程黎明
(福州市福清環(huán)境監(jiān)測站,福建 福州 350399)
2021 年,福州市福清生態(tài)環(huán)境局接到群眾反映,稱有人將疑似工業(yè)垃圾傾倒在龍?zhí)镦?zhèn)廢棄礦坑內(nèi)。接到線索后,執(zhí)法人員立即前往開展現(xiàn)場調(diào)查。從現(xiàn)場勘察情況上看,遺留在傾倒現(xiàn)場的固廢疑似危險廢物。龍?zhí)镦?zhèn)政府對現(xiàn)場采取管控,設(shè)置警示牌和警戒線,并通知周邊群眾停止從礦坑取水及停止取用地下水等應(yīng)急措施。經(jīng)查,傾倒的固廢為某公司在從事鋁加工回收過程中產(chǎn)生的二次鋁灰,總量100 t 左右。二次鋁灰已列入《國家危險廢物管理名錄(2021 年 版)》, 廢 物 類 別 HW48, 廢 物 代 碼321-026-48。
根據(jù)省環(huán)科院對礦坑水檢測報告,主要污染物為氟化物和氨氮,其中氟化物15 mg/L,氨氮95.4 mg/L,遠(yuǎn)超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)限值。需盡快對礦坑內(nèi)約3 萬噸受污染水進(jìn)行轉(zhuǎn)移處置,由閩臺(福州)藍(lán)色經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園污水處理廠承擔(dān)本項(xiàng)目廢水的處理。
閩臺(福州)藍(lán)色經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園污水處理廠位于豐華湖東側(cè),濱海大道北側(cè)交界處,污水處理廠一期使用地面積約66 畝。本工程污水處理規(guī)模暫按一期2.5萬m3/d(其中一期一組1.25 萬m3/d,一期二組1.25 萬m3/d),遠(yuǎn)期總規(guī)模15.0 萬m3/d。
污水處理廠采用曝氣沉砂池的預(yù)處理工藝,A2O+MBR 工藝,“撇水池+機(jī)械脫水+外運(yùn)處置”污泥處理處置工藝,紫外線尾水消毒工藝,以及事故調(diào)節(jié)池一座,工藝流程見圖1。污水處理廠出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級A 排放標(biāo)準(zhǔn),尾水排入機(jī)河[1]。閩臺(福州)藍(lán)色經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園污水處理廠一期一組的日處理規(guī)模為1.25萬噸污水,實(shí)際日處理規(guī)模約1 500 噸,進(jìn)水水量嚴(yán)重不足?,F(xiàn)階段污水廠硝化菌活性較低,對接收消納本項(xiàng)目高濃度的廢水,存在一定的困難,需要對活性污泥進(jìn)行適應(yīng)性的調(diào)試。
圖1 江鏡華僑農(nóng)場污水廠工藝流程圖
江鏡華僑農(nóng)場污水處理廠2020 年及2021 年1 月至6 月進(jìn)出水水質(zhì)分別如表1 和表2 所示。
表1 2020 年實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)
表2 2021 年1-6 月初實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)
龍?zhí)镦?zhèn)廢棄礦坑水體受二次鋁灰污染后的廢水主要污染物為氟化物和氨氮。去除氟離子的常規(guī)方法為化學(xué)沉淀法,常用的藥劑為石灰或石灰乳,反應(yīng)生成氟化鈣,石灰法除氟所能達(dá)到的理論極限值約為8 mg/L,且實(shí)際因?yàn)閺U水組分復(fù)雜,導(dǎo)致出水氟可能更高[2]??紤]到污水廠處理工藝為A2O+MBR,前端若采用石灰除氟的方式,可能存在藥劑投加過量的問題,多余的鈣離子進(jìn)入后端生化池,引起碳酸鈣結(jié)晶及其在系統(tǒng)中不斷析出,對生化處理過程特別是系統(tǒng)穩(wěn)定性及處理效果造成影響[3]。結(jié)合含鈣濃度較高的工業(yè)廢水工程案例可知,大量鈣離子進(jìn)入系統(tǒng)會導(dǎo)致大量無機(jī)物質(zhì)在系統(tǒng)沉積污泥循環(huán)系統(tǒng)被破壞,并造成刮吸泥機(jī)、吸泥管等設(shè)備堵塞嚴(yán)重,出水效果急劇惡化。
