文／徐大義 廣東省建筑工程機(jī)械施工有限公司 廣東廣州 510500

引言：

高濃度污水有機(jī)物濃度高、成分復(fù)雜、有異味，從而給周圍環(huán)境造成不良影響，加上其呈強(qiáng)酸強(qiáng)堿性，存在的厭氧生物等，從中給污水處理工作增加了不少難題。因此，本文著重針對(duì)污水處理廠高濃度污水處理工藝進(jìn)行進(jìn)行深入地分析，通過對(duì)污水處理工藝的應(yīng)用，大幅度地提高污水處理的效果，降低水質(zhì)污染，為打造生態(tài)化城市提供有利的條件。

1、工程概況

本項(xiàng)目擬建于廣州東部固體資源再生中心（蘿崗福山循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園）內(nèi)，用地位于園區(qū)西南角指定的紅線范圍內(nèi)，污水處理廠用地紅線面積54.1 畝，一期用地面積約為40 畝，二期用地面積約14.1 畝。由于園區(qū)用地緊張，所以在工藝單元選擇和總圖布置上應(yīng)盡量節(jié)約用地，并預(yù)留二期用地，考慮一、二期工程在管道、物流、人流等銜接問題。本次設(shè)計(jì)內(nèi)容是污水處理一期工程，總處理規(guī)模3250 噸/日，其中高濃度污水2250 噸/日，低濃度污水1000 噸/日。

2、主工藝路線確定

根據(jù)上述工藝比選及充分考慮結(jié)合廣州東部固體資源再生中心整體設(shè)計(jì)的前提下，最終確定本項(xiàng)目主體工藝路線為：調(diào)節(jié)池+UASB 厭氧+外置式膜生物反應(yīng)器（MBR）+反滲透（RO）。

3、高濃度污水處理系統(tǒng)工藝方案

3.1 處理規(guī)模

綜合考慮工程分線設(shè)計(jì)，本項(xiàng)目高濃度污水設(shè)計(jì)規(guī)模確定如下：高濃度污水總建設(shè)規(guī)模為3000m/d，本工程建設(shè)2250m/d，遠(yuǎn)期增加750m/d。

3.2 進(jìn)、出水水質(zhì)

綜上對(duì)高濃度污水水質(zhì)的分析，由于園區(qū)各處理廠產(chǎn)生污水水質(zhì)存在不確實(shí)因素均多，并且本項(xiàng)目需達(dá)到零排放的要求，為保證處理效果，本次設(shè)計(jì)水質(zhì)采用最不利的情況下的濃度，因此高濃度進(jìn)水水質(zhì)如下表1：

表1 高濃度廢水設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)表

根據(jù)本項(xiàng)目招標(biāo)文件要求，在污水處理時(shí)，確保出水水質(zhì)符合《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T18920-2002）道路清掃、城市綠化、車輛沖洗標(biāo)準(zhǔn)。由于回用水主要用于園區(qū)各子項(xiàng)目沖洗用水、冷卻系統(tǒng)補(bǔ)水及園區(qū)綠化用水、洗車補(bǔ)水等，根據(jù)公用配套工程情況，園區(qū)只設(shè)一套回用水管網(wǎng)，因此回用水出水標(biāo)準(zhǔn)采用較嚴(yán)的標(biāo)準(zhǔn)，高濃度廢水出水水質(zhì)詳見下表2：

表2 高濃度廢水設(shè)計(jì)出水水質(zhì)表

3.3 工藝設(shè)計(jì)

根據(jù)本項(xiàng)目目前進(jìn)水種類及進(jìn)水水質(zhì)，確定本項(xiàng)目工藝流程為：調(diào)節(jié)池→UASB →均質(zhì)池→一級(jí)反硝化池→一級(jí)硝化池→二級(jí)反硝化池→二級(jí)硝化池→外置式超濾膜→RO 膜→回用。具體工藝流程如圖1：

圖1 高濃度廢水處理工藝流程

3.4 工藝流程

本項(xiàng)目熱力電廠滲瀝液由于COD 濃度高達(dá)60000mg/l，廢水首先經(jīng)過輸送管道輸送至1#預(yù)沉調(diào)節(jié)池，再經(jīng)進(jìn)水泵進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器，通過厭氧反應(yīng)，降解COD，且在厭氧條件下廢水中的COD 將被水解酸化。

在厭氧出水時(shí)，經(jīng)常會(huì)帶有厭氧污泥，故在出水進(jìn)入沉淀池時(shí)，為確保厭氧反應(yīng)器的微生物濃度滿足要求，將回流至厭氧反應(yīng)器。

