方 浩，陳林倩，陳 辰，歸顯揚(yáng)

（中材國(guó)際水務(wù)科技（合肥）有限公司，安徽 合肥 230088）

建材、化工行業(yè)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用越來(lái)越大，不僅顯示了我國(guó)綜合國(guó)力的強(qiáng)弱，也影響著普通人民的生活水平。但其在發(fā)展中也帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，尤其是水污染問(wèn)題愈加嚴(yán)重。隨著國(guó)家及人民環(huán)保意識(shí)的不斷提高，針對(duì)環(huán)保行業(yè)的相關(guān)要求及標(biāo)準(zhǔn)也越來(lái)越嚴(yán)格。建材化工園區(qū)工業(yè)污水具有排放量大、污染物種類(lèi)復(fù)雜、毒性高等特點(diǎn)，且工業(yè)園區(qū)內(nèi)的各個(gè)企業(yè)所使用的污水生化處理工藝基本一致，處于落后狀態(tài)，必須對(duì)現(xiàn)有的工藝進(jìn)行優(yōu)化，將固有的均衡進(jìn)水和污水大分子結(jié)構(gòu)打亂，使難以降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易分解的有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放的目標(biāo)[1-4]。

本文從某北方建材化工園區(qū)現(xiàn)狀出發(fā)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有污水處理工藝的分析研究，探討了建材化工園區(qū)工業(yè)污水處理廠(chǎng)出水的處理流程，以期為國(guó)內(nèi)其他類(lèi)似建材化工園區(qū)工業(yè)污水處理廠(chǎng)提供設(shè)計(jì)參考。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

某北方建材化工園區(qū)規(guī)劃建設(shè)污水處理廠(chǎng)一座，用于收集該化工園區(qū)排放的工業(yè)污水。根據(jù)發(fā)展規(guī)劃，該園區(qū)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)為建材、電石化工和高新技術(shù)材料。通過(guò)對(duì)園區(qū)企業(yè)實(shí)地走訪(fǎng)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，根據(jù)企業(yè)排放的工業(yè)污水量，并考慮一定富裕量，本污水處理廠(chǎng)按照工程近期2 000 m3/d，遠(yuǎn)期4 000 m3/d的規(guī)模進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 處理工藝

2.1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

本污水處理廠(chǎng)進(jìn)水為園區(qū)內(nèi)企業(yè)循環(huán)排污水等工業(yè)生產(chǎn)性排放水，處理后出水主要回用于企業(yè)工業(yè)用水及道路澆灑、綠化用水。因此，本工程污水處理后出水應(yīng)當(dāng)同時(shí)滿(mǎn)足《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)、《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》及《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》。通過(guò)以上水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，同時(shí)遵從出水水質(zhì)從嚴(yán)的原則，本污水處理廠(chǎng)設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)、處理程度如表1所示。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)及處理程度

2.2 工藝選擇

2.2.1 預(yù)處理工藝

本工程考慮到污水來(lái)源主要為企業(yè)循環(huán)排污水，屬于清凈下水，硬度、TDS 較高，SS 較低，水質(zhì)水量波動(dòng)較大，因此，預(yù)處理段主要設(shè)置粗格柵、提升泵房用于攔截漂浮物和原水提升，但考慮到沿線(xiàn)管線(xiàn)會(huì)有部分小塊頭的漂浮物和小顆粒的砂礫進(jìn)入管網(wǎng)系統(tǒng)，因此，格柵僅設(shè)置細(xì)格柵去除中途進(jìn)入管網(wǎng)的小而輕的漂浮物，同時(shí)設(shè)置平流式沉砂池去除污水沉砂；設(shè)置均質(zhì)調(diào)節(jié)池用于均化水質(zhì)、水量；為了確保污水廠(chǎng)能儲(chǔ)存事故水，根據(jù)環(huán)評(píng)要求需設(shè)置事故儲(chǔ)存池；循環(huán)排污水除鹽處理前，除了格柵、沉砂及均質(zhì)調(diào)節(jié)外，還需降低水中硬度、膠體、SS等污染物，常用降低水中硬度的設(shè)施有高效沉淀池，預(yù)處理工藝為混凝、沉淀、過(guò)濾。

2.2.2 石灰軟化工藝

石灰軟化工藝主要有混凝反應(yīng)沉淀池、高效沉淀池（高密度澄清池）等。

傳統(tǒng)混凝沉淀池通常采用機(jī)械攪拌混凝+絮凝攪拌機(jī)+斜板/斜管沉淀池。高效沉淀池是將反應(yīng)、斜管沉淀、澄清綜合為一體的水處理構(gòu)筑物，同時(shí)配以外部污泥回流和外部投藥混合組成的一個(gè)完整的凈水系統(tǒng)。

