李赟澤， 馬立志， 郭超， 張華雷， 張京南

（江蘇通用環(huán)境工程有限公司， 江蘇 宜興 214200）

隨著國家環(huán)保政策日趨嚴(yán)格， 廢水排放要求越來越高， 尤其化工園區(qū)是環(huán)?？刂频闹攸c區(qū)域。 根據(jù)2018 年6 月江蘇省發(fā)布《全省沿?；@區(qū)（集中區(qū)）整治工作方案》的要求， 南通、 連云港、 鹽城3 市所有化工園區(qū)應(yīng)全面建成集中式廢水處理配套管網(wǎng)， 化工園區(qū)污水處理廠主要污染物排放執(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A 標(biāo)準(zhǔn)。 化工園區(qū)污水存在水量、 水質(zhì)波動大， 污染物成分復(fù)雜， 難降解等特點， 是廢水處理的難點， 目前部分化工園區(qū)污水處理廠的工藝路線和設(shè)計參數(shù)仍沿襲市政污水處理思路， 廢水水質(zhì)無法滿足更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)要求［1－2］， 需進行提標(biāo)改造。 本文以江蘇省某化工園區(qū)污水處理廠為例， 對提標(biāo)改造思路、 工藝選擇、 主要處理單元設(shè)計參數(shù)、運行效果、 投資及運行成本進行分析， 以期為同類化工園區(qū)污水處理廠的提標(biāo)改造提供工程經(jīng)驗。

1 污水處理廠現(xiàn)狀

污水處理廠接管廢水為園區(qū)內(nèi)19 家企業(yè)排放的生產(chǎn)廢水， 其中4 家為印染企業(yè)廢水， 廢水量約占70%， 其余為醫(yī)藥食品化工類企業(yè)廢水， 廢水量約占30%， 印染企業(yè)接管廢水水質(zhì)達到GB 4287—2012《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》， 化工企業(yè)達到GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中三級標(biāo)準(zhǔn)。 設(shè)計處理水量為10 000 m3／d， 實際為6 000～7 000 m3／d， 主體工藝采用水解酸化-SBR 工藝， 出水執(zhí)行GB 8978—1996 一級標(biāo)準(zhǔn)和DB 32／939—2006《化學(xué)工業(yè)主要水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級標(biāo)準(zhǔn)。2016～2017 年污水處理廠平均進出水情況見表1。

表1 2016 ～ 2017 年污水處理廠平均進出水情況Tab. 1 Average quality of influent and effluent water of the sewage treatment plant in 2016 - 2017

由表1 可知， 該污水處理廠出水中COD、 BOD5及SS 等指標(biāo)無法達到GB 18918—2002 中一級A 標(biāo)準(zhǔn)。 對該污水處理廠現(xiàn)狀進行研究后發(fā)現(xiàn)還存在以下問題： ①進水未設(shè)置一企一管平臺， 上游企業(yè)來水水質(zhì)變化較大， 對生化系統(tǒng)沖擊較大。 ②接管廢水水量波動較大， 未設(shè)置調(diào)節(jié)池， 無法調(diào)控水量，影響后續(xù)單元運行效果。 ③水解酸化池未設(shè)置污泥沉淀及回流系統(tǒng)， 水解酸化池污泥濃度較低， 水解效果不理想。 ④大部分設(shè)備運行超過10 a， 設(shè)備老化嚴(yán)重， 影響正常運行。

2 提標(biāo)改造工藝設(shè)計

2.1 提標(biāo)改造內(nèi)容

結(jié)合該污水處理廠現(xiàn)有處理工藝及構(gòu)筑物， 考慮提標(biāo)改造工程的有效性、 經(jīng)濟性及合理性， 確定了本次提標(biāo)改造工程主要內(nèi)容為強化生物處理單元， 增設(shè)一企一管平臺， 增加深度處理單元， 對老舊設(shè)備進行更換， 最終滿足出水水質(zhì)要求， 提標(biāo)改造工程設(shè)計進出水水質(zhì)如表2 所示。

