某印染工業(yè)園區(qū)廢水處理工程實例

穆文華

（山東省環(huán)保產(chǎn)業(yè)投資發(fā)展有限公司， 濟南 250000）

工業(yè)化的快速發(fā)展加劇了生態(tài)環(huán)境的惡化。 工業(yè)園區(qū)是國家或地方政府根據(jù)經(jīng)濟發(fā)展需求， 通過行政手段劃定一塊區(qū)域， 聚集各種生產(chǎn)要素， 在一定空間范圍內(nèi)進行科學(xué)整合， 提高工業(yè)化的集約程度， 優(yōu)化功能布局的協(xié)作生產(chǎn)區(qū)［1］。 工業(yè)園區(qū)一般需要配套建設(shè)污水處理廠， 集中收集處理入園企業(yè)排放的污水， 處理達標(biāo)后排放。 本文介紹了某工業(yè)園區(qū)配套污水處理廠的設(shè)計及運行情況， 以期為同類型工業(yè)園區(qū)廢水處理提供參考。

1 工程概況

某工業(yè)園區(qū)污水處理廠是當(dāng)?shù)馗咝录夹g(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)配套建設(shè)的污水處理廠， 主要處理上游印染企業(yè)等工業(yè)廢水及少量生活污水。 該園區(qū)企業(yè)類型多樣， 主要包括印染企業(yè)、 熱電廠、 生物科技公司、醫(yī)藥公司等， 其中印染企業(yè)為園區(qū)排水大戶， 印染廢水占總廢水排放量的50% 左右。 來水具有可生化性差、 鹽分高、 氯離子濃度高等特點（≥2 000 mg／L）， 屬于較難生化處理的廢水。 由于上游企業(yè)的生產(chǎn)廢水預(yù)處理后無法直接達標(biāo)排放， 因此園區(qū)配套建設(shè)污水處理廠將污水進行集中處理， 設(shè)計采用預(yù)處理-水解-AO 生化處理-芬頓高級氧化-中和脫氣-絮凝沉淀-砂濾-消毒組合工藝， 處理后出水達到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A 標(biāo)準(zhǔn)后外排。 本文介紹了該污水處理廠的廢水來源、 水質(zhì)特點、 處理工藝、 主要構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)、 工程運行效果。

2 設(shè)計水質(zhì)及水量

本項目設(shè)計處理規(guī)模為3 萬t／d， 24 h 連續(xù)運行， 廢水經(jīng)處理后達到GB 18918—2002 一級A 標(biāo)準(zhǔn)后外排。 設(shè)計進出水水質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計進出水水質(zhì)Tab. 1 Design influent and effluent water quality

從設(shè)計進水水質(zhì)來看， B／C 值較低， 可生化性較差； 氮、 磷含量相對較高， 水中懸浮物含量較高。 此外， 園區(qū)入駐企業(yè)類型多樣， 存在后期入駐企業(yè)類型變化導(dǎo)致水質(zhì)波動的風(fēng)險， 上述因素需在設(shè)計時充分考慮。

3 污水處理工藝

3.1 處理工藝選擇

對于工業(yè)園區(qū)廢水， 根據(jù)上游企業(yè)的性質(zhì)和水質(zhì)特點， 在污水處理工藝選擇上有一定的多樣性。目前國內(nèi)相近的污水項目， 一般采用預(yù)處理-生化處理-深度處理的組合工藝。 預(yù)處理方法除采用粗、細(xì)格柵對進水的懸浮物進行初步去除外， 有些項目會采用水解或臭氧預(yù)氧化來增強廢水的可生化性。生化處理工藝可采用AO、 AAO、 CASS、 氧化溝、MBR 等； 深度處理工藝可選擇混凝沉淀、 BAF、臭氧高級氧化、 芬頓高級氧化等。 如岳利濤等［2］在某工業(yè)園區(qū)污水處理廠升級改造工程中采用了水解酸化-MBR-臭氧催化氧化組合工藝； 盧珊珊等［3］采用水解酸化-CASS-高效沉淀池-臭氧催化氧化-BAF 工藝處理某化工園區(qū)廢水， 處理后出水可達到一級A 排放標(biāo)準(zhǔn)； 張云輝［4］在某化工園區(qū)污水廠提標(biāo)改造中采用臭氧氧化-Flopac 生物濾池組合工藝， 處理后出水水質(zhì)穩(wěn)定， 達到DB31／ 199—2009 一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

