劉行平

(舟山市污水處理有限公司，浙江舟山 316021)

水產(chǎn)品加工行業(yè)廢水排放量隨著日益增長(zhǎng)的消費(fèi)需求而不斷增加，廢水的主要成分為脂類和蛋白質(zhì)，其中懸浮物(SS)、含鹽量、COD、TN和TP濃度較高，水質(zhì)、水量波動(dòng)范圍也較大，成為目前穩(wěn)定達(dá)標(biāo)處理的一大難點(diǎn)。目前,常用的水產(chǎn)品加工廢水處理工藝核心為生物處理法，主要為AAO、SBR類、MBR、生物接觸氧化法等，另外厭氧消化、氣浮、混凝沉淀等組合工藝也有所運(yùn)用。

干覽鎮(zhèn)污水處理廠位于舟山市定海區(qū)東北部，舟山國(guó)家遠(yuǎn)洋漁業(yè)基地商務(wù)中心南側(cè)，占地面積為8 100 m2。原設(shè)計(jì)日污水處理規(guī)模為2 400 m3/d，工藝流程為：調(diào)節(jié)池+氣浮設(shè)備+AO池+化學(xué)除磷+二次沉淀池+終沉池等。處理后尾水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后排入東海。

干覽鎮(zhèn)水產(chǎn)工業(yè)的迅速發(fā)展，導(dǎo)致干覽鎮(zhèn)污水廠收集處理的污水量及水質(zhì)有較大變化，處理規(guī)模及處理效果無法滿足園區(qū)發(fā)展的要求。因此，需對(duì)該污水廠進(jìn)一步改造擴(kuò)建，擴(kuò)建后的污水處理規(guī)模為5 000 m3/d，尾水執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)中新擴(kuò)改二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

干覽鎮(zhèn)污水處理廠處理的主要為水產(chǎn)品加工企業(yè)排放的污水，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研分析，進(jìn)水主要指標(biāo)濃度為一般城鎮(zhèn)污水指標(biāo)值的5倍以上，處理難度很大。傳統(tǒng)針對(duì)一般污水的處理工藝無法解決問題，需要采用針對(duì)性、先進(jìn)可靠的處理工藝。同時(shí)，由于該廠的占地面積僅為8 100 m2，本次改擴(kuò)建工程不能增加用地，必須采用集約化的設(shè)計(jì)，使得構(gòu)筑物在保證停留時(shí)間的前期下，占地盡量節(jié)約。根據(jù)環(huán)保要求,在改擴(kuò)建工程建設(shè)期間，原有污水處理設(shè)施不能斷水停用。需要在設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)維護(hù)設(shè)計(jì)中，充分考慮新建建、構(gòu)筑物的施工對(duì)現(xiàn)有構(gòu)筑物的影響，以保障在施工期間干覽鎮(zhèn)的污水處理基本正常。

為達(dá)到工程目標(biāo)的要求，本工程需采用合適的組合工藝技術(shù)，使得高濃度的水產(chǎn)品加工廢水處理后能達(dá)標(biāo)排放，在構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)上要采用集約化的設(shè)計(jì)，以節(jié)約用地，同時(shí)提出合理的改造方案，使該污水廠改造擴(kuò)建工程順利推進(jìn)。

1 污水廠現(xiàn)狀及改造思路

1.1 現(xiàn)狀運(yùn)行水量、進(jìn)出水水質(zhì)

目前,干覽鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計(jì)處理規(guī)模為2 400 m3/d，該廠進(jìn)水總管的收集服務(wù)范圍主要為園區(qū)內(nèi)14家水產(chǎn)品加工企業(yè)產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水和少量生活污水，由于企業(yè)生產(chǎn)高峰時(shí)進(jìn)水濃度超出設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，實(shí)際處理規(guī)模僅約為1 600 m3/d。

現(xiàn)狀與設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如表1所示，經(jīng)一級(jí)處理和生物處理后，尾水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后排海。

表1 干覽鎮(zhèn)污水廠現(xiàn)狀與設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)Tab.1 Present Situation and Design Water Quality of Ganlan WWTP

對(duì)比污水廠原設(shè)計(jì)水質(zhì)和現(xiàn)狀運(yùn)行實(shí)測(cè)水質(zhì)，主要有以下區(qū)別：COD比原設(shè)計(jì)水質(zhì)高，而BOD相比原設(shè)計(jì)水質(zhì)較低，說明廢水的可生化性比原設(shè)計(jì)水質(zhì)差；SS、TP比原設(shè)計(jì)值略高；氨氮高于原設(shè)計(jì)值，與實(shí)際情況有較大偏差。