在此工藝設(shè)計(jì)時(shí)，主要采用余熱蒸汽進(jìn)行厭氧加溫，以確保厭氧反應(yīng)溫度的穩(wěn)定性。在使用厭氧工藝時(shí)，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生沼氣，其經(jīng)管道收集后輸送至生物質(zhì)綜合處理廠，由生物質(zhì)綜合處理廠對(duì)沼氣進(jìn)行凈化、貯存。污水處理廠內(nèi)設(shè)一套沼氣火炬燃燒器，以在必要時(shí)對(duì)沼氣直接燃燒。

當(dāng)厭氧出水進(jìn)入均質(zhì)池時(shí)，由于綜合處理廠沼液COD 濃度為15000mg/l，經(jīng)過預(yù)沉調(diào)節(jié)池后可超越厭氧直接進(jìn)入均質(zhì)池。

在均質(zhì)池里設(shè)置曝氣系統(tǒng)，將水中的有害氣體吹脫，例如硫化氫，同時(shí)還可以抑制厭氧微生物。池水經(jīng)膜生化反應(yīng)器（MBR）進(jìn)入提升水泵，再經(jīng)過濾器過濾以后，經(jīng)布水系統(tǒng)進(jìn)入MBR，實(shí)現(xiàn)可生化有機(jī)物去除目標(biāo)。當(dāng)厭氧出水C/N 比較低時(shí)，設(shè)計(jì)將新鮮熱力電廠滲瀝液提升至均質(zhì)池中進(jìn)行調(diào)配，以獲得合適的碳氮比，確保反硝化碳源滿足要求，進(jìn)而穩(wěn)定系統(tǒng)pH 值。

MBR 系統(tǒng)主要?jiǎng)澐譃閮蓚€(gè)部分，一是二級(jí)硝化反硝化池，二是外置超濾系統(tǒng)。通過生化處理后，能夠有效去除濾水中重金屬、BOD、總氮、氨氮等，但由于有些有機(jī)物難生化降解，所形成的總氮、COD 仍然超標(biāo)。因此，當(dāng)MBR 工藝處理結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)設(shè)置深度處理，以確保污水達(dá)標(biāo)排放。

在本項(xiàng)目深度處理時(shí)，應(yīng)采用反滲透進(jìn)行超濾出水，且RO 裝置的水處理能力包括低濃度污水處理系統(tǒng)水量。RO 裝置產(chǎn)生的濃縮液水量依舊較大，經(jīng)濃縮液處理系統(tǒng)處理后，進(jìn)一步回收清液，濃液輸送至固體資源熱力電廠用于爐渣冷卻用水和飛灰固化用水。

3.5 處理效果

各單元去除效果詳見下表3：

表3 各工藝段去除率效果

3.6 工藝成熟穩(wěn)定性分析

（1）高濃度COD 降解分析

本項(xiàng)目中的有機(jī)物污染主要通過厭氧與MBR 好氧去除。

針對(duì)于本項(xiàng)目的水量、水質(zhì)特點(diǎn)，厭氧反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)做到了以下幾個(gè)方面，以提高其適應(yīng)性：

①投標(biāo)人的厭氧反應(yīng)系統(tǒng)的COD 去除率為80%，大大減輕了后續(xù)好氧膜生化反應(yīng)器的負(fù)荷，節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。同時(shí)廢水中的部分難生化降解的有機(jī)物經(jīng)過厭氧水解酸化后轉(zhuǎn)化為可生化降解的有機(jī)物在厭氧過程或后續(xù)的好氧過程中得到去除。

②投標(biāo)方在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，考慮了系統(tǒng)留有一定的富裕能力，足以應(yīng)對(duì)本項(xiàng)目的水量、水質(zhì)變化特點(diǎn)。

（2）高濃度氨氮降解分析

目前對(duì)于高濃度氨氮廢水處理脫氮工藝主要有氨吹脫和生物脫氮工藝。

①氨吹脫。氨吹脫主要原理為首先對(duì)廢水進(jìn)行pH 調(diào)節(jié)，將廢水pH 值調(diào)至10 左右，在吹脫塔中將氨氮吹脫出來，但出水進(jìn)入處理單元時(shí)，應(yīng)將pH值調(diào)回至中性狀態(tài)。就垃圾滲濾液液而言，該工藝并不適用。

②生物脫氮。生物脫氮主要采用外置式膜生化反應(yīng)工藝，以有效去除氨氮硝化，硝化的生物脫氮工藝是一種有效的脫氮方式，其主要是在硝化池中進(jìn)行微生物硝化，并將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，在反硝化菌群作用下，硝態(tài)氮還原為氮?dú)猓⑺尫懦鰜?。由于傳統(tǒng)的硝化工藝在高濃度氨氮廢水處理時(shí)，由于其處理效果不理想，故為了解決以上問題，需要加強(qiáng)與硝化工藝的結(jié)合。

