陳 花

（蘇伊士（上海）環(huán)境服務(wù)有限公司，上海 200070）

目前我國各地工業(yè)園區(qū)數(shù)量及規(guī)模都呈現(xiàn)逐年增加的趨勢，工業(yè)園區(qū)生產(chǎn)行業(yè)類別繁多，各類生產(chǎn)工藝不盡相同，致使廢水污染物成分比較復(fù)雜，水質(zhì)變化巨大，尤其對于農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料等行業(yè)的尾水處理可生化性差。因此，加強(qiáng)污水處理廠工藝設(shè)計(jì)，提高園區(qū)管理運(yùn)行勢在必行。污水處理廠建設(shè)和運(yùn)行需要耗費(fèi)大量投資費(fèi)用，且受到諸多因素的影響和制約，如何從工藝方案設(shè)計(jì)上來提高污水處理廠運(yùn)行效率，降低投資費(fèi)用就成為了相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須要考慮的問題。在工藝方案設(shè)計(jì)時(shí)，必須要基于工業(yè)園污水排放水量、水質(zhì)等現(xiàn)狀問題，選擇切實(shí)可行而又經(jīng)濟(jì)合理的處理工藝方案，通過不斷優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，在保證出水水質(zhì)滿足規(guī)定的前提下，最大限度地兼顧運(yùn)行靈活性與經(jīng)濟(jì)性，

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目為某地經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)污水處理及生態(tài)環(huán)境提升PPP項(xiàng)目工業(yè)污水處理廠工程，本項(xiàng)目相關(guān)聯(lián)污水處理廠現(xiàn)狀工業(yè)污水水質(zhì)可生化性差，隨著園區(qū)內(nèi)各企業(yè)積極推進(jìn)生產(chǎn)工藝優(yōu)化措施，TN濃度逐步得到控制，但仍有部分特征污染物超標(biāo)。為了園區(qū)的持續(xù)發(fā)展，滿足國家政策及當(dāng)?shù)卣嚓P(guān)要求，當(dāng)?shù)毓芪瘯?huì)急需新建一座工業(yè)污水處理廠，新建工業(yè)污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模為5萬m3/d，其中預(yù)處理單元設(shè)計(jì)規(guī)模8 000 m3/d。

2 園區(qū)工業(yè)污水水量、水質(zhì)現(xiàn)狀分析

2.1 現(xiàn)狀污水水量、水質(zhì)情況

對園區(qū)中排量較大的企業(yè)排放污水進(jìn)行實(shí)地調(diào)研、取樣分析，其具體水量如表1所示，這些企業(yè)主要涉及化工、醫(yī)藥中間體和顏料等行業(yè)，主要包括苯、甲苯、苯胺類、總氰化物、甲醛、陰離子表面活性劑等特征污染因子。

表1 工業(yè)園部分企業(yè)實(shí)際納管污水水質(zhì)、水量統(tǒng)計(jì)

2.2 現(xiàn)狀污水水質(zhì)分析

本次新建污水處理廠項(xiàng)目污水來源廣、水質(zhì)水量復(fù)雜、沖擊負(fù)荷難以避免，在工藝設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理上都存在較大難度。由于園區(qū)入駐企業(yè)100余家，企業(yè)種類繁多，污染物包含原料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)物和副產(chǎn)物混合后的未知化學(xué)反應(yīng)，有機(jī)物成百上千種，部分大水量大負(fù)荷企業(yè)生產(chǎn)變化、產(chǎn)品季節(jié)變化、市場需求變化，都將對污水廠運(yùn)行帶來沖擊。其次，經(jīng)過預(yù)處理后的上游企業(yè)排水中難降解有機(jī)物含量高，污水可生化性差，TDS含量高、污泥活性受抑制；進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)中雖然對特征污染物做了限定，但仍有部分時(shí)間特征污染物超標(biāo)。在對企業(yè)污水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行梳理、大水量高負(fù)荷企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，并對部分企業(yè)污水進(jìn)行取樣和試驗(yàn)后，根據(jù)水樣測試結(jié)果，分析了各主要污染物的可處理性，確定難降解COD為本項(xiàng)目的重點(diǎn)。因此，本項(xiàng)目工業(yè)污水處理廠根據(jù)水量、水質(zhì)分析現(xiàn)狀，了解超標(biāo)原因，協(xié)調(diào)排污企業(yè)對污水進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，并結(jié)合實(shí)際，根據(jù)試驗(yàn)情況制定工藝設(shè)計(jì)方案，以滿足污水處理廠廢水處理指標(biāo)要求。

3 污水處理工藝設(shè)計(jì)目標(biāo)

