王亮， 汪炎， 王世卓， 梅紅， 范修波

（東華工程科技股份有限公司， 合肥 230024）

1 工程概況

某精細(xì)化工廠主要從事營(yíng)養(yǎng)品、 丙二醇、 尼龍等產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售。 在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量高濃度和低濃度的生產(chǎn)廢水， 各股廢水水質(zhì)復(fù)雜、 有機(jī)物濃度高、 氨氮和有機(jī)氮含量高、 鹽分高、 可生化性差， 需要經(jīng)過(guò)處理達(dá)到園區(qū)污水處理廠納管標(biāo)準(zhǔn)后方能進(jìn)行間接排放。 本工程對(duì)該精細(xì)化工廢水各污染物進(jìn)行針對(duì)性處理， 實(shí)現(xiàn)廢水達(dá)標(biāo)排放， 為類似工業(yè)廢水處理設(shè)計(jì)提供參考。

2 設(shè)計(jì)規(guī)模及水質(zhì)

2.1 設(shè)計(jì)規(guī)模

根據(jù)該企業(yè)提供的資料， 污水處理裝置規(guī)模為10 000 m3／d。 考慮到各產(chǎn)品需要5 a 左右的時(shí)間才能達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)能， 本工程預(yù)處理系統(tǒng)按照10 000 m3／d 規(guī)模建設(shè)； 厭氧處理系統(tǒng)、 生化處理系統(tǒng)按照5 000 m3／d 規(guī)模建設(shè)， 預(yù)留5 000 m3／d 場(chǎng)地。

2.2 設(shè)計(jì)水質(zhì)

本工程進(jìn)水主要為營(yíng)養(yǎng)品、 丙二醇、 尼龍等產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的高濃度和低濃度生產(chǎn)廢水、 生活污水以及初期雨水等， 出水達(dá)到園區(qū)污水處理廠納管標(biāo)準(zhǔn)后排入污水處理廠進(jìn)一步處理， 具體指標(biāo)如表1 所示。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)Tab. 1 Design influent and effluent water quality

3 廢水處理工藝

營(yíng)養(yǎng)品廢水的成分復(fù)雜、 CODCr濃度高、 鹽度高、 SS 高、 色度高、 可生化性較差、 代謝抑制物含量多； 丙二醇廢水的水質(zhì)復(fù)雜、 CODCr濃度高、鹽分高、 可生化性差， 主要污染成分有二甲基甲酰胺、 環(huán)己烷、 三氯乙烷等， 對(duì)生化有較強(qiáng)的抑制作用； 尼龍廢水含苯、 己二胺、 己二酸、 環(huán)己醇等苯系物及低聚物和硫化物， CODCr、 NH3-N 和TN 含量高， 廢水可生化性差［1-2］。 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)該類精細(xì)化工廢水主要采取物化與生化結(jié)合的處理工藝，并以生化處理為主［3-5］。 根據(jù)本工程各股廢水進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)和出水水質(zhì)要求， 考慮到UASB 反應(yīng)器常用于中高濃度的有機(jī)廢水處理， 具有運(yùn)行成本低、剩余污泥產(chǎn)生量少、 占地少、 可回收大量能源等優(yōu)點(diǎn)， 而且厭氧菌經(jīng)馴化后可以極大提高其對(duì)毒性物質(zhì)的耐受力［6-7］； A／O 工藝具有停留時(shí)間短、 節(jié)省碳源和供氣量、 節(jié)約占地等優(yōu)點(diǎn)［8-10］， 本工程采用以UASB-兩級(jí)A／O 為主的處理工藝， 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

來(lái)自生產(chǎn)裝置的高濃度廢水及低濃度廢水分別進(jìn)入高、 低濃度均質(zhì)池， 保證廢水進(jìn)入后續(xù)處理時(shí)水質(zhì)和水量的相對(duì)穩(wěn)定。 在各自均質(zhì)池內(nèi)嵌設(shè)置隔油池， 預(yù)留隔油功能。 在高、 低濃度廢水進(jìn)水管上分別設(shè)置在線監(jiān)測(cè)儀表， 當(dāng)監(jiān)測(cè)到指標(biāo)發(fā)生異常， 與正常工況偏離較大時(shí)， 可通過(guò)在線氣動(dòng)閥門將該股廢水自動(dòng)切換至事故池。 待來(lái)水恢復(fù)正常后， 再通過(guò)自動(dòng)切換閥將該股廢水切入均質(zhì)池。 事故池中廢水可通過(guò)小流量提升泵提升至高濃度均質(zhì)池。 均質(zhì)池和事故池內(nèi)均設(shè)機(jī)械攪拌機(jī)保證各種廢水混合均勻和防止懸浮物沉積。