1.2 現(xiàn)狀運(yùn)行情況分析

現(xiàn)狀實(shí)際處理能力僅能達(dá)到1 600 m3/d，無法達(dá)到目前現(xiàn)狀污水量處理要求，同時(shí)，系統(tǒng)整體除磷效果不佳，終沉池?zé)o法發(fā)揮作用，出水TP指標(biāo)超標(biāo)嚴(yán)重；無深度處理設(shè)施，出水SS指標(biāo)無法保證；剩余污泥量很大，污泥儲(chǔ)存和處理能力不夠；無除臭設(shè)施，廠內(nèi)異味嚴(yán)重。

1.3 改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)水量、水質(zhì)

近期干覽鎮(zhèn)實(shí)際需要處理的污水規(guī)模約為5 000 m3/d。主要成分是高濃度水產(chǎn)工業(yè)廢水和部分生活污水。水產(chǎn)品加工廢水進(jìn)水水質(zhì)存在較大的季節(jié)性差異,加工產(chǎn)品種類不同也存在較大的水質(zhì)差異[1]。建造年代較早的幾家大型水產(chǎn)企業(yè)由于生產(chǎn)工藝，所產(chǎn)生廢水污染物濃度較高，且這些企業(yè)廠內(nèi)無預(yù)處理設(shè)施(或僅有沉淀池)，生產(chǎn)廢水具有有機(jī)污染物、SS濃度高、氮磷高、蛋白質(zhì)和油脂等大分子有機(jī)物濃度高，污水排放季節(jié)性強(qiáng)，水質(zhì)水量變化大的特點(diǎn)[2]。

本次改擴(kuò)建工程按照現(xiàn)狀進(jìn)水95%保證率的水質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，改造后出水水質(zhì)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中新擴(kuò)改二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示。

表2 改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)Tab.2 Design Water Quality of Influent and Effluent of Reconstruction and Expansion Project

1.4 工程總體改造思路

根據(jù)水產(chǎn)品加工廢水的處理工藝流程設(shè)計(jì)要點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)進(jìn)水預(yù)處理是關(guān)鍵、生化處理系統(tǒng)是核心、深度處理是保障、污泥排放處理是重點(diǎn)的設(shè)計(jì)原則。

1)對(duì)整個(gè)污水處理廠的進(jìn)水加強(qiáng)預(yù)處理設(shè)計(jì)(考慮二級(jí)預(yù)處理，減少水產(chǎn)品加工廢棄有機(jī)物質(zhì)在調(diào)節(jié)池的停留時(shí)間)。

2)優(yōu)化方案的工藝流程，生化處理系統(tǒng)采用改進(jìn)型(AO-SBR)工藝流程及加強(qiáng)回流比，提高生物除磷和生物脫氮效果。與傳統(tǒng)的活性污泥法和SBR工藝相比，AO-SBR工藝具有以下幾個(gè)方面的特征和優(yōu)點(diǎn)。

(1)工藝流程簡(jiǎn)單，土建和投資低，無初沉池、二沉池，自動(dòng)化程度高，同時(shí)采用組合式模塊結(jié)構(gòu)，布置緊湊，占地少，建設(shè)方便。

(2)對(duì)于單格SBR池為間斷進(jìn)水，但對(duì)于整座SBR池而言，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水、出水，使得整個(gè)工藝出水連續(xù)均勻，操作管理方便。

(3)池內(nèi)水位基本恒定，好氧區(qū)處于常曝氣狀態(tài)，增加了池子容積利用率，提高了設(shè)備的利用率；鼓風(fēng)機(jī)壓力穩(wěn)定、效率高。

(4)良好的污泥沉降性能。AO-SBR工藝進(jìn)水期間相當(dāng)于一個(gè)完全混合式反應(yīng)器，具有強(qiáng)大的稀釋功能，因而具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷和耐毒物能力，沉淀期間屬于靜止沉淀，沉淀?xiàng)l件好，反應(yīng)器內(nèi)可以積累較高的污泥濃度，從而可以不設(shè)二沉池。

