工業(yè)園區(qū)污水處理廠提標改造工程運行效果分析

秦紀偉，陸 華

（1.北京京北職業(yè)技術學院，北京 101400；2.國電銀河水務股份有限公司，山東 青島 266033）

某工業(yè)園區(qū)污水處理廠于2009 年6 月建成并投入運行，其規(guī)劃設計處理能力為60000m3/d污水，目前一期處理規(guī)模為30000m3/d 污水，現(xiàn)實際運行污水量約12000m3/d。其出水指標執(zhí)行《 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中一級A 標準。

由于園區(qū)內新企業(yè)的投產(chǎn)，將有難降解酸洗磷化廢水和印染廢水引入，勢必對現(xiàn)有工藝造成較大沖擊，并且當?shù)丨h(huán)保部門還要求進一步提高出水水質，因此該污水處理廠對原處理工藝進行了改造升級，并于2017 年11 月進入調試運行階段，2018 年2 月后進入穩(wěn)定運行狀態(tài)。現(xiàn)將其情況做如下介紹。

1 原有工藝情況

1.1 工藝流程

污水廠原有污水處理工藝流程見圖1。該工藝設計處理進水為生活污水和工業(yè)廢水的混合污水，但實際進水幾乎均為工業(yè)廢水。這些廢水主要來自煤化工企業(yè)，含有大量難降解和有毒有機物，處理難度大[1]。其設計進出水水質和實際進出水水質的對比見表1 和表2。從表1 可知，實際進水SS 值高于原設計要求；從表2 可見，實際出水COD 略有超標。

圖1 原工藝流

表1 實測進水水質和原設計進水水質/（mg·L-1）

1.2 存在的問題

通過對原有工藝自2016 年7 月至2017 年6月的實際運行結果的分析發(fā)現(xiàn)，該工藝存在以下幾個方面的問題。

1.2.1 進水水質變化較大，可生化性差。

該污水廠24 小時分時段檢測的進水COD 值可在380 mg/L 至3200 mg/L 之間波動，進水水質變化大，對生化系統(tǒng)的沖擊較大。由表1 可知，2016 年7 月～2017 年6 月的進水BOD5 只有47.8 mg/L～77.5 mg/L，遠遠低于原設計值300 mg/L，BOD5/COD 在0.11～0.19 之間，表明進水的可生化性很差，屬難降解廢水。

表2 實測出水水質和原設計出水水質/(mg·L-1)

此外，氧化溝的MLSS 值在9.7～18.1 g/L 之間，MLVSS 值 在 2.3 g/L ～3.8 g/L 之 間，MLVSS/MLSS 值在20%～27%之間，說明活性污泥中有機性固體物質的比例低，污泥活性較差[2]。以上是導致出水COD 值偏高的根本原因。

1.2.2 二沉池出水SS 值偏高。

2016 年7 月～2017 年6 月二沉池出水SS值偏高，月平均值從133 mg/L 到231 mg/L，說明活性污泥沒有良好的絮凝性，因此沉降效果差，從而導致出水SS 值偏高[3]。

1.2.3 面臨新的挑戰(zhàn)。

工業(yè)園區(qū)因新企業(yè)投產(chǎn)將給污水廠新增酸洗磷化廢水800 m3/d、印染廢水8000 m3/d，從而給污水廠進水水質帶來較大變化。

由此可見，原有工藝方案因本身存在一定不足，加上工業(yè)園區(qū)內相關新企業(yè)投產(chǎn)后新增廢水的介入以及當?shù)丨h(huán)保部門對出水水質要求的提高，其難以滿足污水處理的實際需要，因此必須對原工藝方案進行提標改造。

2 提標改造方案

2.1 進水水質

從表1 可見，該污水廠在2016 年7 月～2017 年6 月期間的進水SS 值均高于原設計值，12 個月中有3 個月的COD 平均值高于原設計值，BOD5、NH3-N 和TP 均低于原設計值。隨著污水廠服務范圍內新企業(yè)的投產(chǎn)，污水廠進水將會陸續(xù)增加酸洗磷化廢水和印染廢水。酸洗磷化廢水中的主要污染因子是磷酸鹽、Fe2+ 和Z n2+，其中磷酸鹽是該類廢水處理的難點[4]，其水質執(zhí)行《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質標準》（CJ343-2015）的B 等級排放標準，主要指標見表3。印染廢水主要含有漿料、染料、表面活性劑，其具有色度高、堿性大、有機污染物含量高、組成成分復雜、可生化性差等特點，也屬于難處理的工業(yè)廢水之一[5-6]，其水質執(zhí)行《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》（GB4287-2012）新建企業(yè)水污染排放濃度限值間接排放標準，其主要指標見表4。

