某經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)污水處理廠工程設(shè)計(jì)

林達(dá)， 程平平， 趙詢霞

（湖南博世科環(huán)保科技有限公司， 長沙 410005）

某經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)目前入駐各類企業(yè)30 多家， 包括造紙廠、 食品加工廠、 新材料廠、 飼料廠及學(xué)校等， 園區(qū)大部污水來自造紙廠、 食品加工廠及學(xué)校， 其中以造紙廠污水占比最大， 約為30%。 造紙廠污水經(jīng)企業(yè)內(nèi)部污水站預(yù)處理（采用厭氧-好氧工藝）滿足納管標(biāo)準(zhǔn)后專管排入園區(qū)污水處理廠，其他企業(yè)污水根據(jù)區(qū)域分布經(jīng)片區(qū)集中管道送入園區(qū)污水處理廠。 園區(qū)污水處理廠現(xiàn)狀出水執(zhí)行GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)。 隨著入駐企業(yè)的增多， 現(xiàn)狀污水處理廠處理規(guī)模與排放標(biāo)準(zhǔn)均已不能滿足實(shí)際要求。本次改擴(kuò)建工程采用水解酸化-AAO-高效沉淀-臭氧催化氧化-BAF 工藝， 污水處理廠出水滿足GB 18918—2002 一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)后排放。 本文介紹了改擴(kuò)建工程的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容及運(yùn)行效果。

1 設(shè)計(jì)水量水質(zhì)

某經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)污水處理廠現(xiàn)狀處理規(guī)模為0.5×104m3／d， 本次新增規(guī)模為0.5×104m3／d， 污水處理廠總設(shè)計(jì)規(guī)模達(dá)到1.0×104m3／d。

通過分析相關(guān)企業(yè)排水水質(zhì)數(shù)據(jù)， 結(jié)果表明造紙廠污水中ρ（COD）≤350 mg／L， NH3-N、 TN、TP 濃度均較低； 食品廠污水中ρ（TN）≤60 mg／L，ρ（NH3-N）≤50 mg／L， ρ（COD）≈100 mg／L。 本項(xiàng)目處理的難點(diǎn)在于去除造紙廠排放污水中的COD，減輕其對(duì)污水處理廠運(yùn)行效果的影響， 此類COD主要為少量的酚類、 酯類等化合物［1］。 結(jié)合園區(qū)綜合排水實(shí)際情況［2］， 最終確定污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)， 出水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行GB 18918—2002 一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。 污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如表1 所示。

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

2 污水處理工藝流程

2.1 處理工藝選擇

工業(yè)園區(qū)的污水水質(zhì)主要取決于入駐企業(yè)的產(chǎn)品、 原材料及生產(chǎn)工藝。 常規(guī)的造紙污水深度處理多采用芬頓工藝［3］， 而芬頓工藝藥劑投加過程的操作強(qiáng)度大， 且會(huì)產(chǎn)生較多的化學(xué)污泥。 現(xiàn)狀污水處理廠排放滿足一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)， 未設(shè)置深度處理段。 在污水處理廠運(yùn)行過程中， 當(dāng)上游造紙廠排水出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)， 污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)也隨之波動(dòng)， 影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。 參考工業(yè)園區(qū)污水處理廠常用工藝［4-6］，本項(xiàng)目采用水解酸化-AAO-高效沉淀池-臭氧催化氧化-BAF 工藝處理園區(qū)綜合污水。

2.2 處理工藝流程

考慮到工業(yè)企業(yè)排水中含有難降解有機(jī)物， 在預(yù)處理后段增加水解酸化池， 將難生物降解的大分子物質(zhì)先轉(zhuǎn)化為易于降解的小分子物質(zhì)， 降低后續(xù)AAO 生化池的運(yùn)行負(fù)荷； AAO 生化池去除大部分可降解的有機(jī)物、 NH3-N 及TN 等， 出水經(jīng)高效沉淀池去除剩余TP 及大部分SS 后進(jìn)入臭氧催化氧化池， 在臭氧催化氧化作用下， 污水中難降解有機(jī)物的部分環(huán)或長鏈斷裂， 使大分子物質(zhì)變成小分子物質(zhì)， 再通過BAF 將剩余有機(jī)物去除； 最后出水經(jīng)纖維轉(zhuǎn)盤濾池去除剩余SS， 出水經(jīng)接觸消毒池后達(dá)標(biāo)外排。 污水處理廠工藝流程見圖1。

