某汽車零部件園區(qū)廢水站改造工程實(shí)例

摘 要：【目的】以某汽車零部件園區(qū)廢水站為例，通過加強(qiáng)車間排水管控和改造廢水處理站，解決排水COD、懸浮物高，氨氮、總磷不穩(wěn)定，超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)大等問題?！痉椒ā繌某恋沓亟Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、布水方式、砂濾池結(jié)構(gòu)、來水情況等多方面對(duì)排水渾濁、COD、懸浮物、氨氮、總磷較高的問題進(jìn)行了詳細(xì)分析。【結(jié)果】改造完成后，排水COD降低了81.50%，懸浮物降低89.69%，氨氮降低62.35%，總磷降低28.51%，大大降低排放風(fēng)險(xiǎn)，確保了達(dá)標(biāo)排放?！窘Y(jié)論】可以將斜管沉淀池從平流進(jìn)水改為豎流中心筒進(jìn)水，使沉淀池布水均勻；將沉淀池承托斜管的矩形橫梁頂部改為梯形，使斜管排泥更加順暢；增加帶反沖洗的砂濾罐，降低酸堿含磷廢水出水懸浮物；加強(qiáng)車間監(jiān)督、嚴(yán)格控制廢水站內(nèi)進(jìn)水污染物濃度等多項(xiàng)措施提升廢水處理效果。

關(guān)鍵詞：改造；布水；沉淀池；中心筒；斜管

中圖分類號(hào)：X734.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2024）15-0110-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.15.024

Example of the Waste Water Station Renovation Project of an Automobile Parts Park

HE Enyun AO Lixin TIAN Pan XIA Jianghong LUO Zhikang

（Southwest Ordnance Chongqing Environmental Protection Research Institute Co.， Ltd.， Chongqing 400042，China）

Abstract： [Purposes] Taking the waste water station of an automobile parts park as an example， by strengthening the drainage pipe control of the workshop and reforming the waste water treatment station， the problems of high COD and suspended solids， unstable ammonia nitrogen and total phosphorus， and high risk of exceeding the standard are solved. [Methods] The problems of turbidity of drainage， high COD， suspended solids， ammonia nitrogen and total phosphorus were analyzed in detail from the aspects of sedimentation tank structure design， water distribution mode， sand filter structure and water inflow. [Findings] After the completion of the transformation， COD， suspended matter， ammonia nitrogen and total phosphorus were reduced by 81.50%， 89.69%， 62.35% and 28.51%， which greatly reduced the discharge risk and ensure that the drainage is up to standard. [Conclusions] The inclined tube sedimentation tank can be changed from the horizontal flow into the vertical flow into the central cylinder， so that the sedimentation tank water distribution is uniform; the top of the rectangular crossbeam of the inclined pipe supported by the sedimentation tank is changed to a trapezoid， so that the sludge discharge of the inclined pipe is smoother; it is suggested to increase the sand filter tank with backwashing to reduce the suspended solids in the effluent of acid-base phosphorus-containing wastewater; measures like strengthening the supervision of the workshop and strictly controlling the concentration of pollutants in the wastewater station should be taken to improve the water treatment effect.

Keywords： renovation; water distribution; sedimentation tank; central cylinder; inclined tube

