黃勤超

（上海華誼環(huán)?？萍加邢薰荆?上海 200241）

1 工程概況

某危廢處置企業(yè)在國(guó)內(nèi)新建工廠， 采用回轉(zhuǎn)窯焚燒工藝處理所在區(qū)域的危險(xiǎn)廢物， 處理廢物涉及醫(yī)藥廢物、 廢有機(jī)溶劑及含有機(jī)溶劑廢物、 廢礦物油與含礦物油廢物、 烴／水混合物或乳化液、 精餾／蒸餾殘?jiān)?涂料廢物等18 類。 危廢處理過(guò)程中廢水來(lái)源為： 軟化水站排污水、 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)排污水、 焚燒生產(chǎn)線廢水、 非危廢區(qū)地面沖洗水、 初期雨水。 該廠所在化工園區(qū)設(shè)有污水處理廠， 地面沖洗水及初期雨水在廠內(nèi)緩存后直接納入園區(qū)污水管網(wǎng)， 其余3 股廢水需經(jīng)廠內(nèi)廢水站處理合格后方可納入該企業(yè)所在化工園區(qū)廢水處理廠。

2 設(shè)計(jì)規(guī)模及進(jìn)出水水質(zhì)

該危廢企業(yè)廢水站的設(shè)計(jì)規(guī)模為24 t／h， 主要處理焚燒生產(chǎn)線廢水、 軟化水站排污水、 循環(huán)冷卻系統(tǒng)排污水， 各股廢水特征及水量見(jiàn)表1。 焚燒生產(chǎn)線廢水進(jìn)水水質(zhì)見(jiàn)表2， 納管標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表1 廢水特征及水量Tab. 1 wastewater characteristics and quantity

表2 焚燒生產(chǎn)線廢水進(jìn)水水質(zhì)Tab. 2 Influent water quality of incineration production line wastewater

表3 園區(qū)污水處理廠納管標(biāo)準(zhǔn)Tab. 3 Pipe acceptance requirement of wastewater treatemnt plant in chemical industrial park

3 廢水處理工藝

3.1 廢水處理工藝選擇

焚燒生產(chǎn)線廢水是該企業(yè)重點(diǎn)處理的一路廢水， 其余兩路水水質(zhì)較好， 不作為重點(diǎn)處理。 焚燒生產(chǎn)線廢水具有溫度高、 COD 含量高、 F-含量高、鹽含量高及含有重金屬（企業(yè)可能會(huì)接收含重金屬的危廢）等特點(diǎn)。 循環(huán)冷卻水排污水、 軟化水站排污水、 焚燒生產(chǎn)線廢水混合后鹽含量小于32 000 mg／L， 滿足納管標(biāo)準(zhǔn)。 因此， 廢水站不設(shè)除鹽功能， 主要去除COD、 F-、 重金屬離子及SS。

焚燒生產(chǎn)線廢水COD 主要由亞硫酸鹽組成，同時(shí)存在部分還原性有機(jī)物， 鹽含量高， 不利于微生物生長(zhǎng)。 因此， 去除廢水中COD 選用曝氣氧化-高級(jí)氧化的方式進(jìn)行處理； 廢水中F-質(zhì)量濃度較高， 達(dá)1 300 mg／L， 采用鈣鹽化學(xué)沉淀除氟， 出水F-質(zhì)量濃度為20 ～30 mg／L， 因此， 該廢水站采用化學(xué)沉淀-混凝沉淀-除氟器的工藝進(jìn)行深度除氟［1-3］。 采用投加Ca（OH）2及重捕劑的方式去除廢水中重金屬離子。 由于焚燒生產(chǎn)線廢水溫度較高， 約為60 ～65 ℃， 溫度過(guò)高會(huì)降低氧氣在水中的溶解度［4-5］， 廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池之前先采用冷卻塔將溫度降低至50 ℃以下。 SS 采用混凝沉淀的工藝去除。