圖1 污水處理廠工藝流程Fig. 1 Process flow of wastewater treatment plant

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

（1） 中／細(xì)格柵及旋流沉砂池。 設(shè)計(jì)規(guī)模為1.0×104m3／d， 設(shè)4 臺(tái)回轉(zhuǎn)式格柵， 渠寬700 mm，柵條間隙10 mm 與5 mm 各2 臺(tái)， 旋流沉砂器2套， 直徑為2.13 m； 羅茨風(fēng)機(jī)2 臺(tái)， Q ＝1.71 m3／min， H ＝3.92 m， N ＝2.2 kW； 砂水分離器1 臺(tái)。

（2） 調(diào)節(jié)池。 設(shè)計(jì)規(guī)模為1.0×104m3／d， 有效容積為3 200 m3， 平面尺寸為24.6 m×21.1 m， 有效水深為6.2 m， 停留時(shí)間為7.68 h。 設(shè)3 臺(tái)潛水提升泵， 單臺(tái)Q ＝230 m3／h， H ＝20 m， N ＝37 kW。

（3） 水解酸化池。 設(shè)計(jì)規(guī)模為1.0×104m3／d，分2 格， 配套2 臺(tái)直徑2 200 mm 的脈沖式布水器，單格有效容積為1 340 m3， 單格平面尺寸為21.1m×9.1 m， 有效水深為7.0 m， 上升流速為1.08 m／h， 停留時(shí)間為6.4 h。

（4） AAO 生化池。 新建生化池1 座， 設(shè)計(jì)規(guī)模為0.5×104m3／d， 有效容積為3 000 m3， 平面尺寸為31.0 m×16.4 m， 有效水深為5.9 m， 厭氧區(qū)水力停留時(shí)間為1.9 h， 缺氧區(qū)水力停留時(shí)間為4.1 h， 好氧區(qū)水力停留時(shí)間為8.4 h， 總水力停留時(shí)間為14.4 h。 設(shè)計(jì)污泥濃度為4 000 mg／L， 污泥負(fù)荷為0.104 kg［BOD5］／（kg［MLVSS］·d）， 溶解氧質(zhì)量濃度為2 mg／L， 混合液內(nèi)回流比為200%， 污泥回流比為100%。 配置2 臺(tái)沉水內(nèi)回流泵， 單臺(tái)Q ＝420 m3／h， N ＝4.5 kW。

現(xiàn)狀生化池1 座， 設(shè)計(jì)規(guī)模為0.5×104m3／d，有效容積為3 400 m3， 平面尺寸為31.3 m×18.4 m，有效水深為5.9 m， 厭氧區(qū)水力停留時(shí)間為1.84 h，缺氧區(qū)水力停留時(shí)間為4.1 h， 好氧區(qū)水力停留時(shí)間為10.36 h， 總水力停留時(shí)間為16.3 h。 混合液內(nèi)回流比為300%， 污泥回流比為100%。 配置2 臺(tái)沉水內(nèi)回流泵， 單臺(tái)Q ＝720 m3／h， N ＝5 kW。

新舊2 座生化池均采用管式曝氣器， 厭氧區(qū)均配置2 臺(tái)直徑320 mm 高速潛水?dāng)嚢杵鳎?缺氧區(qū)配置2 臺(tái)直徑620 mm 高速潛水?dāng)嚢杵鳎?好氧區(qū)配置2 臺(tái)直徑2 500 mm 低速推流器。 新增3 臺(tái)曝氣風(fēng)機(jī)為2 座生化池供氧， 單臺(tái)Q ＝25 m3／min， P ＝70 kPa， N ＝37 kW。