0 引言

斜管沉淀池利用層流原理，提高了沉淀池的處理能力，縮短了顆粒沉降距離和沉淀時(shí)間，增加了沉淀池的沉淀面積，提高了處理效率，具有去除率高、停留時(shí)間短、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。但在廢水站運(yùn)行中，斜管沉淀池也存在一些弊端，如平流進(jìn)水的長(zhǎng)方形斜管沉淀池存在處理負(fù)荷分配不均，前面污泥負(fù)荷重，斜管易被污泥堵塞甚至在頂部沉積，斜管被壓縮變形，污泥易發(fā)酵，沉淀池水面會(huì)有氣泡冒出并且伴隨大片的浮渣飄起，使出水夾帶大量的顆粒物，造成水質(zhì)惡化［1］。本研究以某汽車零部件園區(qū)廢水站為例，從斜管沉淀池結(jié)構(gòu)布水設(shè)計(jì)、斜管承托橫梁設(shè)計(jì)，砂濾池結(jié)構(gòu)，園區(qū)排水狀況等多方面分析其水質(zhì)惡化的原因，根據(jù)廢水處理工程設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，通過對(duì)廢水站沉淀池、砂濾池等裝置進(jìn)行改造，加強(qiáng)園區(qū)管理等措施解決排水懸浮物、COD高，氨氮、總磷不穩(wěn)定等問題。

1 工程概況

1.1 廢水站進(jìn)出水水質(zhì)

某汽車零部件產(chǎn)業(yè)園，主要生產(chǎn)減震器，變速器、汽車電控系統(tǒng)等。生產(chǎn)過程主要產(chǎn)生三類廢水，即乳化液廢水、含漆廢水、酸堿含磷廢水。設(shè)計(jì)處理能力為乳化液廢水5 m3/h、含漆廢水15 m3/h、酸堿含磷廢水45 m3/h。年實(shí)際產(chǎn)生廢水總量約15萬m3，其中酸堿含磷廢水約10萬t/年，園區(qū)共用一個(gè)工業(yè)廢水處理站。主要污染因子為COD、氨氮、總磷、懸浮物、pH，酸堿含磷廢水進(jìn)站濃度要求為COD≤500 mg/L、2≤pH≤12、總磷≤300 mg/L、氨氮≤45 mg/L，該廢水站執(zhí)行《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 31962—2015），主要污染因子及排放限值見表1。

1.2 廢水處理工藝

采用酸堿含磷廢水采用氯化鈣除磷+混凝沉淀+ 過濾的方法處理。酸堿含磷廢水通過園區(qū)管網(wǎng)進(jìn)入廢水處理站格柵池，去除水中大體積雜質(zhì)，然后進(jìn)入隔油池去除表面浮油，隨后進(jìn)入調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池容積較大，廢水在調(diào)節(jié)池內(nèi)均勻混合，通過提升泵將廢水從調(diào)節(jié)池提升到pH調(diào)節(jié)池，加酸或堿調(diào)節(jié)pH至10左右后進(jìn)入除磷池，在除磷池加入氯化鈣，氯化鈣與磷酸鹽生成羥基磷酸鈣等沉淀物［2］，再依次進(jìn)入混凝池、絮凝池，分別加入聚合氯化鋁（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）讓產(chǎn)生的羥基磷酸鈣和其他懸浮物充分混凝、絮凝反應(yīng)后進(jìn)入斜管沉淀池［3-4］，污泥通過斜管沉淀池底部排泥泵排出，上清液溢流進(jìn)入砂濾池，濾液進(jìn)入pH回調(diào)池，加硫酸將pH調(diào)到6～9后進(jìn)入酸堿含磷廢水清水池，最終排放。該廢水處理站安裝了COD、氨氮、總磷自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)，采樣泵從排放渠取樣，每2 h檢測(cè)一次。

2 工藝設(shè)計(jì)問題探討

2.1 沉淀池布水不均、出水渾濁

因斜管沉淀池較大、底部分為四個(gè)污泥斗排泥，為前二后二分布。采用平流進(jìn)水，左、右、后三面出水堰出水，斜管承重橫梁下沿與泥斗上沿之間的區(qū)域?yàn)橛行Р妓畢^(qū)，一般不低于50 cm，而此斜管沉淀池有效布水區(qū)高度僅為10 cm，造成從絮凝池來的泥水混合物從布水區(qū)跨過污泥斗上沿進(jìn)入沉淀池后半部分較困難，進(jìn)而造成前面兩個(gè)污泥斗上方斜管水力負(fù)荷過重，沉淀效果不佳，出水渾濁。而跨過前兩個(gè)污泥斗后進(jìn)入后兩個(gè)污泥斗區(qū)域的泥水混合物大大減少，后端污泥斗上方斜管水力負(fù)荷過小，沒有充分發(fā)揮其截流沉降功能，造成沉淀池總體排水渾濁，懸浮物高。