閩臺(福州)藍(lán)色經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園污水處理廠實(shí)際進(jìn)水有機(jī)物濃度偏低,導(dǎo)致污泥培養(yǎng)較為困難,MBR 生化池實(shí)際MLSS 在3~4 g/L 之間,污泥活性較低。本工程雖然出現(xiàn)高濃度鈣離子進(jìn)入生化池的可能性較小,但石灰投加過量同樣會導(dǎo)致生化系統(tǒng)在一定程度上受到影響,并進(jìn)一步削弱生化性能。此外碳酸鈣和氟化鈣這類易結(jié)垢物質(zhì)會引起MBR 膜滲透性下降,在膜產(chǎn)水過程中會在膜表面或膜孔內(nèi)發(fā)生吸附、沉積造成膜孔徑變小、堵塞,使膜通量降低、處理效果變差,清洗頻率增加,膜使用壽命縮短[4]。因此結(jié)合對生化性能以及MBR 膜的影響,本方案推薦對礦坑廢水采用不含鈣離子的除氟劑去除氟離子,并增設(shè)混凝沉淀池,處理后高氨氮廢水與廠區(qū)進(jìn)廠污水混合后,一并處理??紤]到礦坑廢水氨氮95.4 mg/L,需要和污水處理廠污水混合后,不能超過設(shè)計水質(zhì)氨氮指標(biāo)(氨氮≤35mg/L),即每日處理礦坑廢水500 m3/d。污水處理廠進(jìn)廠污水量1 300~1 500 m3/d,礦坑廢水經(jīng)過除氟處理后進(jìn)入廠區(qū)污水檢查井,最終進(jìn)入進(jìn)水泵房泵送至后端生化池進(jìn)行脫氨處理,污水廠處理合計水量約2 000 m3/d。礦坑廢水與廠區(qū)進(jìn)水混合后的設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)如表3 所示。
表3 混合后設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)
根據(jù)上述分析,考慮鈣離子對后端生化和膜設(shè)備的影響,氟離子的去除推薦采用不含鈣離子的除氟劑,氨氮的去除采用生物脫氮。因此礦坑廢水的主要工藝流程為“化學(xué)沉淀除氟+生物脫氮”。
分為前期和后期兩個階段:(1) 前期階段主要為處理設(shè)備尚未采購安裝調(diào)試之前的大比例稀釋的方案;(2) 后期階段主要為處理設(shè)備已安裝并對礦坑廢水進(jìn)行除氟預(yù)處理后與進(jìn)廠廢水混合通過額外補(bǔ)充碳源進(jìn)行脫氮處理的方案。
現(xiàn)狀事故調(diào)節(jié)池和生化池閑置池容分別約為3 000 m3和7 000 m3,總計約1 萬m3的存儲能力。若按日運(yùn)輸量500 t/d 計算,可滿足20 d 的運(yùn)輸儲存量。大比例稀釋的前提條件是要同時滿足F 離子和氨氮均不超標(biāo)。由于實(shí)際污水廠進(jìn)水污染物濃度較低,平均TN=10.5 mg/L,最高TN=15 mg/L。為了保證生化池出水各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)的同時也保證MBR 膜設(shè)備影響降至最低,考慮稀釋后的混合廢水TN≤15 mg/L,F(xiàn)≤1 mg/L。通過計算可知前期階段大比例稀釋的礦坑廢水日摻混量為50~100 m3/d。若考慮摻混稀釋,則污水處理廠現(xiàn)狀閑置池容可滿足22~25 d 的運(yùn)輸儲存量。
后期預(yù)處理規(guī)模按日最大運(yùn)輸量500 t/d 設(shè)計,主要分為除氟預(yù)處理和生化脫氮處理兩部分。預(yù)處理采用投加除氟劑的一體化設(shè)備,出水接入廠區(qū)污水檢查井,匯入進(jìn)水泵房,與進(jìn)廠廢水混合統(tǒng)一進(jìn)行生化脫氮處理。
根據(jù)廠區(qū)實(shí)際情況,利用一組事故調(diào)節(jié)池池和生化池作為調(diào)節(jié)池,新設(shè)潛水排污泵3 臺(每個調(diào)節(jié)池各設(shè)1 臺并庫備1 臺),Q=22 m3/h,H=15 m,N=4.0 kW。新設(shè)1 座一體化設(shè)備,包含混凝沉淀池、加藥系統(tǒng)和污泥脫水系統(tǒng),處理規(guī)模500 m3/d,N=45 kW。污泥脫水系統(tǒng)采用板框壓濾機(jī)將污泥脫水至含水率60%。除氟工藝見圖2。通過投加除氟藥劑(主要有效成分為聚合氯化鋁),與廢水中氟離子形成膠體顆粒,其具有很大的比表面積,帶有正電荷,Zeta 電位高,而氟離子半徑小,電負(fù)性強(qiáng),因此膠體顆粒對氟離子產(chǎn)生強(qiáng)吸附作用,使得Zeta 電位降低,絮體不穩(wěn)定而沉降[5]。除氟劑加藥量約2.4 L/m3。為中和除氟藥劑投加產(chǎn)生的酸度,需投加相應(yīng)量的氫氧化鈉(液體,有效成分20%),加藥量約10~20 L/m3。廢水經(jīng)預(yù)處理后產(chǎn)生的污泥,投加PAM進(jìn)行調(diào)質(zhì),加藥量約0.5 mg/L。經(jīng)板框壓濾處理后產(chǎn)生的60%含水率污泥約450~600 kg/d。