（5） 二沉池。 新增平流式沉淀池1 座， 設(shè)計(jì)規(guī)模為0.5×104m3／d， 平面尺寸為31.0 m × 10.0 m，有效水深為4.60 m， 表面負(fù)荷為0.67 m3／（m2·h），水平流速為1.26 mm／s， 出水堰水力負(fù)荷為1.65 L／（m·s）。 配1 臺(tái)桁架式刮吸泥機(jī)； 2 臺(tái)污泥回流泵，單臺(tái)Q ＝210 m3／h， H ＝10 m， N ＝11 kW； 2 臺(tái)剩余污泥泵， 單臺(tái)Q ＝20 m3／h， H ＝14 m， N ＝1.5 kW。

現(xiàn)狀平流式沉淀池1 座， 設(shè)計(jì)規(guī)模為0.5×104m3／d， 平面尺寸為31.3 m × 10.0 m， 有效水深為4.60 m， 表面負(fù)荷為0.67 m3／（m2·h）， 水平流速為1.26 mm／s， 出水堰水力負(fù)荷為1.65 L／（m·s）。 配1臺(tái)桁架式刮吸泥機(jī)； 3 臺(tái)污泥回流泵， 單臺(tái)Q ＝110 m3／h， H ＝10 m， N ＝5.5 kW； 2 臺(tái)剩余 污泥泵， 單臺(tái)Q ＝30 m3／h， H ＝12 m， N ＝1.5 kW。

（6） 高效沉淀池。 設(shè)計(jì)規(guī)模為1.0×104m3／d，采用2 組高效沉淀池， 水力停留時(shí)間約89.3 min。單組混合區(qū)平面尺寸為1.35 m×1.35 m， 有效水深為3.4 m， 水力停留時(shí)間為1.8 min； 單組絮凝區(qū)平面尺寸為3.0 m×3.0 m， 有效水深為6.4 m， 水力停留時(shí)間為16.6 min； 單組過渡區(qū)平面尺寸為6.0 m×0.8 m， 有效水深為6.2 m， 水力停留時(shí)間為8.6 min； 單組沉淀區(qū)平面尺寸為6.0 m×6.0 m， 有效水深為6.0 m， 水力停留時(shí)間為62.3 min； 單組斜管區(qū)面積為18.9 m2， 斜管區(qū)表面負(fù)荷為11 m3／（m2·h）。 每組各配套1 臺(tái)直徑為800 mm 混合攪拌器， 1 臺(tái)直徑為1 100 mm 絮凝攪拌器及1 臺(tái)直徑為6 000 mm 污泥濃縮機(jī)。 泵房內(nèi)設(shè)置5 臺(tái)污泥螺桿泵， 2 臺(tái)內(nèi)循環(huán)泵， 2 臺(tái)污泥泵， 1 臺(tái)公共備用，單臺(tái)流量Q ＝8 m3／h， H ＝60 m， N ＝4.0 kW， 設(shè)計(jì)污泥循環(huán)回流系數(shù)為0.04。

（7） 臭氧催化氧化池。 設(shè)計(jì)規(guī)模為1.0 × 104m3／d， 臭氧投加量為25 mg／L， 總水力停留時(shí)間為65.6 min， 平面尺寸為13.1 m×6.0 m， 有效水深為5.8 m， 內(nèi)部裝填36 m3以Al2O3為載體負(fù)載Mn、Fe、 Ce、 Zn 等金屬活性成分的臭氧催化劑。 設(shè)置2 臺(tái)空氣源臭氧發(fā)生器， 單臺(tái)臭氧產(chǎn)量為6 kg／h。

（8） BAF。 設(shè)計(jì)規(guī)模為1.0 × 104m3／d， 分4格， 單格平面尺寸9.0×4.0 m， 有效水深為6.2 m，填料高度為3.5 m， 正常濾速為2.89 m／h， 強(qiáng)制濾速為3.86 m／h。 設(shè)置曝氣風(fēng)機(jī)2 臺(tái)， 單臺(tái)Q ＝12 m3／min， P ＝70 kPa， N ＝22 kW； 反洗風(fēng)機(jī)3 臺(tái)， 2用1 備， 單臺(tái)Q ＝15.44 m3／min， H ＝70 kPa， N ＝37 kW； 反沖洗水泵3 臺(tái)， 2 用1 備， 單臺(tái)Q ＝380 m3／h， H ＝10 m， N ＝18.5 kW。