2.2 砂濾池未設(shè)計(jì)反沖洗、無過濾效果

沉淀池出水自流進(jìn)入砂濾池，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查情況及設(shè)計(jì)資料，該砂濾池的設(shè)計(jì)過濾水頭僅為0.2 m，砂濾池內(nèi)雜質(zhì)較多，砂濾池堵塞，進(jìn)水無法正常通過濾料。該砂濾池也未設(shè)置反沖洗系統(tǒng)，運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)積累的雜質(zhì)越多，運(yùn)行一段時(shí)間后，不僅不能起到過濾懸浮物的效果，反而會(huì)將存積的雜質(zhì)帶出，造成排水渾濁。2023年9月1日至10日在線監(jiān)測(cè)記錄的總排口COD、懸浮物濃度如圖1所示。由圖1可知，其平均值達(dá)到108.55 mg/L，9月5日達(dá)到151.91 mg/L，雖距離排放標(biāo)準(zhǔn)400 mg/L仍有較大距離，但排水渾濁觀感差，有較大提升空間，且經(jīng)常存在被污染源在線監(jiān)測(cè)采樣泵吸進(jìn)監(jiān)測(cè)設(shè)備中，造成在線監(jiān)測(cè)設(shè)備故障和污染因子超標(biāo)的情況。

2.3 沉淀池橫梁過寬、污泥存積發(fā)酵上浮

沉淀池橫梁過寬，超過30 cm，而斜管孔徑僅5 cm，橫梁水平面積過大，有效沉淀面積減少，截留效率降低，橫梁頂部區(qū)域斜管沉淀污泥無法及時(shí)排出，造成斜管內(nèi)及斜管上面污泥堆積，因酸堿含磷廢水污泥中含有表面活性劑、油質(zhì)等有機(jī)物，斜管中部分污泥長(zhǎng)期排不出去，污泥發(fā)生厭氧反應(yīng)，發(fā)酵發(fā)黑產(chǎn)甲烷等揮發(fā)性氣體造成污泥膨脹上浮［5-6］，因發(fā)酵污泥疏松多孔，比表面積很大，吸附了大量的氨氮、有機(jī)物等雜質(zhì)［7-9］，污泥發(fā)酵后蓬松上浮，在水中散開，污泥中吸附的磷和氨氮等雜質(zhì)，氨氮釋放到沉淀池廢水中，造成排水總磷、氨氮明顯升高， 2023年9月1日至10日在線監(jiān)測(cè)記錄的總排口氨氮、總磷濃度如圖2所示。由圖2可知，總排口COD氨氮長(zhǎng)期處于4 mg/L以下，9月5日沉淀池翻泥嚴(yán)重，總磷、氨氮明顯升高，總磷超過排放標(biāo)準(zhǔn)8 mg/L，9月6日將斜管排空，用高壓水槍對(duì)斜管沉淀池進(jìn)行徹底清洗，氨氮、總磷濃度才逐漸恢復(fù)正常。

2.4 園區(qū)混排、排水COD有超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)

廢水站涉及多家工廠來水，部分工廠車間老舊，跑冒滴漏嚴(yán)重，管網(wǎng)混雜，未嚴(yán)格按照?qǐng)@區(qū)要求分類排放廢水，存在廢水混排的情況，造成酸堿含磷廢水進(jìn)站COD濃度高，超過設(shè)計(jì)要求500 mg/L。因酸堿含磷廢水處理系統(tǒng)無生化處理工藝，無法有效降解水中的有機(jī)物，對(duì)COD的去除能力十分有限，當(dāng)來水COD含量過高時(shí)，排水就會(huì)出現(xiàn)超標(biāo)情況。由圖1可以看出，總排口排水COD長(zhǎng)期處于400 mg/L左右，總排口連續(xù)10天COD每天最大值的平均值為420.4 3mg/L，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)500 mg/L，在9月6日甚至出現(xiàn)了總排口COD超排放標(biāo)準(zhǔn)的情況，存在較大排放風(fēng)險(xiǎn)。