本項(xiàng)目新建污水處理廠服務(wù)范圍為園區(qū)內(nèi)工業(yè)廢水、生活污水及城區(qū)生活污水和少量工業(yè)廢水，工業(yè)廢水主要為工業(yè)園區(qū)近期服務(wù)范圍內(nèi)企業(yè)廢水。工藝方案設(shè)計(jì)中應(yīng)基于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，綜合考慮設(shè)計(jì)規(guī)模、污水水質(zhì)特征、當(dāng)?shù)貙?shí)際條件等從整體優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇先進(jìn)、可靠、成熟的工藝技術(shù)與設(shè)備，確保出水水質(zhì)與排放規(guī)定要求相符。本項(xiàng)目處理工藝采用強(qiáng)化預(yù)處理，生化+深度處理和尾水深度處理提升裝置相結(jié)合的工藝，在工藝設(shè)計(jì)中對碳源投加進(jìn)行了考慮，以此滿足反硝化對碳源的要求；其次，根據(jù)對工業(yè)園區(qū)內(nèi)精細(xì)化工企業(yè)污染物分析，污水處理必須結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析及園區(qū)統(tǒng)一規(guī)定，對工業(yè)污水進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在實(shí)施過程中考慮上游企業(yè)發(fā)展與排污情況，對接管標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化；以及按照當(dāng)?shù)貙ξ鬯幚韽S污染物排放規(guī)定，對廢水經(jīng)過深度處理。此外，工藝設(shè)計(jì)應(yīng)從經(jīng)濟(jì)角度進(jìn)行考慮，盡可能保證可靠運(yùn)行、方便管理的前提下，減少投資與運(yùn)行費(fèi)用，以滿足項(xiàng)目建設(shè)整體效益。

4 工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 預(yù)處理工藝設(shè)計(jì)

（1）由于園區(qū)內(nèi)精細(xì)化工企業(yè)排水特征污染物種類復(fù)雜，廢水中有如硝基化合物、有機(jī)氮化合物、鹵素化合物、芳香烴化合物等有毒有害物質(zhì)較多，故采用生化處理難以降解。預(yù)處理工藝設(shè)計(jì)對芬頓、臭氧和活性炭吸附等三種工藝進(jìn)行比較，如表2，活性炭預(yù)處理去除率高，并考慮到投資、運(yùn)行及操作便利性，其投資成本居中、運(yùn)行成本低，性價(jià)比最高，故結(jié)合設(shè)置活性炭吸附進(jìn)行預(yù)處理。

表2 三種預(yù)處理工藝設(shè)計(jì)比較

（2）活性炭吸附裝置采用雙向流顆粒活性炭吸附池，池內(nèi)兩個(gè)吸附功率單元都有支撐顆粒活性炭層的帶有濾頭的濾板，污水由上流方式通過第一個(gè)單元，再以下流方式通過第二個(gè)吸附過濾單元，經(jīng)過雙向吸附的活性炭吸附污染物飽和度高，使吸附過濾出水水質(zhì)得到進(jìn)一步保證。同時(shí)，前端設(shè)置的活性炭預(yù)處理與后端設(shè)置的臭氧具有協(xié)同作用，可確保污水處理穩(wěn)定?；钚蕴课角皯?yīng)設(shè)置高效沉淀池+V型濾池，可使污水進(jìn)入活性炭吸附裝置前對水中懸浮物進(jìn)行處理，再結(jié)合深度處理單元工藝，使活性炭吸附效率大大提高。

4.2 生物處理工藝設(shè)計(jì)

（1）生物處理是污水處理廠的核心，本項(xiàng)目生物處理單元不考慮除磷功能，選擇具有脫氧功能的生物處理工藝。目前污水處理生物脫氮工藝基本是在傳統(tǒng)生物處理工藝上進(jìn)行的改良。本次生物處理工藝對三種方案進(jìn)行了對比，A/O改良工藝、MBR工藝與改良的Carrousel氧化溝工藝。從脫氮、抗沖擊能力和占地面積方面來看，MBR工藝投資運(yùn)行費(fèi)用最高，而Carrousel氧化溝脫氮能力較弱，A/O改良工藝具有綜合優(yōu)勢，故本項(xiàng)目采用A/O改良工藝方案，并采用攪拌曝氣一體機(jī)，主要是因工業(yè)污水水質(zhì)情況復(fù)雜，含鹽量高，對出水水質(zhì)要求也很高，而采用攪拌曝氣一體機(jī)具有污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性優(yōu)勢。

（2）A/O改良工藝主要包括前置反硝化區(qū)、好氧區(qū)、脫氣區(qū)。生物污泥在生物系統(tǒng)內(nèi)與污水緊密接觸，污泥中已經(jīng)同化的高效微生物對水中的污染物首先吸附，之后利用氧降解好氧生物，污染物被轉(zhuǎn)化為水與二氧化碳，并有新微生物產(chǎn)生，進(jìn)而使水質(zhì)得以凈化。同時(shí)，對碳污染去除外，還應(yīng)進(jìn)行硝化和反硝化處理，以此實(shí)現(xiàn)氮的去除。氨氧由高專屬性微生物群進(jìn)行氧化，整個(gè)硝化反應(yīng)為NH4++2Q2＞NO3-+H2O+2H+。硝化過程會(huì)產(chǎn)生酸，需要消耗堿度促進(jìn)正常反應(yīng)，并維持硝化反應(yīng)所需的pH值；采用硝酸鹽作為電子受體，對有機(jī)物進(jìn)行氧化，將硝酸鹽還原為氣態(tài)氮。脫氣區(qū)是通過機(jī)械攪拌或曝氣脫氣，釋放水中溶解的氣體，保證后續(xù)二沉池良好的固液分離結(jié)果，根據(jù)進(jìn)水污染物負(fù)荷、曝氣需求量情況選擇曝氣、攪拌兩種運(yùn)行工況，以此提供完美的懸浮和均化效果，并可供溶解氧。