高濃度均質(zhì)池出水泵入高效混凝沉淀器， 去除廢水中的懸浮物、 色度后， 與低濃度廢水合并送入?yún)捬踹M(jìn)水池， 經(jīng)厭氧進(jìn)料泵提升進(jìn)入U(xiǎn)ASB 反應(yīng)器，經(jīng)過(guò)厭氧處理后， 廢水中大部分有機(jī)物被分解。

厭氧反應(yīng)池出水自流進(jìn)入一級(jí)A／O 池， 一級(jí)A／O 池采用完全混合池型， 有較高的抗沖擊負(fù)荷能力。 在一級(jí)A／O 池的缺氧池部分， 回流液中硝酸鹽反硝化成氮?dú)狻?在好氧池內(nèi)廢水中大部分有機(jī)污染物被降解、 氨氮硝化成亞硝酸鹽和硝酸鹽。 一級(jí)A／O 池設(shè)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)， 用于混合液回流。 好氧池中設(shè)鼓風(fēng)曝氣， 為微生物提供必要的氧氣。 一級(jí)A／O 池出水自流進(jìn)入二沉池， 進(jìn)行泥水分離， 二沉池沉淀污泥部分回流至一級(jí)A／O 池前端， 剩余污泥提升至污泥脫水干化間處理。

二沉池的出水進(jìn)入二級(jí)A／O 池， 二級(jí)A／O 池采用MBBR 工藝， 流化床有較高的容積負(fù)荷和去除率。 在二級(jí)A／O 池內(nèi)進(jìn)一步發(fā)生生物脫碳、 脫氮反應(yīng)， 進(jìn)一步去除CODCr。 二級(jí)A／O 池設(shè)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)， 用于混合液回流。 二級(jí)A／O 池出水進(jìn)入終沉池進(jìn)行泥水分離， 終沉池沉淀污泥部分回流至二級(jí)A／O 池的前端， 剩余污泥提升至污泥脫水干化間處理。

終沉池出水進(jìn)入外排水池， 通過(guò)外排水泵送至園區(qū)污水處理廠進(jìn)一步處理。

4 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

（1） 高濃度均質(zhì)池。 2 座， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)水量為120 m3／h， 單座尺寸為30.0 m×8.0 m×6.7 m， 有效水深為6.0 m， 水力停留時(shí)間為24 h。設(shè)立式雙曲面攪拌機(jī)4 臺(tái)， 功率為5.5 kW； 提升泵2 臺(tái)， 流量為120 m3／h， 揚(yáng)程為37 m， 功率為22 kW。

（2） 低濃度均質(zhì)池。 2 座， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)水量為300 m3／h， 單座尺寸為25.0 m×24.0 m×6.7 m， 有效水深為6.0 m， 水力停留時(shí)間為24 h。設(shè)立式雙曲面攪拌機(jī)8 臺(tái)， 功率為5.5 kW； 提升泵2 臺(tái)， 流量為300 m3／h， 揚(yáng)程為16 m， 功率為22 kW。

（3） 事故池。 2 座， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 設(shè)計(jì)水量為420 m3／h， 單座尺寸為35.0 m × 24.0 m × 6.7 m， 有效水深為6.0 m， 水力停留時(shí)間為24 h。 設(shè)立式雙曲面攪拌機(jī)8 臺(tái)， 功率為5.5 kW； 提升泵2臺(tái)， 流量為45 m3／h， 揚(yáng)程為20 m， 功率為5.5 kW。

（4） 高效混凝沉淀器。 2 套， 采用成套設(shè)備，單套處理量為60 m3／h， 設(shè)備尺寸為?3.5 m ×7.0 m， 本體采用碳鋼防腐， 內(nèi)部設(shè)置?35 mm 斜管填料和?1 mm 過(guò)濾濾珠； 設(shè)反沖洗泵2 臺(tái)， 流量為400 m3／h， 揚(yáng)程為26 m， 功率為45 kW。