本項目印染廢水占比較大， 成分復(fù)雜， B／C低， 可生化性較差， 故在設(shè)計中設(shè)置水解池提高廢水可生化性［5-6］。 經(jīng)生化處理后可被生物降解的有機物已基本分解完全， 剩下的難降解有機物需通過高級氧化手段去除， 考慮到臭氧氧化工藝的處理效果受水質(zhì)波動的影響較大， 芬頓工藝抗沖擊能力相對較好， 故選用芬頓高級氧化工藝。 芬頓工藝產(chǎn)泥量較大， 應(yīng)充分考慮污泥的沉淀及去除， 在芬頓單元后段設(shè)置砂濾過濾單元， 可更好地保障出水SS等指標(biāo)穩(wěn)定達標(biāo)。 基于以上分析， 本項目采用預(yù)處理-水解-生化處理-芬頓高級氧化-中和脫氣-絮凝沉淀-砂濾-消毒組合工藝， 該工藝具有抗沖擊及抗水質(zhì)波動能力強、 處理效果好、 運行穩(wěn)定、 處理成本相對較低等優(yōu)點。

3.2 處理工藝流程

該園區(qū)廢水處理工藝流程如圖1 所示。

圖1 工藝流程Fig. 1 Process flow

廢水經(jīng)園區(qū)污水收集管網(wǎng)進入污水處理廠預(yù)處理單元及調(diào)節(jié)池， 去除大的懸浮物后通過泵提升至水解池。 廢水經(jīng)水解后進入AO 生化池去除有機物及脫氮除磷。 經(jīng)二沉池泥水分離后， 上清液提升至芬頓氧化塔， 并投加酸、 Fe2＋及H2O2進行反應(yīng)， 利用芬頓反應(yīng)產(chǎn)生的·OH 氧化去除難降解有機物［7］，在中和脫氣池脫氣并調(diào)節(jié)pH 值后， 廢水自流至絮凝沉淀池， 投加聚丙烯酰胺（PAM）形成大顆粒礬花進行泥水分離［8］。 上清液流至連續(xù)流砂濾池過濾，進一步去除SS。 最后在接觸消毒池投加次氯酸鈉進行消毒后達標(biāo)排放。

二沉池設(shè)排泥及污泥回流， 回流污泥至生化池， 以及回流硝酸鹽至厭氧池進行脫氮［9］； 剩余污泥通過污泥泵輸送至生化污泥濃縮池濃縮； 芬頓后的絮凝沉淀池產(chǎn)生的主要是物化污泥［10］， 該工藝段產(chǎn)生的污泥排入物化污泥濃縮池。 提高污泥含固量后， 通過專用污泥泵打入高壓隔膜壓濾機進行污泥脫水， 泥餅含水率降至60% 以下后， 由有資質(zhì)單位外運并進行無害化處置。

3.3 設(shè)計特點

本項目設(shè)計調(diào)節(jié)池均勻水質(zhì)， 減少水質(zhì)波動對系統(tǒng)的沖擊。 設(shè)置水解池提高廢水可生化性。 選用芬頓高級氧化去除難降解有機物， 芬頓后設(shè)置過濾單元保障出水水質(zhì)。 其中， 水解酸化的機理是利用厭氧微生物的吸附、 降解及胞外酶等作用， 將大分子有機物水解成小分子有機物， 小分子有機物在酸化菌的作用下， 轉(zhuǎn)化成揮發(fā)性脂肪酸。 在這一過程中， 不溶性有機物轉(zhuǎn)化為溶解性有機物， 難生物降解的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)換成易生物降解的小分子物質(zhì)，從而提高廢水的可生化性。 芬頓反應(yīng)的機理是利用產(chǎn)生的·OH 氧化去除難降解有機物。

