蔣佩娟， 宇豐， 方降龍， 楊陽， 傅前君

（1.安徽環(huán)境科技集團股份有限公司， 合肥 230088； 2.安徽省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院， 合肥 230041）

皮革廢水主要來自鞣前準備、 鞣制和其他濕加工工段［1］， 具有水量波動大、 成分復(fù)雜、 鹽度高、有機物濃度高、 氨氮濃度高、 懸浮物濃度高， 含硫化物和重金屬離子等特點［2］。 采用物化、 生化相結(jié)合的工藝進行預(yù)處理， 但出水中仍有較多難生物降解的有機污染物， 深度處理的難度仍然較大［3-4］。

本工程針對某工業(yè)園區(qū)經(jīng)企業(yè)內(nèi)部生化處理后的皮革廢水進行深度處理設(shè)計， 采用預(yù)處理－水解酸化－兩級生化系統(tǒng)－氣?。粞跹趸?曝氣生物濾池－反硝化深床濾池組合工藝， 處理后出水水質(zhì)達到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》中的一級A 標準。

1 工程概況

某工業(yè)園區(qū)污水處理廠進水為皮革生產(chǎn)企業(yè)預(yù)處理后的生產(chǎn)廢水， 其中2 500 m3／d 為某皮革集團污水處理廠生化出水， 7 000 m3／d 為擬建某皮革公司出水， 經(jīng)園區(qū)污水處理廠處理達到GB 18918—2002 一級A 標準后外排。

2 設(shè)計規(guī)模及進出水水質(zhì)

2.1 設(shè)計規(guī)模

園區(qū)現(xiàn)有企業(yè)和擬建企業(yè)生產(chǎn)廢水將達到9 500 m3／d， 污水處理站設(shè)計規(guī)模確定為10 000 m3／d。

2.2 設(shè)計進出水水質(zhì)

某皮革集團污水處理廠2 500 m3／d 生化出水已達到GB 30486—2013《制革及皮毛加工工業(yè)水污染物排放標準》中表2 的要求； 針對擬建某皮革公司7 000 m3／d 污水， 企業(yè)內(nèi)部建設(shè)廢水預(yù)處理設(shè)施，將其處理達到GB／T 31962—2015《污水排入城市下水道水質(zhì)標準》中的B 標準后接入園區(qū)污水處理廠。 綜合考慮兩廠排放指標限值， 經(jīng)加權(quán)平均計算， 預(yù)留一定的空間， 確定本工程設(shè)計進水水質(zhì)。工業(yè)園區(qū)污水處理廠排放標準執(zhí)行GB 18918—2002 中一級A 標準。 具體設(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

3 廢水處理工藝

3.1 廢水處理工藝選擇

各皮革企業(yè)生產(chǎn)工藝、 污水預(yù)處理工藝不同，皮革生化出水水質(zhì)差別較大， 有較多難生物降解有機物、 較高濃度硫化物和氯化物等毒性物質(zhì)， 可生化性較差， 深度處理難度較大［3-5］， COD、 NH3－N、TN 的深度去除是本工程難點所在。 該類廢水多采用預(yù)處理－生化處理－深度處理工藝［1-6］。

本工程預(yù)處理系統(tǒng)采用細格柵去除生化出水中細小漂浮物， 設(shè)置調(diào)節(jié)池對水質(zhì)水量進行調(diào)節(jié)， 同時根據(jù)《制革及毛皮加工廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》的要求， 設(shè)置事故池進行事故應(yīng)急。 考慮廢水可生化性較差， 設(shè)置前置水解酸化工藝， 利用兼性菌將廢水中大分子和難生物降解有機物降解為易生物降解的小分子有機物， 提高廢水可生化性及后續(xù)去除效率。 皮革廢水成分復(fù)雜， 且本項目設(shè)計出水水質(zhì)中對NH3-N、 TN 濃度要求較高， 為確保出水達標，選用硝化和反硝化能力強， 運行高效、 穩(wěn)定的生化處理系統(tǒng)； 結(jié)合相關(guān)工程案例［1，7-8］， A／O 工藝處理效果穩(wěn)定， 操作運維簡便， 應(yīng)用普遍。 根據(jù)本工程特點， 擬采用A／O 工藝， 分別設(shè)置一級A／A／O 生化池、 二級A／O 生化池， 在二級A／O 生化池后端設(shè)置二沉池， 省去中沉池， 有效節(jié)省工程投資。