圖2 礦坑廢水除氟工藝流程圖
目前污水廠進(jìn)水COD 濃度約90 mg/L,礦坑廢水與廠區(qū)原進(jìn)水混合后氨氮濃度增大約134%,碳氮比(COD/TN<3)不足,需投加乙酸鈉補(bǔ)充碳源進(jìn)行脫氮。碳源的補(bǔ)充需根據(jù)每日來水量和有機(jī)物濃度動態(tài)調(diào)整,計劃乙酸鈉投加量約200~500 kg/d(液體,有效成分30%)。
通過加藥、反應(yīng)和一體化混凝沉淀設(shè)備以及pH計(pH 值控制在6~9)、氟離子計(F 離子≤1 mg/L)等在線儀表組成除氟預(yù)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動精準(zhǔn)加藥,并建立“福清礦坑廢水凈化系統(tǒng)”實(shí)時在線監(jiān)督運(yùn)行情況。每天礦坑廢水處理量500 m3左右,經(jīng)過除氟處理后的水pH 值在6~8 左右,氟離子濃度小于1 mg/L。
現(xiàn)場處置期間,見圖3,廠區(qū)進(jìn)水COD 濃度為40~60 mg/L,進(jìn)水TN 濃度為9~21 mg/L,進(jìn)水氨氮濃度為8~20 mg/L,與經(jīng)預(yù)處理系統(tǒng)回流的礦坑廢水混合后碳氮比為1~1.5(低碳氮比)。通過在生化池加入一定量的乙酸鈉,使得加入乙酸鈉后的COD 濃度為110~150 mg/L,從而使碳氮比達(dá)到3。經(jīng)過生化處理后,出水氨氮濃度低于2.0 mg/L,去除率達(dá)到97~99%。
圖3 2021 年現(xiàn)場處置期間增大碳氮比及氨氮去除情況
此次礦坑水體受危險廢物污染事件發(fā)生后,福清市迅速啟動了應(yīng)急處置機(jī)制,相關(guān)單位成立了專項(xiàng)調(diào)查小組,組織專家趕赴現(xiàn)場進(jìn)行處置方案的研究,并在各方協(xié)調(diào)配合下確定了合理的處置方案。為有效防控此類危險廢物環(huán)境與安全風(fēng)險,現(xiàn)提出以下措施:
加強(qiáng)對涉危險廢物重大環(huán)境案件查處情況的宣傳,加強(qiáng)危險廢物相關(guān)從業(yè)人員培訓(xùn),提高群眾的危險廢物危害環(huán)境意識,引導(dǎo)群眾參與監(jiān)督。
嚴(yán)格落實(shí)危險廢物污染環(huán)境防治和安全生產(chǎn)法律法規(guī)制度。危險廢物相關(guān)企業(yè)依法及時公開危險廢物污染環(huán)境防治信息,依法依規(guī)投保環(huán)境污染責(zé)任保險。
強(qiáng)化危險廢物環(huán)境執(zhí)法,嚴(yán)厲打擊非法排放、傾倒、收集、貯存、轉(zhuǎn)移、利用、處置危險廢物等環(huán)境違法犯罪行為,實(shí)施生態(tài)環(huán)境損害賠償制度。
(1) 針對受二次鋁灰污染的礦坑廢水的水質(zhì)特點(diǎn)以及承擔(dān)本項(xiàng)目廢水處理的污水廠的工藝特點(diǎn),采用不含鈣離子的聚合氯化鋁進(jìn)行除氟預(yù)處理,再與進(jìn)廠污水混合通過補(bǔ)充碳源進(jìn)行脫氮處理的方案。
(2) 通過新增除氟一體化設(shè)備,采用“化學(xué)沉淀除氟+生物脫氮”對礦坑廢水進(jìn)行處理,結(jié)果表明:氟離子和氨氮的去除效果明顯,處理后的水pH 值在7左右,氟離子濃度小于1 mg/L,氨氮濃度小于5 mg/L,均達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
(3) 發(fā)生危險廢物污染事件后迅速啟動了應(yīng)急處置機(jī)制,成功將廢水達(dá)標(biāo)治理,為防控危險廢物環(huán)境與安全風(fēng)險提供良好的借鑒意義。