考慮到酸洗磷化廢水和印染廢水引入后對進水水質的影響，提標改造方案中的設計進水水質主要指標見表5。由于原實際進水BOD5 只有47.8 mg/L ～77.5 mg/L，印染廢水BOD5 ≤50 mg/L，雖然酸洗磷化廢水BOD5 ≤350 mg/L，但是新增酸洗磷化廢水只有800 m3/d（占提標改造后運行水量的4%），因此將進水BOD5 設計值由原來的300 mg/L 降低至250 mg/L。

表3 酸洗磷化廢水水質指標/(mg·L-1，p H 值除外)

表4 印染廢水水質指標/(mg·L-1，色度、p H 值除外)

表5 提標改造設計進水水質/(mg·L-1)

2.2 出水水質

依據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中一級標準的A 標準和當?shù)丨h(huán)保部門的要求，最終確定提標改造后的設計出水水質，其主要污染物指標見表6。

表6 提標改造設計出水水質/(mg·L-1，p H 值除外)

2.3 工藝流程

本著節(jié)約成本，避免浪費的原則，盡量充分利用原有構筑物和設施，減少不必要的重復拆改建設，保證原有工程設施同新建工程的合理銜接。提標改造方案保留原有預處理環(huán)節(jié)，主要對原二級處理、深度處理以及污泥處理環(huán)節(jié)進行調整，改造后的工藝流程見圖2。

圖2 改造后水廠工藝流程

此次提標改造方案增設了二沉池至水解酸化池的污泥回流設施，以增加水解酸化池的生物量、提高污水的生物降解率、減小對后續(xù)生化池的有機負荷。

由于水廠進水BOD5 濃度較低，水中碳、氮、磷的比例不滿足100:5:1 的要求，為保證微生物分解代謝與合成代謝所需的營養(yǎng)物質，促進活性污泥菌膠團的形成，滿足生物除碳脫氮的正常進行，需向缺氧池補充碳源（甲醇）[7]，投加量為35～65 mg/L。

提標改造方案考慮在深度處理環(huán)節(jié)除保留原有的活性砂濾池和臭氧氧化池之外，增設了活性炭濾池，利用活性炭吸附降解水中有機污染物，以確保出水達標。提標改造前污水處理廠日均排泥量為6.6 tDS/d，改造升級后產(chǎn)泥量設計值為13 tDS/d?？紤]到新增設備與原有設備的配套問題以及運行管理維護的方便，改造方案確定在污泥處理工段新增同型號的濃縮脫水一體機1 套。

2.4 運行方法與效果

2.4.1 運行方法

為確保運行效果，達到提標改造目標，實際運行中，必須堅持以下原則。

⑴根據(jù)進水懸浮物含量，每班需開啟曝氣沉砂池抽泥泵10～30 分鐘，并同時開啟提升池內污泥泵將池內泥水混合物送到污泥均質池。

⑵向缺氧池內投加甲醇的量，按每克總氮投加2.5 克甲醇計算。由于生化系統(tǒng)內回流效果較差，安裝了攪拌器，以促進回流。

⑶污泥脫水環(huán)節(jié)所用絮凝劑每到一批新藥或更換了藥劑型號，都要通過燒杯實驗確定其合理投加量。

⑷當活性炭濾池的濾層空隙堵塞或吸附能力下降時，就要反洗或更換濾料。如果要進行加強反洗，可同時打開兩臺風機或兩臺反洗水泵，時間控制在3～5 分鐘。反洗操作時必須及時查看廢水池的液位，及時開啟廢水泵，以免反洗水溢出。

2.4.2 運行效果

經(jīng)過試運行發(fā)現(xiàn)，本次提標改造后系統(tǒng)運行穩(wěn)定，出水中COD、NH3-N 的濃度分別滿足40 mg/L、2 mg/L 的要求，其他出水指標滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中一級A 標準的要求（見表7），即出水水質完全滿足設計要求。

表7 試運行出水水質/(mg·L-1，p H 值除外)

3 工程經(jīng)濟分析

該工程總投資為2400 萬元，包括各種建（構）筑物、廠區(qū)平面、電氣及自動化儀表等相關工程的投資。

運行成本主要包括人工費、藥劑費、水電費。其中藥劑包括甲醇、聚硅酸硫酸鐵、COD 降解劑、脫水PAM 等。各項日均消耗量見表8。

運行期間污水處理廠平均日進污水量12782.5 m3。勞動定員4 人，工資按4000 元/（人﹒月）計算。經(jīng)測算單位污水處理運營成本為1.2 元/m3，其運行成本較低。

表8 藥劑及水電消耗

4 結語

綜上可見，文中所提提標改造是一種可行方案，在我國對環(huán)境保護各項政策深入推進的大背景下，現(xiàn)有的一些污水處理廠進行提標改造已是當務之急，筆者希望此文能夠起到拋磚引玉的作用。