由于皮革廢水經(jīng)過物化、 生化處理， 可生化性很差， 廢水中難降解污染物較多， 為滿足設(shè)計出水水質(zhì)要求， 深度處理系統(tǒng)需采用強化工藝， 本工程先采用氣浮工藝去除廢水中細小懸浮物， 同時通過投加除磷藥劑進行化學(xué)除磷， 后續(xù)采用臭氧氧化［9－11］、 曝氣生物濾池［12］組合工藝去除污水中難降解污染物； 為確保TN 達標， 本工程設(shè)置反硝化深床濾池工藝， 去除廢水中TN、 SS 等污染物， 確保出水穩(wěn)定達標排放。

3.2 廢水處理工藝流程

廢水處理工藝流程如圖1 所示。

圖1 廢水處理工藝流程Fig. 1 Process flow of wastewater treatment

兩廠出水進入細格柵及進水泵房， 經(jīng)提升后進入調(diào)節(jié)池進行水量水質(zhì)的調(diào)節(jié)， 通過攪拌防止池內(nèi)懸浮物沉積； 事故時進水切換至事故池， 待來水正常時通過事故提升泵小流量泵回調(diào)節(jié)池， 以避免對系統(tǒng)造成沖擊； 調(diào)節(jié)池出水提升進入水解酸化池，通過兼性菌將大分子和難生物降解的有機物降解為易生物降解的小分子有機物， 提高廢水可生化性及后續(xù)去除效率； 水解酸化池出水進入兩級生化系統(tǒng)， 一級A／A／O 池去除廢水中大部分有機污染物、NH3-N 等， 利用原水中碳源反硝化去除TN， 二級A／O 池去除廢水中剩余的有機污染物、 NH3-N 等，根據(jù)水質(zhì)情況補加碳源進一步脫除TN； 兩級生化系統(tǒng)出水進入二沉池固液分離后進入氣浮池， 通過投加藥劑進行深度化學(xué)除磷， 去除廢水中細小懸浮物， 降低后續(xù)臭氧投加量； 氣浮出水進入臭氧氧化、 曝氣生物濾池， 通過組合工藝的強耦合作用，去除廢水中殘留的難降解污染物； 曝氣生物濾池出水進入反硝化深床濾池， 去除廢水中SS、 TN 等污染物， 確保出水水質(zhì)穩(wěn)定； 反硝化深床濾池出水進入接觸消毒池消毒后達標排放。

處理過程中產(chǎn)生的污泥均進入污泥脫水間， 經(jīng)機械濃縮、 板框脫水后外運并處置。

4 主要構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)

（1） 細格柵及進水泵房。 1 座， 細格柵間尺寸為9.5 m×3.6 m×6.3 m； 設(shè)機械格柵2 臺， 柵條間隙為3 mm， 配套柵渣輸送機1 臺， 單臺功率為1.1 kW； 方閘門4 套， 單臺功率為1.25 kW。 進水泵房尺寸為10.2 m×7.6 m×7.2 m； 設(shè)污水提升泵3 臺，2 用1 備， 單臺流量為330 m3／h， 揚程為10 m， 功率為18.5 kW。

（2） 調(diào)節(jié)池。 1 座， 尺寸為25.7 m×25.4 m×7.0 m， 有效水深為6.0 m， 超高1.0 m， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 水力停留時間為6 h。 設(shè)機械攪拌機4 臺， 單臺功率為6 kW； 污水提升泵4 臺， 2 用2 備， 單臺流量為330 m3／h， 揚程為10 m， 功率為18.5 kW。

（3） 事故池。 1 座， 尺寸為20.0 m×15.0 m×7.0 m， 有效水深為6.0 m， 超高1.0 m， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 水力停留時間為2.7 h。 設(shè)機械攪拌機4 臺， 單臺功率為3 kW； 事故水提升泵2 臺， 1 用1 備， 單臺流量為210 m3／h， 揚程為10 m， 功率為15 kW。

