化工園區(qū)污水處理廠工藝改造設(shè)計與運行研究

張春燕

（山西輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山西太原 043200）

引言

近些年來，化工工業(yè)園區(qū)這一類型的建筑模型在我國發(fā)展得較快，普及程度較高。但當前，化工園區(qū)的綜合廢水處理在我國仍屬于新興產(chǎn)業(yè)，相關(guān)的經(jīng)驗較少，大部分污水處理廠在設(shè)計時只能依靠單個項目經(jīng)驗或國外相關(guān)技術(shù)，造成污水處理效果不理想、資源浪費等問題。而隨著科學(xué)技術(shù)及經(jīng)濟水平的發(fā)展，環(huán)境問題越來越受到重視，工業(yè)園區(qū)污水排放量大、污物種類復(fù)雜、污染物危害性大等特點導(dǎo)致其污水處理難度加大，處理后的水質(zhì)難以達標，水系恢復(fù)較困難。本文主要就章丘市化工工業(yè)園中的污水處理廠的工藝改造設(shè)計與運行進行研究，旨在解決污水處理廠污水處理問題。經(jīng)過改造后污水處理廠能夠提高效益，達標排水，促進整個工業(yè)園區(qū)可持續(xù)發(fā)展，提高周圍水質(zhì)，改善人民的生活條件，取得更大的社會效益及環(huán)境效益。

1 污水處理廠簡介

章丘市化工工業(yè)園主要生產(chǎn)科技含量高、附加值高的精細化工產(chǎn)品。園區(qū)內(nèi)多家公司排放污染程度較高的廢水，這些污水主要為精細化工的工業(yè)廢水。水中含有較高的COD、鹽度，且對微生物毒性較大，是較難降解的工業(yè)污水。園區(qū)內(nèi)污水處理廠是整個章丘園區(qū)內(nèi)唯一的一家綜合性污水處理廠。污水處理廠主要處理章丘市化工工業(yè)園內(nèi)的工業(yè)廢水、生活污水，此廠占地面積達48260平方米，建設(shè)規(guī)模較大，可實現(xiàn)日生產(chǎn)中水1萬立方的功效，污水處理采用的是微絮凝纖維束沉淀+二氧化氯消毒+A2/O的工藝[1]。主建項目包括生化池、消毒池、配電房、機修庫、加氯加藥成套設(shè)備、氨氮在線監(jiān)測系統(tǒng)等多個設(shè)備和系統(tǒng)。其處理的污染物主要有染物主要有苯系物、石油類、鹽類、環(huán)狀物，如甲苯、甲醇、氯化鈉、硝基苯、苯胺、環(huán)氧氯丙烯等。

2 污水廠處理中存在的問題

2.1 水質(zhì)問題

化工園區(qū)內(nèi)水質(zhì)變化較大，具有很大的沖擊性，加之生活污水在原水中占比較低，每日只有1000立方，工業(yè)廢水每日排水量高達15000立方，廢水中有毒有害物質(zhì)較多，導(dǎo)致微生物生存困難、無法發(fā)揮應(yīng)有的效率，同時鹽分含量較高，成分復(fù)雜，難降解的物質(zhì)較多，部分企業(yè)廢水中有大量多苯環(huán)大分子結(jié)構(gòu)有機物，這類有機物分子鏈長且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，處理難度大，微生物無法分解，造成COD超標，原水的可生化性差等情況[2]。

2.2 基礎(chǔ)設(shè)施問題

污水處理廠在修建時，未修建初沉池等相關(guān)設(shè)施，在處理中不利于廢水的摻混調(diào)節(jié)，且設(shè)施中主要處理的工段水力無法長時間停留，其抗沖擊負荷能力較弱。污水深度處理工段中纖維束過濾系統(tǒng)出現(xiàn)失效的現(xiàn)象，經(jīng)處理后的污水在過濾后指標不僅沒有改善下降，反而會升高。

3 污水廠工藝改造設(shè)計

化工園區(qū)對污水的處理要求高，而污水處理廠無法對污水進行有效處理，若想達到穩(wěn)定排放、達標排放的目標，必須對現(xiàn)有的工藝進行改造處理，將固有的均衡進水和污水大分子結(jié)構(gòu)打亂，使難以降解的有機物轉(zhuǎn)化為易分解的有機物，以便于污水達質(zhì)排放。