（5） 厭氧處理系統(tǒng)。 厭氧進(jìn)水池1 座， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 設(shè)計(jì)水量為420 m3／h， 尺寸為28.5 m×16.0 m×7.7 m， 有效水深為7.0 m， 水力停留時(shí)間為7.6 h。 UASB 反應(yīng)器1 座， 碳鋼防腐， 設(shè)計(jì)水量為210 m3／h， 尺寸為?20.0 m×21.0 m， 容積負(fù)荷為5 kg［CODCr］／（m3·d）， 溫度為35 ～40 ℃， 污泥濃度為8 ～10 g／L， 上升流速為3.1 m／h。 設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)2 臺(tái)， 功率為7.5 kW； 厭氧供料泵2 臺(tái)， 流量為210 m3／h， 揚(yáng)程為26 m， 功率為30 kW； 循環(huán)泵2 臺(tái)， 流量為777 m3／h， 揚(yáng)程為5 m， 功率為30 kW； 厭氧污泥泵1 臺(tái)， 流量為40 m3／h， 揚(yáng)程為30 m， 功率為11 kW； 水封罐補(bǔ)水泵1 臺(tái)， 流量為10 m3／h， 揚(yáng)程為25 m， 功率為2.2 kW； 沼氣增壓風(fēng)機(jī)2 臺(tái)， 流量為7.44 m3／min， 升壓為30 kPa， 功率為7.5 kW； 沼氣穩(wěn)壓柜1 臺(tái)， 有效容積為140 m3； 沼氣燃燒器1 臺(tái)， 燃燒能力為1 200 m3／h； 板式換熱器1 臺(tái)， 換熱面積為310 m2； 蒸汽噴射器6 臺(tái)， 單臺(tái)蒸汽噴射量為970 kg／h。

（6） 一級(jí)A／O 池。 2 座， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)水量為210 m3／h， A 池尺寸為32.0 m×8.5 m×8.5 m， O 池尺寸為51.4 m × 32.0 m × 8.5 m， 有效水深為7.5 m， A 池停留時(shí)間為19.4 h， O 池停留時(shí)間為117.5 h， 污泥濃度為3 g／L， 污泥負(fù)荷為0.1 kg［CODCr］／（kg［MLSS］·d）， 溫度為20 ～30 ℃， pH值為6 ～9， 混合液回流比為100%～300%， 污泥回流比為50%～100%。 設(shè)潛水?dāng)嚢杵? 臺(tái)， 功率為10 kW； 潛水推流器8 臺(tái)， 功率為5.5 kW； 混合液回流泵3 臺(tái)， 流量為350 m3／h， 揚(yáng)程為1.2 m，功率為4 kW； 射流曝氣器44 臺(tái)； 射流曝氣回流泵5 臺(tái)， 流量為675 m3／h， 揚(yáng)程為15 m， 功率為45 kW； 空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)3 臺(tái)， 風(fēng)量為150 m3／min，風(fēng)壓為80 kPa， 功率為245.3 kW。

（7） 二沉池。 1 座， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 設(shè)計(jì)水量為210 m3／h， 尺寸為?24.0 m × 5.3 m， 池邊水深4.6 m， 表面水力負(fù)荷為0.5 m3／（m2·h）。 設(shè)中心傳動(dòng)半橋刮泥機(jī)1 臺(tái)， 功率為0.75 kW； 疊螺機(jī)進(jìn)泥泵2 臺(tái)， 流量為50 m3／h， 揚(yáng)程為30 m， 功率為7.5 kW； 剩余污泥泵2 臺(tái)， 流量為30 m3／h， 揚(yáng)程為5 m， 功率為3 kW； 回流污泥泵2 臺(tái)， 流量為210 m3／h， 揚(yáng)程為9 m， 功率為11 kW。

