朱宏博，梅凱

（南京工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院，南京 211816）

某助劑廠廢水處理站提標(biāo)改造實(shí)例

朱宏博，梅凱

（南京工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院，南京 211816）

針對助劑廠生產(chǎn)廢水原有處理工藝中缺少有效預(yù)處理工藝，及生化池處理負(fù)荷過低等問題，在充分利用原有處理設(shè)施的基礎(chǔ)上，結(jié)合GB 18918—2012《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)的出水要求，對原處理工藝進(jìn)行升級改造，完善預(yù)處理、強(qiáng)化生化處理、增加深度處理。介紹了該工程的背景、原有工藝及問題、改造措施及特點(diǎn)、新增構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)。

助劑廠廢水；改造；預(yù)處理；生化處理；深度處理

1 工程概況

江蘇省某助劑廠主要生產(chǎn)熒光劑、有機(jī)顏料及染料中間體等產(chǎn)品，產(chǎn)品生產(chǎn)加工及副產(chǎn)品回收過程中排放廢水。該廢水水質(zhì)復(fù)雜，色度深，含有苯胺、鄰硝基苯酚、鄰氨基苯酚等有毒物質(zhì)，有機(jī)物含量高且難生物降解，對人類、水體生物及農(nóng)作物危害極大［1－2］。該企業(yè)原有廢水處理站，因年久失修，出水水質(zhì)不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，需對原廢水處理站進(jìn)行改造，改造后出水執(zhí)行GB 18918—2012《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)助劑廠提供的資料，廢水處理站設(shè)計水量為500m3／d。助劑廠廢水設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。

表1 助劑廠廢水設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)Tab.1 Design influent water quality of auxiliary agent production plant

2 工藝流程

2.1 原有工藝流程

助劑廠廢水處理站原有處理工藝如圖1所示。

圖1 原有廢水處理工藝流程Fig.1 Original wastewater treatment process

原有工藝采用氣浮-微電解預(yù)處理、A2O生化處理的工藝。氣浮工藝主要去除膠體等大顆粒懸浮物，利用鐵碳在酸性條件下形成微小原電池的電解作用將水中有機(jī)物開環(huán)、斷鏈，同時提高廢水可生化性［3－4］，繼而進(jìn)入A2O池進(jìn)行生化處理。廢水中鹽類、氨氮及有機(jī)物含量高，僅通過微電解進(jìn)行預(yù)處理無法滿足生化處理要求，有毒物質(zhì)及過高的負(fù)荷使生化系統(tǒng)微生物產(chǎn)生胞外分泌物、甚至失活，產(chǎn)生大量泡沫，生化系統(tǒng)崩潰，出水無法達(dá)標(biāo)排放。

2.2 改造工藝流程

針對原有工藝無有效除氨氮、脫鹽工藝，廢水中含大量難生物降解物質(zhì)等導(dǎo)致出水不能達(dá)標(biāo)的問題，從完善預(yù)處理系統(tǒng)、強(qiáng)化生化系統(tǒng)、增加深度處理系統(tǒng)3個方面，提出了有針對性的改造工藝路線。具體措施如下：

（1）完善預(yù)處理系統(tǒng)。①針對W1廢水高氨氮的特點(diǎn)，采用膜分離工藝將水中氨氮轉(zhuǎn)移至吸收液中，在降低廢水氨氮濃度的同時進(jìn)行資源回收，避免高氨氮對微生物的毒性影響；②企業(yè)在車間內(nèi)對W2廢水進(jìn)行蒸發(fā)處理，脫除廢水中鹽分，避免高鹽影響微生物活性；③增加隔油沉淀池，在廢水流動的過程中，因流速降低，密度小于廢水且粒徑較大的油上浮到水面，密度大于廢水的雜質(zhì)沉于池底；④針對難降解有機(jī)物，在微電解后增加Fenton工藝，通過Fe2＋與H2O2催化產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的·OH，對難降解有機(jī)物進(jìn)行開環(huán)、斷鏈，提高可生化性［5］；⑤增加混凝沉淀池，通過混凝處理去除廢水中懸浮物及前端工藝中的鐵離子。

（2）強(qiáng)化生化系統(tǒng)。①將部分原有厭氧池改造為預(yù)水解池，池中硫酸鹽還原菌（SRB）將硫酸鹽還原為S2－等物質(zhì)，外加Fe2＋形成FeS沉淀，規(guī)避硫化物對微生物的毒性，通過加熱等措施提高硫酸鹽還原效率；②針對廢水有機(jī)物含量高的問題，增加兩級EGSB反應(yīng)器［6－7］，通過串聯(lián)、并聯(lián)2種運(yùn)行模式減輕水質(zhì)、水量變化帶來的沖擊負(fù)荷。