3.1 增加水解酸化處理工序

在污水處理的常規(guī)生化處理前，增加水解酸化處理工序，可以有效提高其生化處理的效果，不僅能夠更高效的去除有機物，提高其可生化性，還可以起到沉淀作用，其具有初沉池的效果，可以通過污泥絮體自帶的強吸附功能，對水中的懸浮物及難講解的物質(zhì)進行吸附，去除水中的懸浮物質(zhì)，提高污水的沖擊負荷力，有利于之后好氧單元的污泥沉降。

3.2 外部改造

對污水廠的外部進行改造，主要是以增加生活污水的比例為主。增加生活污水的比例有利于提高進水的可生化性，可以有效降低水量及水質(zhì)的波動情況。改造方案主要為可以協(xié)調(diào)工業(yè)園區(qū)相關(guān)負責人完善整個污水收集的管網(wǎng)，加大園區(qū)內(nèi)生活污水的收集量，接納其他園區(qū)的生活污水，擴大污水處理廠的服務(wù)范圍，從而改變污水中工業(yè)廢水和生活污水的比例。

3.3 調(diào)整廢水排放標準

根據(jù)污水處理廠調(diào)試運行的具體情況，對其服務(wù)范圍內(nèi)的各企業(yè)外排廢水的水質(zhì)標準進行調(diào)整，按企業(yè)及分階段的方法逐步增加廢水處理量，并加強對各企業(yè)出水水質(zhì)的監(jiān)測控制，檢測出各企業(yè)污染物的種類及濃度，以此控制有毒有害污染物進水廠的濃度。水廠可以與企業(yè)簽訂協(xié)議，協(xié)議中標明企業(yè)進水的標準，嚴格監(jiān)督企業(yè)安裝相關(guān)的標準進行污水排放。

3.4 改造處理工段進行工藝改造

主要對污水處理廠預(yù)處理工段及深度處理工段進行基礎(chǔ)改造。對預(yù)處理工段進行改造的內(nèi)容包括有：建水解調(diào)節(jié)池及初沉池。該階段主要使用物理處理法進行污水處理，主要目的是去除污水中的懸浮的固體污染物，其中可以設(shè)置格欄及沉砂池等，粗格欄可以攔截住體積較大的懸浮物，保護水泵等機組，而細格欄可以進一步的去除污水中較細小的懸浮物質(zhì)，減少生物處理階段的負荷。

沉砂池可以有效分離污水中質(zhì)量較重的無機砂粒，避免其對后續(xù)污水處理設(shè)備造成磨損[3]。深度處理工段改造內(nèi)容包括：將失效的纖維束濾池改為砂濾池。纖維束濾池在實際運行中過濾作用較差，其濾料板結(jié)無法實現(xiàn)原有的作用，而園區(qū)內(nèi)企業(yè)排水具有復(fù)雜性、多樣性，為確保污水處理廠發(fā)揮應(yīng)有的效果，應(yīng)對纖維束過濾工藝進行相關(guān)改造。一般情況下，根據(jù)所過濾的材料的差異性，可以將其分為顆粒過濾、多孔材料過濾兩種，而顆粒過濾在污水中可以用于處理懸浮物及膠體物質(zhì)，尤其是適合處理重力沉淀法不能去除微小顆粒及細菌，所以一般適用于深度處理工序。沉砂池可以選用活性砂濾池、均質(zhì)砂濾池及纖維轉(zhuǎn)盤濾池等。而在實際操作中，活性砂濾池造價較高，考慮到造價因素不予考慮。纖維轉(zhuǎn)盤濾池節(jié)約空間，已有經(jīng)驗顯示使用纖維轉(zhuǎn)盤濾池處理效果較佳，但工藝不夠成熟。均質(zhì)砂濾池在工藝上比較成熟且可靠性強。根據(jù)工業(yè)園區(qū)內(nèi)污水的特點，在參考運行成本、工藝可靠度、管理便利性等緣故，采取均質(zhì)砂濾池可以達到運行穩(wěn)定，處理效果好，經(jīng)濟成本適宜等目的，所以，均質(zhì)砂濾池是為上選。