3 解決方案及改造措施

3.1 沉淀池改為豎流進(jìn)水、布水更均勻

將現(xiàn)廢水處理系統(tǒng)平流進(jìn)水改為豎流式中心筒進(jìn)水（如圖3所示），每個(gè)污泥斗中心正上方安裝一個(gè)中心筒，中心筒為直徑為450 mm的圓形不銹鋼筒［10］，系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為45 m3/h，其他指標(biāo)計(jì)算為式（1）。

[Q=πD24*4*v=45 m3/h] （1）

式中：D為中心筒內(nèi)徑、v為中心筒流速。經(jīng)計(jì)算v=19.66 mm/s 滿足《廢水污染控制技術(shù)手冊(cè)》中豎流沉淀池中心筒流速不大于30 mm/s的要求。桶長(zhǎng)3 000 mm，桶底部安裝反射板，將沉淀池與沉淀進(jìn)水緩沖槽中間的隔墻開孔，用300 mm管道直接將絮凝池出水接至沉淀池，用200 mm支管將水引至各中心筒上方，各支管末端安裝一個(gè)閘閥以調(diào)節(jié)各中心筒進(jìn)水量均勻，解決沉淀池負(fù)荷前端重后端輕的問題［10］。

3.2 橫梁頂部梯形找坡、避免斜管排泥不暢

在沉淀池混凝土橫梁上用混凝土做梯形找坡［11］，梯形上底約5 cm，梯形找坡上面鋪鋼筋網(wǎng)承托斜管，將斜管安裝在梯形頂部的鋼筋網(wǎng)上，斜管內(nèi)的截留污泥通過梯形斜面滑入污泥斗，避免其在污泥斜管內(nèi)長(zhǎng)期堵塞發(fā)酵。

3.3 加強(qiáng)車間監(jiān)督、確保廢水站進(jìn)水達(dá)標(biāo)

3.3.1 園區(qū)工廠管網(wǎng)改造、嚴(yán)格分類收集排水。由園區(qū)管理單位牽頭，組織廢水站、園區(qū)各工廠代表組成廢水混排排查整改小組，對(duì)園區(qū)各工廠車間及園區(qū)收集管網(wǎng)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，對(duì)跑冒滴漏、收集管網(wǎng)布置不合理影響廢水收集的提出整改方案，并下達(dá)整改通知書，限期整改［12］。

3.3.2 建立高濃度排水監(jiān)督處罰機(jī)制。建立園區(qū)車間廢水排放監(jiān)督機(jī)制［13］，對(duì)園區(qū)內(nèi)超濃度排放的企業(yè)，增收超濃度排污費(fèi)。對(duì)于確因生產(chǎn)需要，倒槽等原因需要排放較高濃度的酸堿含磷廢水進(jìn)入廢水站，工廠提前報(bào)備，經(jīng)廢水站人員到車間核實(shí)處理量和濃度，廢水站做好接收準(zhǔn)備后再排放到廢水站。

在廢水站酸堿含磷廢水進(jìn)口安裝COD在線監(jiān)測(cè)儀器，每2 h自動(dòng)檢測(cè)一次，出現(xiàn)COD超過500 mg/L，自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，廢水站和園區(qū)管理單位立即對(duì)各工廠匯入主管道的酸堿含磷廢水支管進(jìn)行采樣化驗(yàn)、留樣，找出高COD酸堿含磷廢水的來源，為增收超濃度排污費(fèi)提供依據(jù)。