（3）增加深度處理系統(tǒng)。①在好氧池中布置平板膜，將SRT與HRT分離，提高污泥濃度，降低出水SS濃度的同時提升好氧處理負(fù)荷；②增加二氧化氯氧化工藝，氧化生化系統(tǒng)出水中殘留有機(jī)物；③增加多介質(zhì)過濾器和活性炭過濾器，過濾降低出水SS濃度，同時利用活性炭吸附作用保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

改造后工藝流程如圖2所示。

圖2 助劑廠廢水處理站工藝改造流程Fig.2 Modified process flow of wastewater treatment station of auxiliary agent production plant

2.3 改造工藝特點(diǎn)

（1）采用膜法除氨氮技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)吹脫技術(shù)［8］，在堿性條件下根據(jù)膜分離原理使用吸收液回收廢水中氨氮，高效去除氨氮的同時實(shí)現(xiàn)資源回收。

（2）H2O2的不完全反應(yīng)會產(chǎn)生大量泡沫，使用消泡劑等方法效果不理想，F(xiàn)enton池后增設(shè)穩(wěn)定池，通過延長H2O2反應(yīng)時間消除泡沫影響是最簡單有效的方法。

（3）因生化系統(tǒng)中SRB將硫酸鹽還原為硫化物等物質(zhì)時會對微生物產(chǎn)生毒性［9］，增設(shè)預(yù)水解池、使用蒸汽加熱等措施保護(hù)SRB為優(yōu)勢菌種，可提高硫酸鹽還原效率，后經(jīng)外加亞鐵鹽形成FeS沉淀消除硫化物影響。

（4）產(chǎn)品種類、數(shù)量的不確定性導(dǎo)致廢水水質(zhì)、水量波動較大，兩級EGSB反應(yīng)器串、并聯(lián)的靈活運(yùn)行方式可有效緩解沖擊負(fù)荷對生化系統(tǒng)的影響。

（5）好氧池內(nèi)使用先進(jìn)的膜生物反應(yīng)器（MBR）技術(shù)，通過分離SRT和HRT，增加污泥濃度，可提高好氧池污泥負(fù)荷。

3 主要處理構(gòu)筑物和設(shè)備

（1）調(diào)節(jié)罐（W1）。原有。尺寸為Φ 2.30 m× 5.25 m，有效容積為20 m3，1座，PTFE桶裝，HRT為40 h，連續(xù)進(jìn)水間歇出水。設(shè)離心泵2臺，1用1備，流量為1 m3／h，功率為0.55 kW；pH值在線儀1臺；液位傳感器1臺。

（2）絮凝槽。新增。尺寸為1.00 m×0.20 m× 2.40 m，有效容積為0.44 m3，1座，防腐鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，HRT為26 min。設(shè)管式靜態(tài)混合器1臺，DN 25 mm；池底布置穿孔曝氣管，強(qiáng)度為8 L／（m2·s）。PAC投加量為800 mg／L，PAM投加量為70 mg／L。

（3）沉淀池。新增。尺寸為1.00 m×1.00 m× 2.40 m，有效容積為2.0 m3，1座，防腐鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，HRT為2.0h，表面負(fù)荷為1.0m3／（m2·h）。

（4）砂濾罐。新增。尺寸為Φ 1.10 m×3.08 m，1座。設(shè)計參數(shù)：濾速為5～8 m／h，沖洗強(qiáng)度為8 L／（s·m2），時間為15 min；填料高度為2 m。進(jìn)水泵1臺，流量為1 m3／h，功率為0.55 kW，揚(yáng)程為15 m；反沖洗水泵流量為28 m3／h，功率為4 kW，揚(yáng)程為27.4 m。

（5）氨氮分離膜組件。新增。型號為KJ－H4× 28ND，設(shè)計膜通量為0.2 m3／h（0.15 MPa，25℃），6根。進(jìn)水泵2臺，流量為1 m3／h，功率為0.55 kW，揚(yáng)程為15 m；沖洗水泵2臺，流量為1 m3／h，功率為0.55 kW，揚(yáng)程為15 m。

（6）綜合調(diào)節(jié)池。原有。尺寸為19.60 m× 7.24 m×4.00 m，有效容積為500 m3，1座，防腐鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，HRT為24 h。設(shè)推流攪拌器2臺，功率為2.2 kW；提升泵2臺，1用1備，流量為25 m3／h，功率為3 kW；pH在線儀1臺；液位傳感器1臺。

