廢水處理工程進(jìn)水水量、 水質(zhì)、 毒性物質(zhì)等指標(biāo)的穩(wěn)定性。

本工程運(yùn)行后， 工業(yè)園區(qū)污水處理廠進(jìn)水量約為8 500 m3／d， 經(jīng)采樣分析， 進(jìn)水COD、 BOD5、NH3－N、 TN、 TP 和SS 的質(zhì)量濃度分別約為430、110、 35、 60、 4、 300 mg／L， 出水分別約為40 ～45、 8、 4、 10～12、 0.5、 8 mg／L， 各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

6 投資及運(yùn)行成本

本工程概算總投資14 552.29 萬元， 單位經(jīng)營成本約為4.66 元／t。

7 結(jié)語

（1） 工程實(shí)踐表明， 對于經(jīng)各皮革企業(yè)內(nèi)部生化處理的出水， 采用預(yù)處理－水解酸化－兩級生化系統(tǒng)－氣?。粞跹趸?曝氣生物濾池－反硝化深床濾池的強(qiáng)化組合工藝進(jìn)行處理是可行的， 該工藝高效、 靈活， 運(yùn)行穩(wěn)定， 出水水質(zhì)優(yōu)良， 達(dá)到GB 18918—2002 中一級A 標(biāo)準(zhǔn)。

（2） 本工程應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)控上游皮革集團(tuán)生化出水水質(zhì)， 尤其是對生化系統(tǒng)有抑制作用的污染物。 為防止硫化物對生化系統(tǒng)造成不利影響， 本工程廢水預(yù)處理工藝預(yù)留調(diào)節(jié)池曝氣功能， 通過預(yù)曝氣去除硫化物并做好相應(yīng)的臭氣處理； 同時(shí)， 由于本工程廢水可生化性差， 應(yīng)強(qiáng)化水解酸化工藝， 以確保后續(xù)生化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（3） 考慮上游皮革集團(tuán)污水處理廠工藝的不穩(wěn)定性， TN 的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)也是本工程的一大難點(diǎn)， 為進(jìn)一步去除廢水中TN、 SS 等污染物， 本工程設(shè)置反硝化深床濾池工藝作為把關(guān)措施， 確保出水達(dá)到設(shè)計(jì)水質(zhì)要求。