3.4 酸堿含磷廢水進(jìn)入生化系統(tǒng)、進(jìn)一步去除COD

因酸堿含磷廢水調(diào)節(jié)池位置較高，在酸堿含磷廢水清水池安裝三通及旁路系統(tǒng)，并安裝切換閥門，將清水池的酸堿含磷廢水通過旁路連接到綜合池，加強(qiáng)酸堿含磷廢水清水池COD檢測(cè)。當(dāng)檢測(cè)的清水池COD低于400 mg/L（排放標(biāo)準(zhǔn)的80%），直接從清水池排放到總排口，當(dāng)檢測(cè)到COD高于400 mg/L，打開進(jìn)綜合池的切換閥，將酸堿含磷廢水轉(zhuǎn)入綜合池，與預(yù)處理后的含漆廢水、乳化液廢水混合后提升進(jìn)入生化系統(tǒng)水解酸化池、再進(jìn)入好氧池進(jìn)一步降解COD、氨氮，確保達(dá)標(biāo)排放，改造后工藝流程如圖4所示。

4 改造效果

斜管沉淀池改為中心筒進(jìn)水后，沉淀池布水均勻，解決了沉淀池負(fù)荷前重后輕的問題，溢流堰出水明顯改善。通過新建砂濾罐過濾后，排水懸浮物大大減少，出水清澈見底。沉淀池橫梁改造后，斜管污泥排放順暢，不再出現(xiàn)斜管堵塞，污泥發(fā)酵上浮的情況。

園區(qū)對(duì)工廠車間管網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)督整改，對(duì)園區(qū)實(shí)行監(jiān)督排放以后，廢水站來水分類情況明顯好轉(zhuǎn)，酸堿含磷廢水進(jìn)廢水站COD長(zhǎng)期處在300 mg/L以下，因車間倒槽等高濃度酸堿含磷廢水集中排放時(shí)，工廠提前告知廢水站，廢水站提前做好水量、水質(zhì)調(diào)配，將酸堿含磷廢水排放閥門切換到綜合池，將處理后的酸堿含磷廢水轉(zhuǎn)入生化系統(tǒng)后，COD大大降低。

整改完成后，總磷、氨氮、COD、懸浮物均穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。2023年10月11日至20日每天在線監(jiān)測(cè)記錄的排放COD和懸浮物數(shù)據(jù)每日最大值如圖5所示。COD的平均值為77.37 mg/L，與改造前418.27 mg/L相比明顯降低，降低率為81.50%，懸浮物的平均值為11.00 mg/L與改造前106.72 mg/L相比降低89.69%，氨氮總磷也有大幅度降低，氨氮降低62.35%，總磷降低28.51%。

5 結(jié)論

本研究通過對(duì)某汽車零部件園區(qū)廢水設(shè)施進(jìn)行改造，結(jié)論如下。設(shè)置多個(gè)泥斗且串聯(lián)布置的斜管沉淀池，不宜采用平流進(jìn)水，宜采用中心筒豎流進(jìn)水，避免沉降負(fù)荷不均；斜管沉淀池斜管底部橫梁在滿足力學(xué)要求的前提下頂面盡可能窄，設(shè)計(jì)成梯形，減少斜管排泥阻力，防止污泥堵塞斜管；砂濾池必須設(shè)置反沖洗裝置，否則會(huì)越來越堵塞，且運(yùn)行一段時(shí)間后就起不到過濾懸浮物的作用。加強(qiáng)園區(qū)排水管控、工廠廢水分類收集排放到廢水站，是廢水站高效運(yùn)行、達(dá)標(biāo)排放的必要條件，當(dāng)酸堿含磷廢水來水COD、氨氮濃度較高時(shí)，將其引入生化處理系統(tǒng)進(jìn)一步處理，是確保達(dá)標(biāo)排放的有效措施。

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