相較于傳統(tǒng)混凝沉淀池，高密度澄清池占地面積小，對(duì)進(jìn)水水質(zhì)適應(yīng)能力強(qiáng)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，處理效果好，操作簡(jiǎn)單，藥劑用量節(jié)約，故結(jié)合進(jìn)水水質(zhì)及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行管理情況，本工程采用高效沉淀池（高密度澄清池）。

2.2.3 軟化、除堿度工藝

軟化、除堿度分為藥劑軟化法和離子交換軟化法。

由于離子交換軟化法需預(yù)先除去碳酸氫鹽使水硬度減小，不能直接用Na型陽(yáng)離子交換法對(duì)水進(jìn)行軟化，而石灰-純堿軟化法適用于硬度高、堿度低，即永久硬度高的水。石灰用以降低水的碳酸鹽硬度，純堿用于降低水的非碳酸鹽硬度，且無(wú)再生廢液，排污僅為污泥沉淀，可與混凝沉淀同時(shí)進(jìn)行；石灰+純堿價(jià)格低，投加量小，運(yùn)行成本低，操作簡(jiǎn)單，沒(méi)有繁瑣的再生過(guò)程等。結(jié)合北方建材化工園區(qū)特點(diǎn)，本工程采用石灰+純堿藥劑投加法。

2.2.4 脫鹽工藝

目前常用的脫鹽技術(shù)主要有離子交換、電滲析、電吸附、反滲透技術(shù)等。根據(jù)本工程水質(zhì)情況及特點(diǎn)，雙膜法更為適合。采用膜法脫鹽工藝具有相對(duì)投資低，運(yùn)行成本合理，工藝更成熟穩(wěn)定，且出水水質(zhì)好，長(zhǎng)期可以改善循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)，提高循環(huán)水系統(tǒng)濃水倍率，減少排污等特點(diǎn)。所以本工程推薦反滲透作為脫鹽工藝。

2.2.5 污泥處理工藝

考慮到本項(xiàng)目的污泥來(lái)自于高效沉淀池，但鑒于高效沉淀池具有污泥重力濃縮功能，同時(shí)，污泥屬于無(wú)機(jī)化學(xué)污泥，含水率為98%左右，因此，本項(xiàng)目不單獨(dú)設(shè)置濃縮功能的處置設(shè)施。

從脫水設(shè)備部分配置、進(jìn)泥含固率要求、脫水污泥含固濃度、運(yùn)行狀態(tài)、操作環(huán)境、脫水設(shè)備占地、沖洗水量、實(shí)際設(shè)備運(yùn)行需調(diào)換磨損件等方面比較分析，本項(xiàng)目選擇脫水效果最好的板框壓濾機(jī)作為污泥脫水方案。

2.3 污水處理系統(tǒng)工藝流程

經(jīng)綜合分析，結(jié)合占地面積、運(yùn)營(yíng)管理、基建投資、運(yùn)營(yíng)成本等因素，園區(qū)污水處理總體工藝流程組成：預(yù)處理（格柵、提升+沉砂+均質(zhì)調(diào)節(jié)、事故調(diào)節(jié)+石灰軟化設(shè)施）+過(guò)濾器+自清洗過(guò)濾器+UF裝置+RO裝置。

本工程污水處理工藝流程如下：

各股廢水通過(guò)重力流進(jìn)入格柵及提升泵站，經(jīng)泵提升方式進(jìn)入沉砂池，將粗重砂沉淀去除，出水進(jìn)入原水調(diào)節(jié)池進(jìn)行勻質(zhì)，經(jīng)過(guò)高效沉淀池（高密度澄清池）降低硬度（由于中水進(jìn)水硬度及含鹽量經(jīng)過(guò)濃縮后都很高，不利于直接用反滲透除鹽?？紤]中水的硬度和堿度較高，采用石灰乳+碳酸鈉投加裝置去除硬度）；同時(shí)投加適量的殺菌劑，降低水中的COD及微生物，同時(shí)加入適量的混凝劑增強(qiáng)混凝沉淀效果，以去除水中的懸浮物。高效沉淀池出水自流進(jìn)入中間水池，經(jīng)泵提升至石英砂過(guò)濾器，出水進(jìn)入濾后水池，濾后水經(jīng)提升泵提升進(jìn)入自清洗過(guò)濾器，自清洗過(guò)濾器作為超濾裝置的保安過(guò)濾器，進(jìn)一步去除水中懸浮物，以保證滿(mǎn)足超濾裝置的進(jìn)水水質(zhì)。經(jīng)過(guò)自清洗過(guò)濾器處理后水進(jìn)入超濾裝置，進(jìn)一步去除水中的懸浮物、膠體、微生物以及大分子有機(jī)物，保證出水濁度≤1.0 NTU，SDI≤3，出水進(jìn)入超濾產(chǎn)水池。超濾設(shè)備的濾后水經(jīng)超濾水泵提升進(jìn)入管道混合器，與酸加藥設(shè)備送來(lái)的酸、阻垢劑加藥設(shè)備送來(lái)的阻垢劑、還原劑加藥設(shè)備送來(lái)的還原劑進(jìn)行混合反應(yīng)，以調(diào)整pH值，還原多余的氧化劑及進(jìn)行阻垢穩(wěn)定處理，出水進(jìn)入5 μm 保安過(guò)濾器，去除5 μm 及以上直徑顆粒，并經(jīng)RO 高壓泵注入反滲透設(shè)備，進(jìn)行反滲透脫鹽處理。反滲透處理的出水進(jìn)入反滲透產(chǎn)水池，最后經(jīng)泵加壓送至循環(huán)水補(bǔ)水點(diǎn)及其他用水點(diǎn)。