（9） 纖維轉(zhuǎn)盤濾池。 設(shè)計(jì)規(guī)模為1.0×104m3／d， 分2 組， 每組設(shè)6 個(gè)直徑2 000 mm 的過濾盤片， 設(shè)2 臺(tái)清洗水泵。

（10） 接觸消毒池。 現(xiàn)狀接觸消毒池， 有效容積為216 m3， 平面尺寸為10.0 m × 5.4 m， 有效水深為4.0 m， 水力停留時(shí)間為31.1 min， 設(shè)計(jì)次氯酸鈉投加量為15 mg／L， 液體貯存量按7 d 考慮。

（11） 污泥脫水系統(tǒng)。 設(shè)計(jì)新增2 臺(tái)疊螺式污泥脫水機(jī)替換舊脫水機(jī)， 單臺(tái)處理能力為150 kg［干泥］／h， 利用現(xiàn)狀直徑7 000 mm 污泥濃縮池1座。 經(jīng)脫水的污泥含水率為80%， 貯存在儲(chǔ)泥間后， 定期由污泥車外運(yùn)處置。

（12） 除臭系統(tǒng)。 每組生化池設(shè)置1 套全過程除臭系統(tǒng)， 安裝于缺氧池進(jìn)水側(cè)， 污泥回流量為3%～8%。

4 工藝特點(diǎn)

（1） 針對(duì)工業(yè)園區(qū)污水復(fù)雜多樣、 難生物降解的特點(diǎn)， 在前端設(shè)置水解酸化池。 水解酸化池采用脈沖式布水器， 兼有配水和水力攪拌功能， 使其與池內(nèi)污水充分混合， 微生物與污水中的有機(jī)物充分地接觸反應(yīng)， 污水的可生化性得到提高。

（2） 本項(xiàng)目用地緊張， 設(shè)計(jì)采用了全過程除臭工藝， 投加微生物填料， 在缺氧池中培養(yǎng)出高效除臭微生物， 將含高效除臭微生物的污泥回流于預(yù)處理段， 除臭微生物與水中的惡臭物質(zhì)發(fā)生吸附、 凝聚和生物降解等作用， 使得污水處理廠各構(gòu)筑物惡臭物質(zhì)在水中得到去除， 實(shí)現(xiàn)其全過程控制。

5 工程投資

項(xiàng)目總投資為6 200 萬， 其中污水處理廠直接工程費(fèi)用約為4 585 萬， 噸水處理成本約為2.52 元。

6 工程運(yùn)行效果

該工程目前已進(jìn)入調(diào)試運(yùn)營階段， 出水各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求， 進(jìn)出水水質(zhì)如表2 所示。

表2 污水處理廠實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)Tab. 2 Actual influent and effluent water quality of sewage treatment plant

7 結(jié)語

（1） 某經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)污水處理廠采用預(yù)處理-水解酸化-AAO 生化-高效沉淀-臭氧催化氧化-BAF-纖維轉(zhuǎn)盤濾池-接觸消毒工藝， 處理工業(yè)廢水與生活污水的混合污水， 在進(jìn)水滿足設(shè)計(jì)條件的情況下，整體運(yùn)行效果良好， 出水滿足GB 18918—2002 一級(jí)A 排放標(biāo)準(zhǔn)。

（2） 運(yùn)行過程中為防止催化劑表面污堵影響去除效果， 催化劑填料層應(yīng)考慮設(shè)置沖洗設(shè)施； 臭氧催化氧化與BAF 組合工藝能進(jìn)一步降低污染物指標(biāo)， 可作為部分工業(yè)園區(qū)污水深度處理工藝。

（3） 全過程除臭對(duì)于污水處理廠臭氣控制具有明顯效果， 大大減少了除臭系統(tǒng)的管道及設(shè)備占地面積。