表2 提標(biāo)改造工程設(shè)計進出水水質(zhì)Tab. 2 Design influent and effluent water quality of upgrading and reconstruction project

2.2 提標(biāo)改造工藝流程

該污水處理廠接管企業(yè)有19 家， 來水水量、水質(zhì)波動較大， 為保證污水處理廠各單元正常運行， 減少對生化系統(tǒng)的沖擊， 設(shè)置一企一管平臺對企業(yè)來水進行監(jiān)控［3－4］， 設(shè)置調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)來水的水量、 水質(zhì)。

該污水處理廠來水為化工廢水和印染廢水， 且經(jīng)過排放企業(yè)的預(yù)處理， 可生化性較差［5－6］， 為了使生化系統(tǒng)能夠高效運行， 盡可能地去除污染物，為后續(xù)深度處理減輕負荷， 對現(xiàn)有水解酸化池進行改造［7］， 增加組合填料， 更換潛水?dāng)嚢杵鳎?改造現(xiàn)有沉淀池， 增加污泥回流系統(tǒng)， 提高水解酸化池污泥濃度［8］。

原生化池為SBR 間歇性進水、 出水， 為保證后續(xù)深度處理單元能連續(xù)運行， 同時強化生化池脫氮效果， 將現(xiàn)有SBR 工藝改造成多級A／O 工藝，并增加碳源投加點。

經(jīng)過生化處理后， 出水COD、 SS、 TP 等指標(biāo)還不能達到GB 18918—2002 一級A 標(biāo)準(zhǔn)， 剩余有機物多為溶解性但不可降解的有機物， 同時考慮到接管廢水主要為印染廢水， 色度高， 難以脫色， 所以深度處理工藝選用高密度沉淀池-臭氧催化氧化池-V 型濾池［9－11］。

一般消毒方法包括液氯法、 O3法、 ClO2法、紫外線法等， 考慮到次氯酸鈉購買及投加方便， 消毒效果好， 產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物少， 運行相對安全，提標(biāo)改造工程采用次氯酸鈉消毒［12］。

綜上所述， 提標(biāo)改造后該污水處理廠工藝流程如圖1 所示。

3 主要處理單元及設(shè)計參數(shù)

（1） 一企一管平臺。 配置19 套在線檢測儀表，每套儀表對應(yīng)一家企業(yè)， 對企業(yè)來水進行監(jiān)控， 對超標(biāo)企業(yè)可強制關(guān)閉進水， 每套儀表包括1 臺COD 在線檢測儀， 1 臺TN、 TP 在線檢測儀， 1 臺pH 在線檢測儀。

（2） 調(diào)節(jié)池。 1 座， 尺寸為27.0 m×10.0 m×5.5 m ＋18.0 m × 10.0 m × 5.5 m（平面為三角形布置）， 有效容積為2 250 m3， HRT 為5.4 h。 配置雙曲面攪拌機4 臺， 其中2 臺功率為2.5 kW， 轉(zhuǎn)速為705 r／min， 另2 臺功率為5.5 kW， 轉(zhuǎn)速為475 r／min； 提升泵3 臺（2 用1 備）， 流量為210 m3／h，揚程為6 m， 功率為7.5 kW， 變頻控制。

圖1 提標(biāo)改造工藝流程Fig. 1 Flow of upgrading and reconstruction process

（3） 水解酸化池。 1 座， 尺寸為32.0 m×32.0 m×5.5 m， 分8 格， 翻流式運行， 有效容積為5 120 m3，HRT 為12 h。 配 置2 100 m3填 料， 塑 料 環(huán)φ75 mm， 填料φ150 mm， 片距80 mm； 潛水?dāng)嚢杵?6臺（每格2 臺）， 轉(zhuǎn)速為705 r／min， 功率為2.5 kW；提升泵2 臺（1 用1 備）， 流量為420 m3／h， 揚程為10 m， 功率為22 kW。