（7）微電解池。原有中和沉淀池改建。尺寸為4.50 m×5.45 m×6.00 m，有效容積為120 m3，1座，防腐鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，HRT為6 h。池底布穿孔曝氣管，強(qiáng)度為8 L／（m2·s）；池中設(shè)承托層，按鐵碳質(zhì)量比為3∶1敷設(shè)形成的2 m厚填料床，控制廢水pH值為3～4。

（8）Fenton池。原有中和沉淀池改建。尺寸為1.50 m×5.45 m×6.00 m，有效容積為40 m3，1座，防腐鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，HRT為2 h。推流攪拌器1臺，功率為0.75 kW；H2O2投加量為4‰，控制廢水pH值為3～4。

（9）穩(wěn)定池。原有中和沉淀池改建。3.00 m× 5.45 m×6.00 m，有效容積為80 m3，1座，防腐鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，HRT約為4 h。推流攪拌器1臺，功率為0.75 kW。

（10）混合槽。新增。尺寸為2.00 m×1.00 m× 2.00 m，有效容積為3.5 m3，1座，防腐鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，HRT為10 min。池底布穿孔曝氣管，強(qiáng)度為10 L／（m2·s）；PAC、PAM的投加量分別為800、70 mg／L。

（11）絮凝池。新增。尺寸為2.00 m×2.00 m× 2.00 m，有效容積為7 m3，1座，防腐鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，HRT為20 min。池底布穿孔曝氣管，強(qiáng)度為5 L／（m2·s）。

（12）沉淀池。原有中和沉淀池改建。尺寸為4.50 m×5.45 m×6.00 m，有效容積為90 m3，防腐鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，HRT約為4.5 h，1座，表面負(fù)荷為0.8 m3／（m2·h）。

（13）預(yù)水解池。原有調(diào)節(jié)池改建。尺寸為8.20 m×9.40 m×6.20 m，有效容積為450 m3，2座，防腐鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。使用蒸汽加熱，保持水溫在45～55℃，OPR在－400～－200 mV內(nèi)；設(shè)推流攪拌器4臺，功率為1.5 kW；ORP在線儀2臺；pH在線儀2臺；溫度表2臺。

（14）亞鐵混合罐。新建。尺寸為Φ 1.50 m× 1.90 m，有效容積為3 m3，1座，PTFE桶裝，HRT約為10 min。氯化亞鐵投加量為2 000 mg／L；設(shè)槳式攪拌器1臺，功率為1.5 kW。

（15）沉淀池。原有熱交換池改建。尺寸為5.45 m×4.90m×6.00m，有效容積為90 m3，1座，防腐鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，HRT約為4.5 h，表面負(fù)荷為0.75 m3／（m2·h）。

（16）EGSB反應(yīng)器。新建。尺寸為Φ 6.00 m× 22.00 m，有效容積為600 m3，4座，反應(yīng)器外敷設(shè)保溫棉保溫。設(shè)計容積負(fù)荷為5.0 kg［CODCr］／（m3· d）；進(jìn)水泵4臺，流量為15 m3／h，功率為4 kW，揚(yáng)程為30 m；循環(huán)泵4臺，流量為50 m3／h，功率為3 kW，揚(yáng)程為12.5 m；pH在線儀4臺；ORP在線儀4臺，控制OPR在－400～－250 mV內(nèi)；溫度傳感器4臺。

（17）水解酸化池。原有厭氧池改建。尺寸為16.60 m×9.30 m×6.00 m，有效容積為880 m3，2座，防腐鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。pH值在線儀2臺；ORP在線儀2臺，控制OPR在－400～－200 mV內(nèi)；推流攪拌器4臺，功率為3 kW。

（18）缺氧池。原有。尺寸為9.30 m×8.00 m× 6.00 m，有效容積為400 m3，2座，防腐鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。pH在線儀2臺；ORP在線儀2臺，控制ORP在－200～200 mV內(nèi)；推流攪拌器2臺，功率為3 kW。

（19）好氧池。原有。尺寸為23.50 m×8.00 m× 6.00 m，有效容積為1 020 m3，2座，DO的質(zhì)量濃度為2 mg／L。設(shè)有穿孔曝氣管，鼓風(fēng)機(jī)2臺，風(fēng)量為5.2 m3／min，風(fēng)壓為58 kPa，功率為7.5 kW；設(shè)膜組件5套，100片／套，膜面積為2 m2，膜通量為0.25 m3／（m2·d），PVDF膜；抽吸泵2臺，流量為15m3／h，吸程為5m，揚(yáng)程為20m，功率為1.5kW。

（20）二氧化氯池。原有中和沉淀池改建。尺寸為5.45 m×5.50 m×6.00 m，有效容積為150 m3，1座。在池底設(shè)穿孔管，二氧化氯發(fā)生器1臺，二氧化氯產(chǎn)量為1 000 g／h。