反滲透濃水排入濃水池，經(jīng)外排泵送至園區(qū)企業(yè)進(jìn)行拌灰。高效沉淀池的泥渣水經(jīng)泥渣提升泵送至污水處理站污泥脫水間進(jìn)行脫水處理。

生產(chǎn)過(guò)程中需對(duì)超濾和反滲透設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、清洗。設(shè)置化學(xué)清洗設(shè)備、酸加藥設(shè)備、堿加藥設(shè)備對(duì)超濾和反滲透設(shè)備進(jìn)行清洗，以保持膜的正常通量。

主要工藝流程圖如圖1所示。

圖1 污水處理工藝流程圖

3 工藝設(shè)計(jì)

3.1 污水處理系統(tǒng)

（1）粗格柵及提升泵站。格柵井1座，為地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，平面尺寸10 m×6.9 m，深7.5 m，配置回轉(zhuǎn)式格柵2 臺(tái)（1 用1 備）、無(wú)軸螺旋輸送機(jī)1 臺(tái)、附壁式手動(dòng)閘門(mén)4 臺(tái)，污水提升泵（潛污泵）3 臺(tái)（2 用1 備）；提升泵站1座，為地上式框架結(jié)構(gòu)，平面尺寸10 m×7.3 m，高5 m，配置電動(dòng)單梁懸掛起重機(jī)1 套。主要用于去除來(lái)水中較大的雜物。

（2）沉砂池、原水調(diào)節(jié)池、酸堿廢水池、事故池（合建）。地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)1 座，其中沉砂池平面尺寸5.9 m×0.7 m，有效水深0.4～0.5 m，配置排砂潛污泵1臺(tái)，主要將污水中無(wú)機(jī)砂粒進(jìn)行沉降并排砂；原水調(diào)節(jié)池，平面尺寸7.15 m×9.5 m，深4.5 m，有效水深4.0 m，停留時(shí)間為4.3 h，配置潛水?dāng)嚢杵?臺(tái)、污水提升泵（潛污泵）3臺(tái)（2用1備），主要對(duì)來(lái)水進(jìn)行均質(zhì)調(diào)節(jié)；酸堿廢水池，平面尺寸4.5 m×4.5 m，深4.5 m，有效水深4.0 m，配置雙曲面攪拌機(jī)1 臺(tái)，主要用于儲(chǔ)存膜車(chē)間酸堿廢水；事故池，平面尺寸12.0 m×14.0 m，深4.5 m，有效水深4.0 m，停留時(shí)間8 h，配置潛水?dāng)嚢铏C(jī)2臺(tái)、事故水提升泵（潛污泵）2臺(tái)（1用1備）。主要用于儲(chǔ)存事故狀態(tài)下的污水和處理不達(dá)標(biāo)的出水。

（3）預(yù)處理車(chē)間。地上式框架結(jié)構(gòu)1座，平面尺寸21 m×12 m，建筑高度7.2 m，地上一層。配置高效沉淀池成套設(shè)備1 套，處理水量為104 m3/h，主要設(shè)計(jì)參數(shù)：快混時(shí)間60 s，絮凝反應(yīng)時(shí)間12 min，沉淀區(qū)液面負(fù)荷14 m3/m2·h，設(shè)混合攪拌機(jī)2臺(tái)，絮凝攪拌機(jī)2臺(tái)，中心傳動(dòng)刮泥機(jī)2 臺(tái)，污泥泵（螺桿泵）3 臺(tái)（2 用1 備），斜管；PAM 制備投加裝置1 套；混凝劑投加裝置1 套；石灰儲(chǔ)存投加裝置1套；碳酸鈉儲(chǔ)存投加裝置1套；電動(dòng)單梁懸掛起重機(jī)1套。主要用于對(duì)來(lái)水進(jìn)行初步處理，降低SS和部分COD。