4 主要構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)及設(shè)備配置

（1） 粗格柵及進水泵房。 半地下鋼砼結(jié)構(gòu)， 格柵渠平面尺寸為5.30 m × 3.65 m， 有效 水深1.00 m， 1 座2 格， 配回轉(zhuǎn)式粗格柵（柵距15 mm）2 套，皮帶輸送機1 套； 進水泵房平面尺寸9.00 m×7.00 m， 有效水深3.00 m， 1 座， 配廢水提升泵3 臺（2用1 備）， Q ＝700 m3／h， H ＝19 m， N ＝55 kW， 含耦合裝置； 超聲波液位計1 套。 控制方式為手動／遠程， 遠程時由液位控制。

（2） 細(xì)格柵及曝氣沉砂池。 地上鋼砼結(jié)構(gòu)， 細(xì)格 柵 渠 平 面 尺 寸 為11.45 m × 4.00 m， 有 效 水 深1.20 m， 1 座2 格， 配轉(zhuǎn)鼓細(xì)格柵（柵距5 mm） 2套； 曝氣沉砂池平面尺寸為12.85 m×6.00 m， 有效水深5.00 m， 1 座2 組， 配桁車式吸砂機1 套，砂水分離器（處理量Q ＝17 L／s）1 套， 羅茨鼓風(fēng)機2 臺（1 用1 備）， Q ＝2.99 m3／min， P ＝34.3 kPa， N ＝3 kW。

（3） 調(diào)節(jié)池。 半地下鋼砼結(jié)構(gòu)， 1 座， 平面尺寸為43.20 m×36.80 m， 有效水深5.5 m， HRT 為6.9 h。 配提升泵3 臺（2 用1 備）， Q ＝650 m3／h， H ＝16 m， N ＝45 kW， 含耦合裝置； 超聲波液位計1套。 控制方式為手動／遠程， 遠程時由液位控制。

（4） 水解池。 地上鋼砼結(jié)構(gòu)， 1 座， 分2 組，平面尺寸為45.30 m × 36.6 m， 有效水深5.00 m，HRT 為6.6 h。 配 中 速 潛 水 推 流 器20 臺（N ＝3.0 kW）， 在線ORP 儀2 臺。 完全混合式， 污泥濃度為4 000 ～6 000 mg／L， 二沉池剩余污泥回流分支路至水解池， 根據(jù)污泥濃度不定期補充。

（5） AO 生化池。 地上鋼砼結(jié)構(gòu)， 1 座， 分2組。 平面尺寸為61.40 m×50.00 m， 有效水深5.50 m， 污泥濃度為4 000 ～6 000 mg／L， 厭氧區(qū)HRT 為3.5 h， 溶解氧質(zhì)量濃度控制低于0.3 mg／L， 配潛水推流器8 臺（N ＝5.0 kW）， 在線ORP 儀2 臺； 好氧池HRT 為10 h， BOD5負(fù)荷為0.09 kg［BOD5］／（kg［MLSS］·d）， 控制溶解氧質(zhì)量濃度為2 ～4 mg／L，底部布設(shè)微孔曝氣盤， 配在線DO 儀2 臺， 在線污泥濃度計2 臺， 配套離心鼓風(fēng)機3 臺（2 用1 備），Q ＝150 m3／min， P ＝78.5 kPa， N ＝250 kW。 內(nèi)回流泵， 6 臺， Q ＝180 L／s， H ＝0.5 m， N ＝4.0 kW，回流比控制在200%～300%。

（6） 二沉池及污泥回流泵房。 半地上鋼砼結(jié)構(gòu)， 二沉池單座直徑為32 m， 2 座， 表面負(fù)荷q ＝0.78 m3／（m2·h）。 配全橋式周邊傳動刮泥機2 套；（D ＝32 m， n ＝3 ～4 r／min， N ＝0.75 kW×2）污泥回流泵3 臺（2 用1 備）， Q ＝600 m3／h， H ＝15 m， N ＝45 kW 剩余污泥泵2 臺（1 用1 備）， Q ＝100 m3／h，H ＝15 m， N ＝7.5 kW。