3.2 廢水處理工藝流程

廢水處理工藝流程見(jiàn)圖1。

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

焚燒線生產(chǎn)廢水首先進(jìn)入冷卻水池， 來(lái)水pH值一般為6 ～10， 在此通過(guò)投加HCl 或NaOH， 將pH 值調(diào)節(jié)至中性， 采用冷卻塔將水溫降至50 ℃以下； 冷卻水池出水溢流至曝氣調(diào)節(jié)池進(jìn)行均質(zhì)均量， 同時(shí)， 在此采用鼓風(fēng)機(jī)及高壓溶氧設(shè)備進(jìn)行曝氣， 去除廢水中大部分亞硫酸根； 曝氣調(diào)節(jié)池出水進(jìn)入1＃ 反應(yīng)池， 在1＃ 反應(yīng)池內(nèi)投加H2O2， 進(jìn)一步氧化亞硫酸根及還原性有機(jī)物； 在2＃ 反應(yīng)池內(nèi)投加鈣鹽及重捕劑去除F-及重金屬離子， 為使形成的沉淀能夠有效沉降， 在2＃ 反應(yīng)池內(nèi)投加PAC、 PAM， 增強(qiáng)絮凝沉淀效果； 沉淀池出水進(jìn)入砂濾器去除廢水中的SS， 避免后續(xù)除氟器、 活性炭過(guò)濾器污堵， 影響廢水站穩(wěn)定運(yùn)行； 砂濾器出水如F-檢測(cè)達(dá)標(biāo)， 廢水直接進(jìn)入中間水池， 如檢測(cè)不達(dá)標(biāo)， 砂濾器出水則進(jìn)入除氟器， 進(jìn)一步去除廢水中的F-； 焚燒生產(chǎn)線廢水進(jìn)入中間水池后與軟化水站排污水、 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)排污水混合均勻，如達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)， 則直接排入清水池， 如檢測(cè)不達(dá)標(biāo)， 則通過(guò)提升泵將廢水輸送至活性炭過(guò)濾器， 進(jìn)一步去除水中COD、 SS， 同時(shí)活性炭還能吸附一定量的F-［6］； 活性炭過(guò)濾器出水進(jìn)入清水池， 由清水泵將處理合格的廢水排入園區(qū)污水管網(wǎng)。

沉淀池產(chǎn)生的污泥由泵輸送至污泥濃縮池， 經(jīng)濃縮后采用高壓隔膜泵將污泥（含水率為97% ～98%）輸送至板框壓濾機(jī)進(jìn)行脫水， 脫水后的污泥作為危廢委外處理， 濾液自流至調(diào)節(jié)池進(jìn)行循環(huán)處理； 砂濾器、 除氟器及活性炭過(guò)濾器反洗水返回至調(diào)節(jié)池進(jìn)行處理。

4 主要處理單元及設(shè)計(jì)參數(shù)

4.1 冷卻及pH 調(diào)節(jié)系統(tǒng)

冷卻水池1 座， 尺寸為2.6 m×2.6 m×4.5 m，超高0.5m， 停留時(shí)間為1.6 h， 地下式， 材質(zhì)為鋼砼防腐。 考慮一定裕量， 冷卻塔設(shè)計(jì)能力為30 m3／h， 設(shè)置在冷卻水池上方混凝土蓋板上， 材質(zhì)選用抗腐蝕的FRP， 冷卻溫差為15 ～20 ℃， 設(shè)循環(huán)泵2 臺(tái)， 1 用1 備， 單臺(tái)流量為30 m3／h， 揚(yáng)程為18 m， 功率為4 kW， 過(guò)流材質(zhì)為工程塑料。 經(jīng)冷卻塔處理后將廢水溫度降低至40 ～50 ℃。 冷卻水池兼作pH 調(diào)節(jié)池， 在此調(diào)節(jié)pH 值至中性， 設(shè)置在線pH 計(jì)1 臺(tái)。

4.2 曝氣調(diào)節(jié)池

1 座， 有效容積為400 m3， 分隔為2 池， 有效體積分別為350 m3及50 m3， 超高0.5 m， 停留時(shí)間分別為21 h 和3 h， 地下式， 材質(zhì)為鋼砼防腐，設(shè)置混凝土蓋板。 兩池底部均布微孔曝氣器， 曝氣器材質(zhì)為ABS， 大池設(shè)2 臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行曝氣， 1 用1備， 單臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)量為6.5 m3／min， 揚(yáng)程為6 m， 功率為11 kW； 小池采用高壓溶氣增氧設(shè)備進(jìn)行曝氣， 高壓溶氣增氧設(shè)備由泵、 溶氣罐組成， 溶氣水量為處理水量的30%， 通過(guò)溶氣水泵將曝氣池中水輸送至溶氣罐中， 同時(shí)在泵前吸入空氣， 空氣及廢水進(jìn)入溶氣罐中， 溶氣罐壓力設(shè)置為0.4 MPa，在密封容器內(nèi)壓力越高， 空氣溶解度越大， 從而提高溶解氧量［4］， 通過(guò)釋放器驟然減壓， 快速將溶氣水釋放至曝氣池中， 保證曝氣池中溶解氧質(zhì)量濃度不小于15 mg／L， 同時(shí)形成數(shù)量較多、 粒徑較小的氣泡， 增大氧氣與污染物的接觸面積， 增強(qiáng)污染物氧化效果， 降低COD 濃度［7］。 設(shè)調(diào)節(jié)池提升泵2臺(tái)， 自吸泵， 1 用1 備， 單臺(tái)流量為17 m3／h， 揚(yáng)程為10 m， 功率為2.2 kW， 過(guò)流材質(zhì)為工程塑料。