4.3 深度處理工藝

（1） 為 了 進(jìn) 一 步 降 低 CODcr、BOD5、SS、TN、TP等污染指標(biāo)，本項(xiàng)目通過深度處理單元對二級處理進(jìn)行后續(xù)處理。本項(xiàng)目深度處理選用兩臺(tái)工藝進(jìn)行對比，①方案一：高效沉淀池+V型濾池+提升泵房+臭氧接觸池+脫碳生物濾池；②方案二：芬頓高級氧化+高密度澄清池+提升泵房+脫碳生物濾池。本項(xiàng)目采用方案一，其具有耐沖擊性強(qiáng)、污泥產(chǎn)量低、不增加尾水鹽分，且相對容易管理的特性。

（2）高效沉淀池可有效緩沖來水水質(zhì)和水量負(fù)荷變化，確保出水水質(zhì)，去除大部分懸浮及膠體狀污染物。高效沉淀池由三個(gè)單元組成，即反應(yīng)、預(yù)沉-濃縮、斜管分離。反應(yīng)池內(nèi)的導(dǎo)流筒將反應(yīng)池分為兩部分，導(dǎo)流筒內(nèi)部絮凝速度快，外壁和混凝土池壁間絮凝速度慢，可使礬花均勻、密實(shí)地快速進(jìn)入預(yù)沉區(qū)；礬花在預(yù)沉區(qū)速度放緩，預(yù)沉區(qū)因面積較大，大部分懸浮固體在該區(qū)沉淀并濃縮，濃縮區(qū)設(shè)有錐型濃縮刮泥機(jī)，以收集濃縮區(qū)污泥，部分濃縮污泥由錐形循環(huán)筒送至反應(yīng)池入口，部分抽出排至污泥處理單元；斜管沉淀區(qū)將礬花殘余去除，其機(jī)械強(qiáng)度與物理性能確保管內(nèi)污泥順利下滑，經(jīng)斜管分離區(qū)澄清后的水由一個(gè)收集水槽系統(tǒng)進(jìn)行收集，礬花最終堆積在沉淀池下部的濃縮區(qū)，形成的污泥在該區(qū)域進(jìn)行濃縮。高效沉淀池出水被引入過濾單元，之后進(jìn)入配水渠，在濾池之間進(jìn)行均勻配水。

（3）由于工業(yè)污水單獨(dú)進(jìn)行生化處理以后，出水不能滿足相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)，因此，還應(yīng)經(jīng)過深度處理。本項(xiàng)目采用臭氧雙氧水協(xié)同氧化工藝，簡單改進(jìn)常規(guī)臭氧處理單元，依靠投入H2O2加速臭氧分解產(chǎn)生高活性羥基自由基，從而有效提高降解有機(jī)物的處理效果。通常將臭氧工藝與好氧生物濾池工藝組合使用，以此可確保出水懸浮物與CODCR達(dá)標(biāo)。脫碳生物濾池是基于傳統(tǒng)V型濾池所開發(fā)的細(xì)粒陶粒濾料的好氧生物濾池，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對最高設(shè)計(jì)濾速度進(jìn)行控制，以此確保出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

5 結(jié)束語

綜合上述，企業(yè)園區(qū)化快速推進(jìn)使得污水排放量不斷增加，污水處理問題受到更加廣泛關(guān)注，污水處理任務(wù)艱巨。本項(xiàng)目從污水水質(zhì)、水量變化入手，以工藝設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，組織討論項(xiàng)目的關(guān)鍵點(diǎn)、進(jìn)度、工作分工，并配合可行性研究報(bào)告、環(huán)境影響評價(jià)、初步設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)過程中的技術(shù)澄清，根據(jù)前期對園區(qū)企業(yè)排出水質(zhì)與水量分析，在設(shè)計(jì)中采取多級去除難降解COD的工藝段，包括預(yù)處理活性炭濾池、生化反應(yīng)池、臭氧接觸池、生物濾池和深度處理活性炭吸附；同時(shí)，部分企業(yè)也根據(jù)行業(yè)間接排放要求設(shè)置預(yù)處理設(shè)置，上游企業(yè)特征污染物可以滿足行業(yè)排放限值，并對來自于醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料行業(yè)的廢水單獨(dú)設(shè)置預(yù)處理線進(jìn)行處理，通過完善的工藝線路設(shè)計(jì)確保設(shè)計(jì)工藝達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求，為項(xiàng)目順利進(jìn)入施工階段提供技術(shù)支撐。