（4） 水解酸化池。 1 座， 尺寸為36.8 m×36.8 m×8.7 m， 有效水深為7.95 m， 超高0.75 m， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 水力停留時間為25.8 h， 采用升流式水解酸化池， 利用池底布水裝置自下而上通過污泥層， 污泥濃度為4 000 mg／L， 污泥回流比不小于100%。

（5） 一級A／A／O 池。 1 座， 分2 系列， 單系列尺寸為41.2 m×18.6 m×7.0 m， 有效水深6.0 m，超高1.0 m， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 水力停留時間為22.1 h（A1 段2.0 h， A2 段7.1 h， O 段13.0 h）， 污泥回流比為100%， 混合液回流比為100%～400%，污泥濃度為3 500 mg／L， 溫度為12 ℃， BOD5污泥負荷為0.10 kg［BOD5］／（kg［MLSS］·d）。 設(shè)潛水?dāng)嚢杵? 臺， 單臺功率為5.5 kW； 設(shè)潛水回流泵6臺， 4 用2 備， 單臺流量為420 m3／h， 揚程為1.5 m，功率為6 kW； 電動調(diào)節(jié)堰門2 臺， 單臺功率為0.37 kW； 微孔管式曝氣器605 根； 鼓風(fēng)機3 臺， 2 用1備， 單臺風(fēng)量為60 m3／min， 風(fēng)壓為78.4 kPa， 功率為83.5 kW。

（6） 二級A／O 池。 1 座， 分2 系列， 單系列尺寸為24.4 m×19.0 m×7.0 m， 有效水深為6.0 m，超高1.0 m， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 水力停留時間為13.3 h（A 段4.0 h， O 段9.3 h）， 污 泥 回 流 比 為100%， 混合液回流比為100%～300%， 污泥濃度為3 500 mg／L， 溫度為12 ℃， BOD5污泥負荷為0.10 kg［BOD5］／（kg［MLSS］·d）。 設(shè) 潛 水 攪 拌 器6臺， 單臺功率為4.0 kW； 潛水回流泵3 臺， 2 用1備， 單臺流量為420 m3／h， 揚程為1.5 m， 功率為6 kW； 電動調(diào)節(jié)堰門2 臺， 單臺功率為0.37 kW；微孔管式曝氣器380 根； 鼓風(fēng)機3 臺， 2 用1 備，單臺風(fēng)量為45 m3／min， 風(fēng)壓為78.4 kPa， 功率為61.7 kW。

（7） 二沉池。 2 座， 單座直徑為19.0 m， 池邊水深4.2 m， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 表面負荷為1.18 m3／（m2·h）。 設(shè)中心傳動單管吸泥機2 臺， 功率為1.5 kW； 回流污泥泵3 臺， 2 用1 備， 單臺流量為210 m3／h， 揚程為7 m， 功率為7.5 kW； 剩余污泥泵2 臺， 1 用1 備， 單臺流量為70 m3／h， 揚程為7 m， 功率為3.1 kW； 潛水提升泵3 臺， 2 用1 備，單臺流量為330 m3／h， 揚程為7 m， 功率為15 kW。

（8） 氣浮池。 處理能力為660 m3／h， 一體化鋼設(shè)備， 3 套， 表面負荷為3.6 m3／（m2·h）， 水力停留時間為45 min， 溶氣水回流比為10%～20%。 配套空壓機、 溶氣壓力罐、 溶氣釋放器等設(shè)備； PAC 藥劑投加量為30 mg／L， PAM 藥劑投加量為1 mg／L。

（9） 臭氧接觸池。 1 座， 尺寸為14.9 m×11.1 m×8.0m， 有效水深6.5 m， 超高1.5 m， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 接觸池停留時間為0.5 h， 緩沖池停留時間為1.1 h。 設(shè)臭氧發(fā)生器2 套， 1 用1 備， 單套臭氧產(chǎn)量為5 kg／h， 功率為35 kW。