（8） 二級(jí)A／O 池。 2 座， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 設(shè)計(jì)水量為210 m3／h， A 池尺寸為17.0 m×12.0 m ×8.5 m， O 池尺寸為37.0 m × 12.0 m × 8.5 m， 有效水深為7.5 m， A 池停留時(shí)間為14.5 h， O 池停留時(shí)間為31.7 h， 污泥濃度為3 g／L， 污泥負(fù)荷為0.1 kg［CODCr］／（kg［MLSS］·d）， 溫 度 為20 ～30 ℃， pH值為6 ～9， 混合液回流比為200%～300%， 污泥回流比為50%～100%， 填料填充率為30%。 設(shè)缺氧潛水推流器4 臺(tái)， 功率為3 kW； 好氧潛水推流器8 臺(tái)， 功率為7.5 kW； 混合液回流泵3 臺(tái)， 流量為350 m3／h， 揚(yáng)程為1.2 m， 功率為4 kW； 流化填料體積為1 875 m3， 填料直徑為25 mm， 高度為10 mm， 有效比表面積為600 m2／m3。

（9） 終沉池。 1 座， 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 設(shè)計(jì)水量為210 m3／h， 尺寸為?24.0 m × 5.3 m， 池邊水深為4.6 m， 表面水力負(fù)荷為0.5 m3／（m2·h）。 設(shè)中心傳動(dòng)半橋刮泥機(jī)1 臺(tái)， 功率為0.75 kW； 剩余污泥泵2 臺(tái)， 流量為32 m3／h， 揚(yáng)程為12 m， 功率為3 kW； 回流污泥泵2 臺(tái)， 流量為210 m3／h， 揚(yáng)程為9 m， 功率為11 kW。

5 工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1） 本工程采用UASB 反應(yīng)器對(duì)高濃度有機(jī)廢水進(jìn)行預(yù)處理， 去除污染物的同時(shí)可回收大量的沼氣， 實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。

（2） 廢水處理采用以UASB-兩級(jí)A／O 為主的工藝， 處理效率高， 便于運(yùn)行維護(hù)， 出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)， 運(yùn)行成本適中。

（3） 一級(jí)A／O 池選用同時(shí)具備A／O 工藝和氧化溝工藝特征的改良型“鼓風(fēng)曝氣式氧化溝工藝”（完全混合式池型）， 使其運(yùn)行更加耐沖擊、 靈活和穩(wěn)定， 同時(shí)減少了占地面積、 降低了工程投資和運(yùn)行費(fèi)用。

（4） 二級(jí)A／O 池選用MBBR 工藝， 通過(guò)優(yōu)化池體設(shè)計(jì)， 避免填料堆積， 二級(jí)A／O 池中的A 池四周采用倒圓角設(shè)計(jì)， O 池采用循環(huán)流態(tài)池型， 進(jìn)一步保障、 提升填料流化效果。

6 工程運(yùn)行效果

本工程調(diào)試成功、 穩(wěn)定運(yùn)行后， 進(jìn)出水CODCr和NH3-N 濃度分別如圖2 和圖3 所示。

圖2 進(jìn)出水CODCr 濃度Fig. 2 CODCr concentrations of influent and effluent water

圖3 進(jìn)出水NH3-N 濃度Fig. 3 NH3-N concentrations of influent and effluent water

從圖2 和圖3 可以看出， 進(jìn)水CODCr和NH3-N濃度較高， 且存在一定的波動(dòng)， 但出水CODCr質(zhì)量濃度穩(wěn)定在300 mg／L 以下， 出水NH3-N 質(zhì)量濃度穩(wěn)定在20 mg／L 以下， 系統(tǒng)CODCr的去除率在94.3%以上， NH3-N 的去除率在92.7%以上。 出水水質(zhì)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求， 污染物去除效果穩(wěn)定， 系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)。

7 投資及運(yùn)行成本

本工程總投資約為16 050 萬(wàn)元， 運(yùn)行成本為5.18 元／m3。

8 結(jié)語(yǔ)

（1） 采用UASB-兩級(jí)A／O 為主的工藝處理該精細(xì)化工廢水是可行的， 處理后出水CODCr質(zhì)量濃度低于300 mg／L， NH3-N 質(zhì)量濃度低于20 mg／L，出水水質(zhì)達(dá)到園區(qū)污水處理廠納管標(biāo)準(zhǔn)， 該工藝處理效果穩(wěn)定， 且能耐受較強(qiáng)的沖擊負(fù)荷。

（2） 該精細(xì)化工廢水成分復(fù)雜， 且水質(zhì)水量變化較大， 在前端設(shè)置足夠容積的均質(zhì)池和事故池，有利于均勻水質(zhì)、 調(diào)節(jié)水量， 保障后續(xù)生化處理系統(tǒng)正常運(yùn)行。