4.3 兩腔反應(yīng)池及沉淀池

兩 腔 反 應(yīng) 池1 座， 尺 寸 為4.5 m × 2.0 m × 3.6 m， 超高0.5 m， 均分為2 個(gè)腔體， 單腔反應(yīng)池停留時(shí)間約為0.8 h， 材質(zhì)為鋼襯FRP。 在1＃ 反應(yīng)池內(nèi)投加H2O2， 根據(jù)危廢接收類型及來(lái)水水質(zhì)， 可在2＃ 反應(yīng)池內(nèi)選擇性投加CaCl2、 Ca（OH）2、 重捕劑去除F-及重金屬。 本工程廢水處理與生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)， 危廢接收類型不同， 廢水中特征污染物不同， 當(dāng)檢測(cè)到廢水中F-及重金屬超標(biāo)時(shí)， 啟動(dòng)Ca（OH）2及重捕劑投加系統(tǒng)， 在去除F-的同時(shí)去除重金屬； 若僅F-超標(biāo)， 采用投加CaCl2除F-， CaCl2替代Ca（OH）2可大大減少藥劑投加量及危廢產(chǎn)生量。 為增強(qiáng)絮凝沉淀效果， 同時(shí)在2＃ 反應(yīng)池內(nèi)投加PAC、 PAM。1＃ 反應(yīng)池和2＃ 反應(yīng)池內(nèi)分別設(shè)雙層漿葉機(jī)械攪拌器1 臺(tái)， 單臺(tái)功率為1.5 kW， 材質(zhì)鋼襯PE。

采用斜板沉淀池， 設(shè)計(jì)表面負(fù)荷為1.5 m3／（m2·h）， 尺寸為6.0 m×2.0 m×3.6 m， 超高0.5 m，停留時(shí)間為2 h， 材質(zhì)為鋼襯FRP， 斜管填料采用PP 材質(zhì)。 設(shè)排泥泵2 臺(tái)， 1 用1 備， 單臺(tái)流量為5 m3／h， 揚(yáng)程為10 m， 功率為1.1 kW， 材質(zhì)為工程塑料。 斜板沉淀池出水設(shè)過(guò)濾器增壓泵2 臺(tái)， 1 用1 備， 水量為17 m3／h， 揚(yáng)程為20 m， 功率為2.2 kW， 過(guò)流材質(zhì)為工程塑料。

4.4 砂濾器、 除氟器及活性炭過(guò)濾器

砂濾器1 座， 材質(zhì)為碳鋼襯膠。 處理能力為17 m3／h， 濾速為5 m／h， 尺寸為?2 100 mm × 3 500 mm， 填料層高度為1 200 mm。

除氟器1 座， 材質(zhì)為碳鋼襯膠。 處理能力為17 m3／h， 濾速為5 m／h， 尺寸為?2 100 mm × 3 500 mm， 填料層高度為1 200 mm。 除氟器采用活性氧化鋁吸附劑進(jìn)行除氟處理， 含氟廢水與高效活性硅鋁鹽接觸后， 濾料表面發(fā)生吸附過(guò)濾和離子交換雙重反應(yīng)， 水中的氟離子吸附于濾料上， 同時(shí)F-與濾料表面的OH-發(fā)生交換， 通過(guò)雙效的物化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)除氟的目的。 當(dāng)填料失效時(shí)， 可在線進(jìn)行再生， 反復(fù)循環(huán)使用。 用硫酸鋁溶液再生吸附劑， 以恢復(fù)其吸附能力， 其用量與除氟量之比為60 ∶1，再生濃度為1%～2%。