（4） 水解沉淀池。 1 座， 尺寸為φ22.0 m ×5.0 m， HRT 為3.5 h， 表面負荷為1.1 m3／（m2·h）。配備中心傳動刮泥機1 臺， 適應(yīng)池徑為22 m， 功率為0.37 kW； 污泥回流泵2 臺（1 用1 備）， 流量為420 m3／h， 揚程為10 m， 功率為22 kW。

（5） 多級A／O 池。 2 座， 分1＃ 池和2＃ 池。1＃ 池尺寸為30.0 m×28.0 m×5.5 m， 設(shè)計進水量為4 300 m3／d， 各段停留時間分別為厭氧池1.2 h，一級缺氧池6 h， 一級好氧池10 h， 二級缺氧池5 h， 二級好氧池0.8 h。 配置潛水?dāng)嚢杵? 臺， 轉(zhuǎn)速為705 r／min， 功率為2.5 kW； 潛水推流器2 臺，轉(zhuǎn)速為35 r／min， 功率為2.3 kW； 內(nèi)回流泵2 臺，流量為540 m3／h， 揚程為1 m， 功率為5.5 kW； 微孔曝氣管220 m。

2＃ 池尺寸為32.0 m×35.0 m×5.5 m， 設(shè)計進水量為5 700 m3／d， 各段停留時間分別為厭氧池1.2 h， 一級缺氧池6 h， 一級好氧池10 h， 二級缺氧池5 h， 二級好氧池0.8 h。 配置潛水?dāng)嚢杵?臺， 轉(zhuǎn)速為705 r／min， 功率為2.5 kW； 潛水推流器4 臺， 轉(zhuǎn)速為35 r／min， 功率為2.3 kW； 內(nèi)回流泵2 臺， 流量為730 m3／h， 揚程為1 m， 功率為5.5 kW； 微孔曝氣管340 m。

（6） 二沉池。 2 座， 尺寸為φ18.0 m×4.0 m，池邊水深為3.5 m， HRT 為4 h， 表面負荷為0.82 m3／（m2·h）， 配置周邊傳動刮泥機2 臺， 適應(yīng)池徑18 m， 功率為0.75 kW； 污泥回流泵3 臺（2 用1備）， 流量為210 m3／h， 揚程為6 m， 功率為7.5 kW， 變頻控制； 剩余污泥泵2 臺（1 用1 備）， 流量為30 m3／h， 揚程為16 m， 功率為7.5 kW； 提升泵3 臺（2 用1 備）， 流量為210 m3／h， 揚程為13 m， 功率為15 kW， 變頻控制。

（7） 高密度沉淀池。 1 座（2 組并聯(lián)）， 混合區(qū)1 和2 尺寸為1.4 m × 1.8 m × 6.0 m， 停留時間為2.0 min， 絮凝區(qū)尺寸為3.1 m×3.1 m×6.0 m， 停留時間為16.4 min， 沉淀區(qū)尺寸為6.5 m×6.5 m×6.0 m，表面負荷為9.86 m3／（m2·h）， 其中在混合區(qū)1 投加粉末活性炭， 混合區(qū)2 投加PAC， 絮凝區(qū)投加PAM。 在每個混合區(qū)配置1 臺攪拌器， 共4 臺，轉(zhuǎn)速為75.4 r／min， 功率為1.5 kW； 每個絮凝區(qū)配置1 臺攪拌器， 共2 臺， 轉(zhuǎn)速為55.5 r／min， 功率為0.75 kW； 沉淀區(qū)配置中心傳動刮泥機2 臺， 直徑為6.50 m， 功率為0.75 kW， 外緣線速度為2 ～3 m／min； 配置污泥回流泵2 臺， 流量為12 m3／h，揚程為30 m， 功率為4.0 kW， 變頻控制； 剩余污泥泵2 臺， 流量為12 m3／h， 揚程為30 m， 功率為4.0 kW， 工頻控制。