（10） 曝氣生物濾池。 4 格， 單格尺寸為7.0 m×7.0 m×8.2 m， 有效水深7.7 m， 超高0.5 m， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 填料高度為4 m， 濾速為3.4 m／h。設(shè)超細格柵1 臺， 柵條間隙為1 mm； 曝氣風(fēng)機6臺， 4 用2 備， 單臺風(fēng)量為5 m3／min， 升壓為78.4 kPa， 功率為15 kW； 設(shè)反洗風(fēng)機2 臺， 1 用1 備，單臺風(fēng)量為43.2 m3／min， 升壓為78.4 kPa， 功率為75 kW； 反洗水泵2 臺， 1 用1 備， 單臺流量為857 m3／h， 揚程為10 m， 功率為30 kW。

（11） 反硝化深床濾池。 3 格， 單格尺寸為9.5 m × 3.6 m × 6.3 m， 有效水深5.6 m， 超高0.7 m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 填料高度為2 m， 平均濾速為6.4 m／h。 設(shè)反洗風(fēng)機3 臺， 2 用1 備， 單臺風(fēng)量為51.6 m3／min， 升 壓 為78.4 kPa， 功 率 為110 kW；反洗水泵2 臺， 1 用1 備， 單臺流量為140 m3／h，揚程為8 m， 功率為11 kW。

（12） 接觸消毒池。 1 座， 尺寸為16.0 m×5.0 m×3.5 m， 有效水深2.85 m， 超高0.65 m， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 設(shè)鑄鐵圓閘2 臺， 規(guī)格φ600 mm； 次氯酸鈉消毒， 投加量為10 mg／L。

5 工程運行效果

本工程調(diào)試期間出現(xiàn)系統(tǒng)波動、 毒性物質(zhì)超標等情況， 主要原因是上游企業(yè)內(nèi)部處理后的出水水質(zhì)波動大， 對下游污水處理廠的運行造成了沖擊。調(diào)試后期通過嚴格監(jiān)管上游皮革集團的運行情況，保證了廢水處理工程進水水量、 水質(zhì)、 毒性物質(zhì)等指標的穩(wěn)定性。

本工程運行后， 工業(yè)園區(qū)污水處理廠進水量約為8 500 m3／d， 經(jīng)采樣分析， 進水COD、 BOD5、NH3－N、 TN、 TP 和SS 的質(zhì)量濃度分別約為430、110、 35、 60、 4、 300 mg／L， 出水分別約為40 ～45、 8、 4、 10～12、 0.5、 8 mg／L， 各項水質(zhì)指標均達到設(shè)計要求。

6 投資及運行成本

本工程概算總投資14 552.29 萬元， 單位經(jīng)營成本約為4.66 元／t。

7 結(jié)語

（1） 工程實踐表明， 對于經(jīng)各皮革企業(yè)內(nèi)部生化處理的出水， 采用預(yù)處理－水解酸化－兩級生化系統(tǒng)－氣?。粞跹趸?曝氣生物濾池－反硝化深床濾池的強化組合工藝進行處理是可行的， 該工藝高效、 靈活， 運行穩(wěn)定， 出水水質(zhì)優(yōu)良， 達到GB 18918—2002 中一級A 標準。

（2） 本工程應(yīng)重點監(jiān)控上游皮革集團生化出水水質(zhì)， 尤其是對生化系統(tǒng)有抑制作用的污染物。 為防止硫化物對生化系統(tǒng)造成不利影響， 本工程廢水預(yù)處理工藝預(yù)留調(diào)節(jié)池曝氣功能， 通過預(yù)曝氣去除硫化物并做好相應(yīng)的臭氣處理； 同時， 由于本工程廢水可生化性差， 應(yīng)強化水解酸化工藝， 以確保后續(xù)生化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

（3） 考慮上游皮革集團污水處理廠工藝的不穩(wěn)定性， TN 的穩(wěn)定達標也是本工程的一大難點， 為進一步去除廢水中TN、 SS 等污染物， 本工程設(shè)置反硝化深床濾池工藝作為把關(guān)措施， 確保出水達到設(shè)計水質(zhì)要求。