(5)良好的脫氮性能。AO-SBR工藝通過專門的缺氧反應(yīng)區(qū)加強(qiáng)了反硝化過程，另外，SBR池非曝氣階段沉淀污泥床也有一定反硝化作用，從而使系統(tǒng)具有良好的脫氮效果。

(6)根據(jù)生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理，采用多池串聯(lián)運(yùn)行，使污水在反應(yīng)器的流動(dòng)呈現(xiàn)出整體推流,而在不同區(qū)域內(nèi)為完全混合的復(fù)雜流態(tài)，不僅保證了穩(wěn)定的處理效果，而且提高了容積利用率。

3)強(qiáng)化后續(xù)化學(xué)除磷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，確保出水主要污染物指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放。

4)根據(jù)污水水質(zhì)和處理工藝流程的變化，復(fù)核生物污泥和化學(xué)污泥的產(chǎn)生量，配置足夠容量的污泥處理設(shè)施，確保脫水污泥含水率小于80%，以利后續(xù)污泥處置。

2 污水廠改擴(kuò)建方案

2.1 污水處理工藝選擇

根據(jù)前述確定的設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)，可以確定本工程污水處理程度如表3所示。

表3 主要污染物處理要求Tab.3 Treatment Requirements of Main Pollutants

由表3可知，要求本工程所選擇的污水處理工藝具有去除COD、BOD、SS、氨氮、TP及植物油的功能。

2.1.1 預(yù)處理工藝選擇

本工程處理的是園區(qū)內(nèi)各水產(chǎn)品加工企業(yè)的廢水，進(jìn)水中魚屑、魚皮等大顆粒的污染物很多，因此,設(shè)置粗/細(xì)2組格柵，粗格柵設(shè)置在進(jìn)水井中(現(xiàn)有設(shè)施保留利用)，細(xì)格柵設(shè)置在調(diào)節(jié)池進(jìn)水口。

根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)，進(jìn)水中的磷很高，且生化處理段對(duì)磷的去除效果較小，因此,在預(yù)處理、深度處理均設(shè)置化學(xué)除磷。同時(shí)，進(jìn)水中還含有120 mg/L左右的油脂(以動(dòng)物油脂為主)，因此,預(yù)處理階段采用混凝氣浮工藝，實(shí)現(xiàn)除磷、預(yù)沉淀、除油的功能。

進(jìn)水中的有機(jī)污染物生化性尚可，但是油脂、蛋白質(zhì)等大分子的有機(jī)污染物較多，因此，選擇水解酸化再經(jīng)混凝氣浮工藝后對(duì)污水進(jìn)一步預(yù)處理，提高污水的可生化性，可使污水的可生化性指標(biāo)提高約20%。

2.1.2 二級(jí)生物處理工藝選擇

本工程進(jìn)水主要為水產(chǎn)品工業(yè)廢水，混合少量城鎮(zhèn)居民生活污水，其進(jìn)水BOD/COD=0.29，表明可以采用生化處理工藝，且可生化性尚可。本工程預(yù)處理段設(shè)水解酸化池，進(jìn)一步提高了污水可生化性，因此，污水處理工藝可以采用技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的生物處理方法[3-4]。

污水廠現(xiàn)狀特點(diǎn)是用地面積小，綜合比選后采用緊湊型、運(yùn)行調(diào)度靈活、可耐較大沖擊負(fù)荷、適合分期建設(shè)、運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低的改進(jìn)型AO+SBR工藝[5]，流程如圖1所示。

圖1 改進(jìn)型A/O+SBR工藝流程示意圖Fig.1 Process Flow Diagram of Improved A/O+SBR

污水進(jìn)入改進(jìn)型SBR反應(yīng)池的缺氧池，并與好氧池的回流混合液混合，由好氧池至缺氧池的回流系統(tǒng)提供硝態(tài)氮，進(jìn)行反硝化反應(yīng)。缺氧池出水進(jìn)入好氧池經(jīng)曝氣進(jìn)行硝化反應(yīng)，并去除有機(jī)物后再進(jìn)入SBR1池或SBR2池。如果SBR1池作為沉淀池出水，則SBR2池處于曝氣好氧或攪拌缺氧狀態(tài)，SBR池的污泥通過污泥泵回流到缺氧池，剩余污泥從SBR池排出。AO+SBR不用潷水器，恒水位運(yùn)行，反應(yīng)池容積得到充分利用，較其他SBR工藝節(jié)能。各單元合建為一體化構(gòu)筑物，節(jié)省用地且減少了聯(lián)絡(luò)管道，既便于平面布置，又減小了整個(gè)處理流程的水頭損失，降低了工程造價(jià)。