中間水池1 座， 材質(zhì)為碳鋼襯膠。 尺寸為4.0 m×2.0×3.6 m， 超高0.5 m， 停留時(shí)間為1 h， 設(shè)增壓泵2 臺(tái)， 1 用1 備， 水量為24 m3／h， 揚(yáng)程為10 m， 功率為2.2 kW， 過(guò)流材質(zhì)為工程塑料。 設(shè)雙層漿葉機(jī)械攪拌器1 臺(tái)， 單臺(tái)功率為1.5 kW，材質(zhì)為鋼襯PE。

活性炭過(guò)濾器1 座， 材質(zhì)為FRP。 處理能力為24 m3／h， 濾速為7.6 m／h， 尺寸為?2 000 mm ×4 000 mm， 填料層高度為1 500 mm。

設(shè)置2 臺(tái)反沖洗泵對(duì)砂濾器、 除氟器及活性炭過(guò)濾器進(jìn)行反洗， 1 用1 備， 反洗強(qiáng)度為10 L／（m2·s）， 單臺(tái)流量為125 m3／h， 揚(yáng)程為20 m， 功率為15 kW。

4.5 清水池

清水池1 座， 尺寸為16.6 m × 3.0 m × 4.5 m，超高0.5 m， 停留時(shí)間為8 h， 地下式， 材質(zhì)為鋼砼防腐。 在清水池出水管道上設(shè)置COD、 總氮、 氨氮及pH 在線檢測(cè)儀， 如所有在線檢測(cè)值達(dá)標(biāo)， 則廢水排至園區(qū)污水管網(wǎng)， 如其中一項(xiàng)不達(dá)標(biāo)， 則啟用應(yīng)急泵將清水池廢水提升至調(diào)節(jié)池進(jìn)行循環(huán)處理。 排水泵2 臺(tái)， 1 用1 備， 單臺(tái)流量為24 m3／h，揚(yáng)程為40 m， 功率為7.5 kW， 材質(zhì)為工程塑料；應(yīng)急泵2 臺(tái)， 1 用1 備， 單臺(tái)流量為50 m3／h， 揚(yáng)程為10 m， 功率為4 kW， 材質(zhì)為工程塑料。

4.6 污泥脫水工段

污泥脫水工段主要由污泥濃縮池、 板框壓濾機(jī)、 污泥泵組成。

污泥濃縮池1 座， 尺寸為3.7 m × 3.0 m × 4.5 m， 超高0.5 m， 停留時(shí)間為8 h， 地下式， 材質(zhì)為鋼砼。 設(shè)氣動(dòng)污泥泵2 臺(tái)， 1 用1 備， 流量為10 m3／h， 揚(yáng)程為60 m， 功率為7.5 kW。

板框壓濾機(jī)1 臺(tái)， 過(guò)濾面積為150 m2， 過(guò)濾壓力為0.6 MPa， 污泥經(jīng)脫水后， 含水率約為75%。

4.7 曝氣風(fēng)機(jī)房、 儲(chǔ)藥間、 加藥間及在線監(jiān)測(cè)儀

風(fēng)機(jī)房1 間， 尺寸為2.5 m×3.0 m， 放置2 臺(tái)曝氣風(fēng)機(jī)。

儲(chǔ)藥間1 間， 尺寸為4.8 m×3.5 m， 儲(chǔ)存CaCl2、Ca（OH）2、 PAC、 PAM 及重捕劑， H2O2、 鹽酸及NaOH根據(jù)用量， 由廠內(nèi)供應(yīng)， 儲(chǔ)藥間內(nèi)不進(jìn)行存儲(chǔ)。

加藥間1 間， 尺寸為7.0 m×6.3 m， 藥劑投加設(shè)備放置于加藥間， 設(shè)有7 套加藥撬裝裝置， 分別為HCl、 NaOH、 CaCl2（或Ca（OH）2）、 重 捕 劑、PAC、 PAM、 H2O2投加裝置， 加藥罐體積均為1 m3， 材質(zhì)PE， 每套加藥系統(tǒng)配套計(jì)量泵2 臺(tái)， 1用1 備。

在線監(jiān)測(cè)站房1 間， 尺寸為3.0 m×2.0 m， 放置COD、 總氮、 氨氮及pH 在線監(jiān)測(cè)儀。

5 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1） 本工程對(duì)水質(zhì)進(jìn)行了充分的試驗(yàn)和分析，采用有針對(duì)性的工藝去除廢水中各項(xiàng)特征污染物，工藝流程合理、 可靠； 工藝設(shè)計(jì)靈活， 除氟器及活性炭過(guò)濾器均設(shè)置了超越， 可根據(jù)實(shí)際水質(zhì)及運(yùn)行情況， 對(duì)工藝進(jìn)行靈活調(diào)整。