在硝化系統(tǒng)中，由于硝化菌屬于微生物，其繁殖速度比較緩慢，周期較長(zhǎng)，導(dǎo)致硝化泥齡很長(zhǎng)，加上傳統(tǒng)的硝化工藝經(jīng)常會(huì)受到反應(yīng)器尺寸的制約，加上污泥流失問題，導(dǎo)致在廢水處理時(shí)，未能硝化完全。另外，由于MBR 工藝對(duì)微生物進(jìn)行完全截留，使其泥齡達(dá)超過硝化微生長(zhǎng)時(shí)間，且可以繁殖達(dá)到完全硝化的濃度，使氨氮完全硝化。

（3）總氮的達(dá)標(biāo)排放分析

本工程總氮的排放極限值是40mg/L。

此生物脫氮工藝選用外置式膜生化反應(yīng)器，其出水氨氮一般小于15mg/L，出水總氮的組成主要為硝氮，因此，工藝方案中采用如下設(shè)計(jì)、措施保證出水總氮達(dá)標(biāo)：

①前置反硝化。通過膜生化反應(yīng)器硝化，可去除的氨氮超過99%，在硝化過程中，可將氨氮轉(zhuǎn)化為硝氮，將一些硝化回流至反硝化，在運(yùn)行過程中，其設(shè)計(jì)反硝化率達(dá)到98%左右，并可以通過回流比進(jìn)行調(diào)節(jié)。

②二級(jí)硝化。二級(jí)硝化能夠滿足總氮出水達(dá)標(biāo)需求，當(dāng)一級(jí)硝化脫氮不完全時(shí)，可在二級(jí)硝化反應(yīng)器中進(jìn)行脫氮反應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)硝化反應(yīng)控制，通過控制完全程度來達(dá)到出水中的總氮要求。

3.7 水量、水質(zhì)變化的適應(yīng)性措施

（1）由于本項(xiàng)目設(shè)有調(diào)節(jié)池，在水量大時(shí)，調(diào)節(jié)池具有較大的緩沖余地。并且針對(duì)熱電廠滲濾液、綜合處理廠沼液分別設(shè)置調(diào)節(jié)池，進(jìn)行水量水質(zhì)調(diào)節(jié)。

（2）厭氧反應(yīng)系統(tǒng)和外置式膜生化反應(yīng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)均考慮了安全余量，完全可以應(yīng)對(duì)一定范圍內(nèi)的水量沖擊。

（3）膜生化反應(yīng)器鼓風(fēng)曝氣風(fēng)機(jī)部分設(shè)計(jì)為變頻風(fēng)機(jī)，可有效地應(yīng)對(duì)水量波動(dòng)，并且達(dá)到節(jié)能的目的。

（4）外置式超濾膜設(shè)計(jì)時(shí)考慮了安全余量，當(dāng)水量變化時(shí)，超濾系統(tǒng)有足夠的余量可以處理進(jìn)水。

（5）反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮了安全余量，可根據(jù)實(shí)際處理量確定運(yùn)行時(shí)間，且增壓泵采用變頻控制技術(shù)，可根據(jù)實(shí)際處理量確定運(yùn)行所需的頻率，達(dá)到節(jié)能的目的。

（6）生化進(jìn)水布水設(shè)計(jì)采用進(jìn)水和超濾出水回流部分混合，可有效緩沖進(jìn)水的負(fù)荷變化，減小瞬間沖擊。

（7）外置式膜生化反應(yīng)器由于其微生物濃度較高，污泥負(fù)荷低，耐水質(zhì)沖擊負(fù)荷能力較高。

（8）關(guān)鍵設(shè)備設(shè)有備用，可有效應(yīng)對(duì)水質(zhì)波動(dòng)，并且達(dá)到節(jié)能效果。

結(jié)語：

總而言之，隨著我國(guó)工業(yè)的持續(xù)快速，環(huán)境問題日益突出，其中水質(zhì)問題引起了人們的廣泛關(guān)注。由于污水未達(dá)標(biāo)排放，水質(zhì)變得越來越差，加上污水中含有眾多的化學(xué)污染物，從而導(dǎo)致水中生物中毒死亡，直接阻止水流周邊的農(nóng)業(yè)發(fā)展。而本文所提出的高濃度污水處理工藝，是一種能夠有效提高高濃度污水處理效果的一種處理方式，值得我們?nèi)ネ茝V與應(yīng)用。