因進(jìn)水含磷量較大，主要靠前端混凝氣浮及后端混凝沉淀進(jìn)行物理、化學(xué)方法除磷；不考慮生物除磷，AO+SBR處理工藝中不設(shè)厭氧段。

2.1.3 深度處理工藝選擇

由于污水二級(jí)生物處理過程已使氨氮達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，后續(xù)的深度處理工藝主要以去除剩余的COD、BOD、SS以及TP為目標(biāo)。污水深度處理的主要核心處理目標(biāo)是降解SS，通過對(duì)SS的去除，可以附帶去除BOD、COD和TP。

本工程深度處理采用整體處理效果較好、占地面積較小、最經(jīng)濟(jì)有效的混凝、沉淀、過濾工藝，選取高效沉淀池和纖維轉(zhuǎn)盤濾池組合系統(tǒng)。

2.2 污水處理工藝設(shè)計(jì)

本工程處理工藝為：粗格柵+細(xì)格柵+調(diào)節(jié)池+混凝氣浮池+水解酸化池+AO+SBR生物池+高效沉淀池+纖維轉(zhuǎn)盤濾池，工藝流程如圖2所示。

圖2 干覽鎮(zhèn)污水廠處理工藝流程圖Fig.2 Treatment Process Flow Chart of Ganlan WWTP

2.2.1 預(yù)處理系統(tǒng)

污水自流進(jìn)入進(jìn)水粗格柵井，粗格柵后污水自流入新建調(diào)節(jié)池，池中進(jìn)水處設(shè)置格細(xì)格柵井，調(diào)節(jié)池中設(shè)置穿孔曝氣裝置進(jìn)行攪拌，防止沉砂和腐敗產(chǎn)生惡臭。

調(diào)節(jié)池出水用泵提升至混凝氣浮裝置，通過投加石灰、PAC、PAM，廢水經(jīng)與藥劑充分反應(yīng)后產(chǎn)生絮體，在氣浮區(qū)與大量微氣泡接觸后，比重較輕的絮體和廢水中的油脂上浮為浮渣被撇除，大的絮體沉淀至泥斗后用排泥泵排至污泥池。

氣浮出水自流進(jìn)入水解酸化池(與AO+SBR池合建)，為保證每一根配水管流量相等，采用特制配水器通過配水堰將水均勻分配到配水管內(nèi)。

(1)進(jìn)水格柵井

污水廠現(xiàn)狀進(jìn)水格柵運(yùn)行情況良好，本次工程保留利用，不作改動(dòng)。

(2)細(xì)格柵及調(diào)節(jié)池

新建細(xì)格柵與調(diào)節(jié)池1座，采用合建形式，調(diào)節(jié)池有效水深為3.5 m，設(shè)計(jì)停留時(shí)間為5.1 h。

(3)混凝氣浮裝置

新建混凝氣浮裝置2座，設(shè)計(jì)規(guī)模為8 000 m3/d(按高峰流量)，為節(jié)省用地，裝置設(shè)置在調(diào)節(jié)池頂，采用鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)。

(4)水解酸化池

新建水解酸化池1座，分為2格，與AO+SBR生反池一體化布置。設(shè)計(jì)停留時(shí)間為6.5 h，池內(nèi)填料層高度為1.5 m，出水層高度為0.6 m。

2.2.2 二級(jí)生物處理系統(tǒng)

新建AO+SBR生物池1座，分2組建設(shè)，有效水深為6.5 m，總有效容積為9 546 m3。SBR池兼有泥水分離的作用，出水采用空氣潷水堰。

結(jié)合水產(chǎn)品加工廢水的特點(diǎn)(水溫偏低，高COD、高氮、高磷但生化速率較小等)，生物池總體生化停留時(shí)間設(shè)計(jì)為45.4 h(平均流量)，其中好氧段停留時(shí)間為26.9 h，缺氧段停留時(shí)間為8.5 h；好氧區(qū)有機(jī)物污泥負(fù)荷為0.16 kg BOD5/(kg MLSS·d)，好氧區(qū)氨氮污泥負(fù)荷為0.026 kg NH3-N/(kg MLSS·d)；供氣量設(shè)計(jì)為5 930 m3/h(氣水比為28.5∶1)。經(jīng)過生化處理后，自流進(jìn)入后續(xù)深度處理。