（21）多介質(zhì)過濾器。新建。尺寸為Φ 1.80 m× 4.30m，1座。設(shè)計參數(shù)：濾速為5～8 m／h，沖洗強(qiáng)度為8 L／（s·m2），時間為15 min；填料高度為3 m。進(jìn)水泵1臺，流量為25 m3／h，功率為3 kW；反沖洗水泵流量為80 m3／h，功率為15 kW，揚(yáng)程為27.5 m。

（22）活性炭過濾器。新建。尺寸為Φ 1.80 m× 4.30 m，1座。設(shè)計參數(shù)：濾速為5～8 m／h，沖洗強(qiáng)度為8 L／（s·m2），時間為15 min；填料高度為3 m。進(jìn)水泵1臺，流量為25 m3／h，功率為3 kW；反沖洗水泵流量為80 m3／h，功率為15 kW，揚(yáng)程為27.5 m。

4 運(yùn)行效果分析

調(diào)試時將原有生化系統(tǒng)污泥重新培養(yǎng)，其中EGSB反應(yīng)器內(nèi)使用顆粒污泥進(jìn)行馴化，采用間歇培養(yǎng)方式，馴化周期為3個月。生化系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，出水pH值為6.5～7.5，CODCr、氨氮和TP的質(zhì)量濃度分別為35～48、3～5、0.23～0.25 mg／L，達(dá)到GB 18918—2012一級A標(biāo)準(zhǔn)的要求。

5 結(jié)語

在助劑廠廢水處理站改造工程中，針對廢水特點(diǎn)及GB 18918—2012一級A標(biāo)準(zhǔn)的出水要求，充分利用現(xiàn)有構(gòu)筑物，改造形成“氨氮分離膜-隔油沉淀池-微電解-Fenton-混凝沉淀”的預(yù)處理工藝、“預(yù)水解-兩級EGSB-水解-AO”的生化處理工藝和“MBR-二氧化氯氧化-砂濾-活性炭吸附”的深度處理工藝，該項(xiàng)目運(yùn)行穩(wěn)定，確保了改造后出水各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

［1］王桂仙，張啟偉.XAD－4樹脂對水相中鄰氨基苯酚的吸附特性研究［J］.麗水學(xué)院學(xué)報，2011，33（2）：21－23.

［2］劉國信，劉清.化工助劑生產(chǎn)廢水綜合處理工程［J］.給水排水，2008，34（2）：59－61.

［3］王毅博，劉永紅，付瑋，等.鐵碳微電解材料在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用研究［J］.工業(yè)用水與廢水，2013，44（6）：5－8.

［4］鄒海明，于群英，謝越，等.Fe／C微電解深度處理綜合染料廢水［J］.工業(yè)水處理，2012，32（10）：16－19.

［5］馬強(qiáng).Fenton試劑在處理難降解工業(yè)有機(jī)廢水中的應(yīng)用［J］.工業(yè)用水與廢水，2008，39（1）：27－30.

［6］梁凱.生物處理技術(shù)在高濃度有機(jī)廢水處理中的研究進(jìn)展［J］.工業(yè)水處理，2011，31（10）：1－5.

［7］顏智勇，胡勇有.有機(jī)負(fù)荷對EGSB處理高濃度有機(jī)廢水的影響［J］.水處理技術(shù)，2007，33（4）：25－27.

［8］李倫，汪宏渭，陸家竑.城鎮(zhèn)高氨氮污水的吹脫除氮試驗(yàn)研究［J］.中國給水排水，2009，22（17）：93－95.

［9］任南琪，王愛杰.厭氧生物技術(shù)原理與應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

Upgrading and reconstruction project of wastewater treatment station of an auxiliary agent production plant

ZHU Hong-bo，MEI Kai
（Urban Construction College,Nanjing University of Technology,Nanjing 211816,China）

In view of the problems existing in the wastewater treatment system of an auxiliary agent production plant such as: lack of effective pretreatment process,low processing load of biochemical pool,and so on,an upgrading and reconstruction project based on the requirement of level A grade 1 in GB 18918—2012 Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Ttreatment Plant was carried out on the premise that the original facilities had been fully used.Through the reconstruction,the pretreatment process was consummated,the biochemical treatment was enhanced and the advanced treatment was supplemented.The background,original process,existing problems,reconstruction measures and features,and design parameters of newly increased structures were introduced.

auxiliary agent; reconstruction; pretreatment; biochemical treatment; advanced treatment

X703.1

B

1009－2455（2016）01－0059－04

朱宏博（1990－），男，山東淄博人，碩士生，研究方向?yàn)樗幚砝碚撆c技術(shù)，（電子信箱）24715648＠qq.com。

2015-10-26（修回稿）