（2） 采用高壓溶氣增氧設(shè)備， 增加曝氣調(diào)節(jié)池氧氣含量， 同時(shí)產(chǎn)生數(shù)量多、 粒徑小的氣泡， 增加氧氣與污染物的接觸面積， 氧化大部分亞硫酸根，后續(xù)投加H2O2最大限度氧化剩余亞硫酸根及還原性有機(jī)物， 降低COD 濃度至排放標(biāo)準(zhǔn)。

（3） 本工程選用CaCl2（或Ca（OH）2）作為除氟藥劑， 實(shí)際運(yùn)行時(shí)， 根據(jù)來(lái)水水質(zhì)是否含有重金屬離子選用相應(yīng)的藥劑， 實(shí)現(xiàn)最大限度減少藥劑投加量及危廢量， 同時(shí)保證廢水達(dá)標(biāo)排放。

6 工程運(yùn)行效果

經(jīng)前期的深入理論及中試試驗(yàn)論證， 該企業(yè)廢水站能夠順利將廢水處理至園區(qū)污水處理廠納管標(biāo)準(zhǔn)， 即pH 值為6 ～9， ρ（COD）≤60 mg／L， ρ（SS）≤35 mg／L， ρ（F-）≤20 m／L， ρ（TDS）≤32 000 mg／L，ρ（總銅）≤1 mg／L， ρ（總鋅）≤4 mg／L。 目前， 廢水站已建設(shè)完成， 設(shè)備均已通過(guò)各項(xiàng)功能測(cè)試及清水調(diào)試。

該企業(yè)廢水站在運(yùn)行過(guò)程中需與生產(chǎn)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)， 密切關(guān)注危廢接收類型及廢水水質(zhì)， 加強(qiáng)廢水檢測(cè)頻次， 根據(jù)來(lái)水水質(zhì)啟動(dòng)相應(yīng)的加藥裝置， 保證特征污染物得到有效去除。 后續(xù)在運(yùn)行過(guò)程中可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化， 如在反應(yīng)池進(jìn)水管增設(shè)在線F-檢測(cè)儀， 根據(jù)F-濃度精準(zhǔn)控制加藥量， 節(jié)省藥劑用量及減少危廢產(chǎn)量。 另外， 本工程在線COD 儀表僅作為排水參考， 運(yùn)行過(guò)程中企業(yè)可加強(qiáng)取樣頻次， 分析屏蔽Cl-后COD 的實(shí)際值，根據(jù)檢測(cè)規(guī)律與園區(qū)協(xié)商以在線COD 為參考依據(jù)的監(jiān)測(cè)值。

7 投資及運(yùn)行成本

本工程概算總投資為250 萬(wàn)元， 滿負(fù)荷運(yùn)行成本約為7.5 元／t。

8 結(jié)語(yǔ)

（1） 該危廢處置企業(yè)廢水成分復(fù)雜、 水質(zhì)波動(dòng)較大， 來(lái)水溫度高， 廢水中主要污染物為亞硫酸鹽、 F-和重金屬等無(wú)機(jī)污染物， 采用冷卻降溫-曝氣氧化-高級(jí)氧化-化學(xué)沉淀-砂濾器-除氟器-活性炭過(guò)濾器的組合物化工藝進(jìn)行處理是可行的， 工藝設(shè)計(jì)靈活可靠、 操作維護(hù)簡(jiǎn)單， 出水水質(zhì)滿足設(shè)計(jì)要求。

（2） 選用除氟器進(jìn)行深度除氟的同時(shí)， 選用活性炭過(guò)濾器作為保障措施進(jìn)一步去除廢水中SS、COD 及F-， 有利于提升廢水處理工藝的可靠性及靈活性。

（3） 在選擇和確定廢水處理工藝時(shí)， 應(yīng)重點(diǎn)考慮來(lái)水水質(zhì)特點(diǎn)和合理均質(zhì)、 均量及調(diào)配， 根據(jù)廢水中的特征污染物有針對(duì)性地選擇工藝， 避免影響后續(xù)工藝的穩(wěn)定運(yùn)行， 確保廢水達(dá)標(biāo)排放。 同時(shí)，工藝選擇兼顧廢水站投資和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、 操作維護(hù)的安全性。