（7） 芬頓氧化塔。 地上碳鋼襯塑結(jié)構(gòu)， 4 組，D ＝3.5 m， H ＝16.2 m， 單塔過水能力為7 500 m3／d。配 循 環(huán) 泵4 臺（Q ＝500 m3／h， H ＝19 m， N ＝45 kW）， 酸、 Fe2＋、 H2O2加藥系統(tǒng)各1 套， 加酸調(diào)節(jié)pH 值至3 ～4， H2O2及Fe2＋按物質(zhì)的量比為1 ∶2 ～1 ∶5 投加， 反應(yīng)時間為30 min。

（8） 中和脫氣池。 半地上鋼砼結(jié)構(gòu)， 1 座， 分2 組， 平面尺寸為21.40 m × 15.40 m， 有效水深6.00 m， HRT 為1.5 h。 底部布設(shè)微孔曝氣盤攪拌，石灰投加系統(tǒng)1 套， 回調(diào)pH 值至7 左右。

（9） 絮凝沉淀池。 半地上鋼砼結(jié)構(gòu)， 1 座， 分2 組。 絮凝區(qū)尺寸為21.40 m × 3.75 m， 有效水深6.90 m， 絮凝時間為26.5 min； 沉淀區(qū)尺寸為45.10 m×21.40 m， 有效水深4.00 m， 平流式， 表面負(fù)荷q ＝1.29 m3／（m2·h）。 配PAM 加藥系統(tǒng)1 套， 桁車式刮吸泥機2 套。

（10） 連續(xù)流砂濾池。 半地上鋼砼結(jié)構(gòu)， 1 座，平面尺寸為13.00 m × 21.50 m， 有效水深5.70 m，HRT 為1.2 h。 配連續(xù)流砂濾組器32 套， 單套過濾面積6 m2， 砂床有效高度2 m， 空壓機系統(tǒng)1 套。

（11） 消毒池。 半地上鋼砼結(jié)構(gòu)， 1 座， 平面尺寸為12.30 m×20.00 m， 有效水深4.00 m， 反應(yīng)時間為47 min。 配次氯酸鈉儲罐及加藥系統(tǒng)1 套，有效氯投加量為5 mg／L。

5 運行效果

本工程于2019 年竣工驗收并投入商業(yè)運營，已穩(wěn)定運行至今， 日均處理規(guī)模為2.5 萬t／d， 實際進出水水質(zhì)指標(biāo)在線檢測及水廠化驗室測定結(jié)果（年平均值）如表2 所示。 由運行數(shù)據(jù)可知， 實際進水水質(zhì)比設(shè)計進水水質(zhì)偏低， 該工藝運行效果良好， 可穩(wěn)定達到一級A 排放標(biāo)準(zhǔn)。

表2 實際進出水水質(zhì)Tab. 2 Actual influent and effluent water quality

6 技術(shù)經(jīng)濟分析

本項目工程投資約1.8 億元， 噸水處理直接成本約1.95 元（包括電費、 藥劑費， 不含人工、 污泥處置費及財務(wù)費用等）。

7 結(jié)語

（1） 針對某印染工業(yè)園區(qū)廢水， 采用預(yù)處理-水解-AO 生化處理-芬頓高級氧化-中和脫氣-絮凝沉淀-砂濾-消毒組合工藝， 處理后出水可穩(wěn)定達到GB 18918—2002 中一級A 標(biāo)準(zhǔn)。

（2） 建議在類似項目設(shè)計中設(shè)置水解池以提高廢水可生化性。 對于印染廢水占比較大的污水， 需設(shè)置芬頓等高級氧化單元保障出水穩(wěn)定達到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)； 芬頓單元產(chǎn)泥量較大， 應(yīng)充分考慮污泥的沉淀及去除。 中和脫氣池曝氣攪拌建議選用可提升式旋流曝氣器降低污堵風(fēng)險， 方便檢修。 此外，在芬頓單元后段設(shè)置砂濾等過濾單元， 可更好地保障出水SS 等指標(biāo)穩(wěn)定達標(biāo)。