（8） 臭氧催化氧化池。 1 座（2 組并聯(lián)）， 尺寸為13.6 m×10.1 m×8.2 m， 臭氧分3 級投加。 配置臭氧專用布水布氣濾磚86.4 m2； 催化劑填料86.4 m3， 填充高度為1 m； 鵝軟石承托層25.92 m3， 填充高度為0.3 m； 射流泵4 臺， 流量為243 m3／h，揚程為24 m， 功率為30 kW； 射流器4 套， 每套臭氧進氣量為60 m3／h； 反洗排污泵3 臺， 流量為100 m3／h， 揚程為12.5 m， 功率為5.5 kW； 反洗風(fēng)機1 臺， 風(fēng)量為15.12 m3／min， 風(fēng)壓為78.4 kPa，功率為37 kW； 臭氧發(fā)生器2 套（1 用1 備）， 產(chǎn)量為37 kg／h， 功率為175 kW。

（9） V 型濾池。 1 座（3 組并聯(lián)）， 尺寸為14.1 m×13.0 m × 5.0 m。 配置氣水反沖洗長柄濾頭3 024套； 預(yù)制高精度濾板72 塊； 濾料85 m3， 填充高度為1.2 m， 有效粒徑為0.9～1.2 mm； 承托層（粗石英砂）8 m3， 填充高度為0.1 m； 2 臺反洗風(fēng)機（1 用1 備）， 風(fēng)量為19 m3／min， 風(fēng)壓為49 kPa， 功率為30 kW； 3 臺反洗水泵（2 用1 備）， 流量為240 m3／h， 揚程為11 m， 功率為11 kW。

4 工程運行效果

提標(biāo)改造工程于2019 年12 月31 日進入聯(lián)動調(diào)試， 每天實際進水量為6 000～7 000 m3／d， 進出水水質(zhì)如表3 所示。 由表3 可知， 提標(biāo)改造后該化工園區(qū)污水處理廠各項出水指標(biāo)均穩(wěn)定達到GB 18918—2002 一級A 標(biāo)準(zhǔn)。

表3 提標(biāo)改造后污水處理廠進出水水質(zhì)Tab. 3 Influent and effluent water quality of the sewage treatment plant after upgrading and reconstruction

5 投資及運行成本

該污水處理廠提標(biāo)改造工程總投資為9 986.57萬元， 包括建安工程以及設(shè)備、 電氣、 自控儀表采購、 安裝、 調(diào)試等費用， 其中一企一管平臺工程建設(shè)投資1 666.09 萬元。 單位廢水處理成本為11.47元／m3， 包 括 電 費1.68 元／m3、 藥 劑 費 用3.51 元／m3、 污 泥 處 理 費1.92 元／m3、 折 舊 費1.31 元／m3、設(shè)備維護費0.82 元／m3、 管理及人工費1.57 元／m3、其他費用0.66 元／m3。

6 結(jié)語

（1） 化工園區(qū)廢水成分復(fù)雜， 可生化性差， 單一采用生化處理很難滿足日趨嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)要求， 需采用多種處理工藝組合的形式進行處理。 某化工園區(qū)污水處理廠采用一企一管-調(diào)節(jié)池-水解酸化-多級A/O-高密度沉淀池-臭氧催化氧化-V 型濾池的組合工藝進行提標(biāo)改造， 運行結(jié)果表明， 出水水質(zhì)可穩(wěn)定達到GB 18918—2002 的一級A 標(biāo)準(zhǔn)。

（2） 化工園區(qū)污水處理廠來水水量、 水質(zhì)波動較大， 個別企業(yè)存在超排現(xiàn)象， 對后續(xù)廢水處理單元沖擊較大， 影響處理效果， 需設(shè)置一企一管和調(diào)節(jié)池， 對各進企業(yè)進水進行監(jiān)控和管理， 并對水量、 水質(zhì)進行調(diào)控。

（3） 水解酸化工藝采用潛水?dāng)嚢杌旌闲问綍r，后端需設(shè)置污泥沉淀單元以及污泥回流系統(tǒng)， 可通過安裝填料的方法提高水解酸化池污泥濃度。

（4） 臭氧催化氧化工藝產(chǎn)生的·OH 可無選擇性地氧化廢水中有機物， 對可生化性差、 難降解、色度高、 難以脫色的化工廢水有較好的處理效果。