（4）膜處理車(chē)間。地上式框架結(jié)構(gòu)1座，平面尺寸40 m×20 m，建筑高度7.8 m，地上二層。預(yù)處理單元配置原水提升泵3 臺(tái)（2 用1 備）、石英砂過(guò)濾器3 臺(tái)、過(guò)濾器反洗水泵2臺(tái)；超濾UF單元配置濾后水提升泵3臺(tái)（2用1備）、網(wǎng)式自清洗過(guò)濾器2套、超濾膜組器2臺(tái)、濾后水提升泵2 臺(tái)、超濾反沖洗管道混合器1 只、UF 化學(xué)清洗設(shè)備1套、次氯酸鈉加藥系統(tǒng)1套、電動(dòng)單梁起重機(jī)1臺(tái)、超濾反洗CEB 加堿系統(tǒng)1 套、超濾反洗CEB 加酸系統(tǒng)1 套；反滲透單元配置反滲透進(jìn)水泵3 臺(tái)（2 用1 備）、進(jìn)水管道混合器1套、一級(jí)反滲透保安過(guò)濾器2臺(tái)、一級(jí)反滲透高壓泵2臺(tái)、一級(jí)反滲透裝置2套、反滲透段間增壓泵2臺(tái)、反滲透沖洗泵1臺(tái)、次阻垢劑溶液投加設(shè)備1套、還原劑溶液投加設(shè)備1套、殺菌劑溶液投加設(shè)備1套；回用水池系統(tǒng)配置回用水泵2臺(tái)；濃水收集系統(tǒng)配置濃水輸送泵2 臺(tái)；酸儲(chǔ)罐（V=5 m3）1 臺(tái)、堿儲(chǔ)罐（V=5 m3）1臺(tái)、卸酸泵1臺(tái)、卸堿泵1臺(tái)、酸霧吸收器1臺(tái)、噴淋洗眼器1臺(tái)。主要用于對(duì)來(lái)水進(jìn)行深度處理，使之達(dá)標(biāo)。

（5）中間水池、濾后水池、超濾產(chǎn)水池、RO濃水池、清水池。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)1 座，平面尺寸34.25 m×4.8 m，深4.5 m。主要用于儲(chǔ)存各種產(chǎn)水。

3.2 污泥處理系統(tǒng)

針對(duì)本項(xiàng)目的使用情況，污泥主要為高效沉淀池的化學(xué)污泥和少量進(jìn)水帶來(lái)的無(wú)機(jī)污泥，本污水廠(chǎng)處理過(guò)程中產(chǎn)生的干污泥量為0.85 t/d，含水率98%～99%的濕污泥量為42.5～85 m3/d，該部分污泥經(jīng)過(guò)調(diào)理后，再經(jīng)污泥脫水機(jī)脫水到含水率60%的泥餅，送至填埋場(chǎng)填埋。

污泥脫水間。地上式框架結(jié)構(gòu)1座，平面尺寸14.0 m×10.0 m，高度12 m，地上二層。配置板框壓濾機(jī)1套、空壓機(jī)系統(tǒng)1套、壓榨水箱及壓榨水泵1臺(tái)、濾布清洗系統(tǒng)1套、污泥泵（螺桿泵）2臺(tái)、鐵鹽儲(chǔ)存投加裝置1套、電動(dòng)單梁懸掛起重機(jī)1套。

4 運(yùn)行效果

本污水處理廠(chǎng)改造完成后，運(yùn)行效果穩(wěn)定。實(shí)測(cè)平均進(jìn)出水水質(zhì)情況見(jiàn)表2。從表2 可以看出，實(shí)測(cè)平均出水水質(zhì)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

表2 實(shí)測(cè)進(jìn)、出水水質(zhì)

5 結(jié)論

本項(xiàng)目結(jié)合建材化工園區(qū)排水特點(diǎn)及業(yè)主對(duì)出水的水質(zhì)要求，合理選用污水處理流程，采用預(yù)處理（格柵、提升+沉砂+均質(zhì)調(diào)節(jié)、事故調(diào)節(jié)+石灰軟化設(shè)施）+過(guò)濾器+自清洗過(guò)濾器+UF 裝置+RO 裝置，污泥處理采用污泥濃縮、調(diào)理+板框壓濾脫水，處理后的出水同時(shí)滿(mǎn)足《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)、《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》及《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》，可為國(guó)內(nèi)其他類(lèi)似建材化工園區(qū)工業(yè)污水處理廠(chǎng)提供設(shè)計(jì)參考。