3.5 增加內(nèi)循環(huán)微電解反應(yīng)器

一般情況下，從各公司排放出的化工污水還有苯胺、硝基苯等有毒有機物，這些物質(zhì)在降解起來較困難，會增加廢水的COD含量，降低其可生化性，若直接生化處理，其水質(zhì)無法滿足生化處理的標準，所以，可以增設(shè)內(nèi)循環(huán)微電解裝置進行處理。內(nèi)循環(huán)微電解工藝可以加設(shè)內(nèi)反應(yīng)器，使其形成一個內(nèi)循環(huán)裝置，提高傳質(zhì)的效果及電池效果，同時設(shè)置水支管及集水槽，提高固液分離的效果[4]。內(nèi)循環(huán)微電解反應(yīng)器是一種較新穎的反應(yīng)器，其具有以下優(yōu)勢：（1）增強原電池效應(yīng)。使鐵、碳、水三樣可以豎向混流，充分與反應(yīng)器內(nèi)填料接觸，增加處理效果。（2）降低攪拌機的所需動力。豎向內(nèi)反應(yīng)器可以利用水循環(huán)的效應(yīng)，降低攪拌機的功率，達到比其他普通反應(yīng)器效果更好。（3）增強固液分離的效果。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與出水部件接觸面積更廣，使填料與水的分離效果更顯著。（4）設(shè)備的操作比較便捷穩(wěn)定，所在面積很少，進出水與料品的添加都是自動操作，相對更加智能化。（5）耐受力比較強，機器的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，受水質(zhì)的影響較低，對水壓的負荷強，可以可以減少水力負荷波動，且降低填料板結(jié)程度。

3.6 生物處理段改造

廢水經(jīng)過物理性處理后，好氧工藝已無法有效去除有機物，在好氧工藝處理之前，加設(shè)厭氧工藝處理的工序，對于污水可以進行深度處理，改善水質(zhì)提高其可生化性，使其為之后的好氧處理奠定基礎(chǔ)?？梢詫⒃械腁/O池保留，新設(shè)A2/O池。

4 化工園區(qū)污水處理廠工藝改造后運行狀況

工藝改造前，污水處理廠進水量較低，且調(diào)試期間水質(zhì)指標波動幅度較大，氨氮含量高且不夠穩(wěn)定、生化需氧量較低，而含鹽量過高、有機物成分較復(fù)雜，導(dǎo)致生物處理系統(tǒng)運行失效，排放的水質(zhì)不達標，無法發(fā)揮污水處理廠應(yīng)有的經(jīng)濟和社會效益。經(jīng)改造后的污水處理廠解決了進水量低的問題，同時工藝水平提升，使其能夠發(fā)揮應(yīng)有的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益、社會效益。

改造后的污水處理廠進水中COD、氨氮、BOD、TN、TP、SS為271.54mg/l、33.64mg/l、127.45mg/l、42.89mg/l、2.87mg/l、128.37mg/l，出水為 20.16mg/l、1.64mg/l、8.91mg/l、10.44mg/l、0.44mg/l、8.12mg/l，其去除率最高達到95.31%，最低達到75.61%，COD、氨氮的去除率都在90%以上，污水處理廠已經(jīng)實現(xiàn)了定量、達標、達質(zhì)排放[5]。

結(jié)語

化工產(chǎn)業(yè)在我國經(jīng)濟發(fā)展中作用越來越大，不僅顯示了我國綜合國力的強弱，也影響著普通人民的生活水平。但其在發(fā)展中會帶來嚴重的環(huán)境問題，尤其是水污染問題，其污水處理具有難度大、經(jīng)濟效益低等特點。而對其污水處理廠進行工藝改造可以解決污水處理難題，帶來較高的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益，有助于周圍水系環(huán)境功能的恢復(fù)，解決區(qū)域內(nèi)的環(huán)境污染問題。所以，應(yīng)該從進水水質(zhì)、基礎(chǔ)設(shè)施兩方面對污水處理廠進行改造，使其能夠達標、達質(zhì)排水，改善環(huán)境污染，為國家和人民貢獻更大的價值。