2.2.3 深度處理系統(tǒng)

深度處理采用高效沉淀池和纖維轉(zhuǎn)盤濾池組合工藝，尾水通過出水計(jì)量井計(jì)量后，經(jīng)過外排專用管輸送至海邊達(dá)標(biāo)排放。

新建高效沉淀池1座，分2格，有效水深為6.5 m，混合時(shí)間約為7.3 min，反應(yīng)時(shí)間約為37.4 min，表面水力負(fù)荷為3.16 m3/(m2·h)；新建纖維轉(zhuǎn)盤濾池1座，設(shè)計(jì)規(guī)模均按高峰規(guī)模為8 000 m3/d。

干覽鎮(zhèn)污水廠總平面布置如圖3所示。

圖3 干覽鎮(zhèn)污水廠總平面布置圖Fig.3 General Layout of Ganlan WWTP

2.3 污泥處理工藝設(shè)計(jì)

本工程的剩余污泥量為8.17 t DS/d，體積約為817 m3/d(含水率以99.0%計(jì))；其中,混凝氣浮泥量為4.77 t DS/d，水解酸化池污泥量為0.76 t DS/d，生物池剩余污泥量為1.39 t DS/d，高效沉淀池化學(xué)除磷產(chǎn)泥量為1.25 t DS/d。

剩余污泥進(jìn)入儲(chǔ)泥池，通過污泥泵輸送至濃縮脫水一體機(jī)，同步投加藥劑調(diào)理，經(jīng)過疊螺濃縮脫水一體機(jī)處理后出泥含水率達(dá)到80%，最終外運(yùn)處置。

本工程利用現(xiàn)狀1座儲(chǔ)泥池，容積為80 m3，新建儲(chǔ)泥池1座，有效容積為200 m3，儲(chǔ)泥池總停留時(shí)間為8.5 h；現(xiàn)狀污泥脫水機(jī)房改造利用為辦公室，新建1座污泥脫水機(jī)房，配置2臺(tái)疊螺式濃縮脫水一體機(jī)，每臺(tái)處理能力為270～450 kg DS/h。

2.4 除臭工程設(shè)計(jì)

為了減輕臭味對(duì)環(huán)境和居民生活的影響，對(duì)污水廠的格柵井及集水池、水解酸化池、生物池缺氧段、儲(chǔ)泥池、污泥脫水機(jī)房等進(jìn)行除臭處理。

根據(jù)國(guó)家《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 14554—1993)惡臭污染物廠界標(biāo)準(zhǔn)值二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求，本工程采用的除臭工藝為微波光氧(霧化)除臭系統(tǒng)(含植物液洗滌、微波光催化氧化活化、植物液氣相吸收、氣霧分離系統(tǒng))。

設(shè)置1套生物除臭設(shè)備，除臭設(shè)施集中布置在污泥接及收預(yù)處理設(shè)施的西側(cè)，設(shè)計(jì)總除臭風(fēng)量為18 000 m3/h。

3 運(yùn)行效果

本次改擴(kuò)建工程總投資為6 992萬元，其中建安工程投資為5 418萬元；本工程于2019年7月正式實(shí)施完成，投產(chǎn)運(yùn)行至今，平均處理成本為7.8元/m3。對(duì)改擴(kuò)建后的出水水質(zhì)(水量滿負(fù)荷運(yùn)行)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(2019年10月—2020年12月)，如表4所示。

由表4可知，改擴(kuò)建工程實(shí)施后，污水處理廠運(yùn)行的出水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)可以穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計(jì)排放標(biāo)準(zhǔn)。

表4 改擴(kuò)建工程運(yùn)行出水水質(zhì)Tab.4 Operation Water Quality of Effluent after Reconstruction and Expansion Project

4 結(jié)語(yǔ)

為使干覽鎮(zhèn)污水處理廠改造擴(kuò)建后，處理所服務(wù)國(guó)際水產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)園區(qū)排放廢水的規(guī)模和效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求，本文對(duì)該污水處理廠的現(xiàn)狀問題進(jìn)行詳細(xì)深入的分析，針對(duì)高濃度水產(chǎn)品加工廢水的水質(zhì)特性，提出以氣浮+水解酸化+AO-SBR為主體的集約化組合工藝，建成后運(yùn)行情況表明，該組合工藝對(duì)水產(chǎn)品加工廢水有很好的處理效果，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。