某化工園區(qū)污水處理廠廢水沖擊后內(nèi)部管控對(duì)策研究

侯亞龍

(忻州市生態(tài)環(huán)境局神池分局環(huán)境監(jiān)測(cè)站，山西 忻州 036199)

工業(yè)園區(qū)作為一種重要的工業(yè)組織模式，極大地推動(dòng)了區(qū)域的社會(huì)發(fā)展[1]。然而，工業(yè)園區(qū)作為工業(yè)生產(chǎn)的載體，在為城市發(fā)展經(jīng)濟(jì)和改善城市布局做較大貢獻(xiàn)的同時(shí)，卻因聚集了眾多工業(yè)企業(yè)而成為水資源的消耗大戶和區(qū)域內(nèi)水環(huán)境的污染大戶[2]?；@區(qū)污水具有不穩(wěn)定性、復(fù)雜性、高危害性等特點(diǎn)，其處理設(shè)施的建設(shè)是污水處理系統(tǒng)的重要前置，可以加強(qiáng)工業(yè)污水的收集處理，同時(shí)很好地緩沖高濃度污水可能對(duì)后續(xù)污水處理系統(tǒng)的沖擊。地處某化工園區(qū)內(nèi)的城鎮(zhèn)污水處理廠采用CAST工藝，但因其企業(yè)種類復(fù)雜多變，排水規(guī)模不一，污水中存在的污染物類型也存在較大差異，導(dǎo)致污水處理廠進(jìn)水異常較多，廠內(nèi)生產(chǎn)不穩(wěn)定，因此急需對(duì)其經(jīng)廢水沖擊后的內(nèi)部管控對(duì)策進(jìn)行研究，從而使污水廠出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

1 污水廠工藝流程

污水處理廠隸屬于某污水處理有限公司，污水性質(zhì)為生活污水、工業(yè)廢水，接納化工園區(qū)內(nèi)40%生活污水和60%工業(yè)廢水的綜合廢水，主要服務(wù)于其工業(yè)園、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及新建小區(qū)。

主體工藝采用“CAST工藝+混凝沉淀+轉(zhuǎn)盤濾池+紫外消毒”，生產(chǎn)過程中的剩余污泥采用濃縮帶式一體壓濾機(jī)脫水，分一期工程及提標(biāo)工程兩次建設(shè)。目前已建成4萬 m3/d，有4座CAST生物池，實(shí)際日處理量在2萬 m3/d，有剩余2座生物池閑置未用。廠內(nèi)未設(shè)有前置水解酸化或應(yīng)急水池，而是將閑置的CAST生物池作為臨時(shí)應(yīng)急水池使用。污水廠工藝流程圖，如圖1所示。

圖1 污水廠工藝流程

2 污水處理廠主要構(gòu)筑物

根據(jù)“CAST工藝+混凝沉淀+轉(zhuǎn)盤濾池+紫外消毒”工藝，污水處理廠主要構(gòu)筑物由以下幾方面構(gòu)成：

2.1 粗格柵站及進(jìn)水泵池

為保證后續(xù)處理裝置的正常運(yùn)行，設(shè)置有粗格柵站，柵渣通過螺旋輸送壓榨機(jī)排入柵渣箱。為方便遠(yuǎn)期擴(kuò)建，粗格柵站及進(jìn)水泵房主要設(shè)備按照40 000 m3/d配置；為最大限度解決進(jìn)水量不足和波動(dòng)問題，泵池內(nèi)選用4臺(tái)潛水泵(3用1備)，且1臺(tái)潛污泵采用變頻控制，輔以水泵自動(dòng)調(diào)節(jié)。格柵前后設(shè)置閘門以便檢修，設(shè)備系統(tǒng)由PLC根據(jù)液位差或設(shè)定的時(shí)間間隔自動(dòng)控制，同時(shí)也可以根據(jù)具體實(shí)際運(yùn)行情況，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制[3]。

2.2 細(xì)格柵站

為進(jìn)一步保證后續(xù)處理裝置的正常運(yùn)行，設(shè)置有細(xì)格柵站，柵渣通過螺旋輸送機(jī)、螺旋壓榨機(jī)排入柵渣箱。細(xì)格柵站構(gòu)筑物按照遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)，設(shè)備按照近期規(guī)模40 000 m3/d配置。格柵前后設(shè)置閘門以便檢修，設(shè)備系統(tǒng)由PLC根據(jù)液位差或設(shè)定的時(shí)間間隔自動(dòng)控制，同時(shí)也可以根據(jù)具體實(shí)際運(yùn)行情況，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制。

2.3 旋流沉砂池

為減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物和設(shè)備的磨損、堵塞，除了采用格柵站去除污水中較大的懸浮物和漂浮物外，還采用旋流沉砂池去除污水中比重較大、粒徑大于0.2 mm的砂粒。構(gòu)筑物及設(shè)備均按照近期規(guī)模進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.4 循環(huán)式活性污泥工藝CAST池

包括生物選擇池和主反應(yīng)池。前者用于通過在厭氧狀態(tài)下聚磷菌釋放磷酸鹽，為后續(xù)好氧段過量吸收磷酸鹽創(chuàng)造條件；后者裝有曝氣頭和潷水器，用于完成有機(jī)污染物的降解及有機(jī)氮和氨氮的硝化、反硝化。同時(shí)，生物選擇池中聚磷菌還可快速降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為聚-β-羥丁酸(PHB)儲(chǔ)存在細(xì)胞中，防止絲狀菌的過量繁殖，起到生物選擇器的作用。循環(huán)式活性污泥工藝CAST池標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)運(yùn)行周期，如表1所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)運(yùn)行周期

2.5 提升泵池

生物池與混凝反應(yīng)沉淀池的高程調(diào)節(jié)裝置。土建按遠(yuǎn)期8萬 m3/d一次建成，設(shè)備按一期4萬 m3/d配置。

2.6 混合反應(yīng)沉淀池

混合反應(yīng)沉淀池集絮凝、反應(yīng)、沉淀、殺菌功能于一體，反應(yīng)時(shí)間15 min，池?cái)?shù)8個(gè)，有效水深4 m，平面尺寸4.3 m×4.3 m，具有去除COD、SS、磷、色度、細(xì)菌等作用。具體的，由混合、反應(yīng)池、斜管沉淀池、集水池組成。

2.7 加藥間

加藥間分為四套加藥系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2 加藥間的四套加藥系統(tǒng)

其中，第一套系統(tǒng)中，本工程選擇投加PAC(堿式氯化鋁)化學(xué)方法除磷，投加于混合反應(yīng)沉淀池之前；第二套系統(tǒng)中，雖碳源-甲醇的安全設(shè)計(jì)等級(jí)較高，但市場(chǎng)價(jià)格便宜。

2.8 其他

轉(zhuǎn)盤過濾器用于進(jìn)一步強(qiáng)化去除微小顆粒和膠體物質(zhì)。出水消毒池由消毒渠(裝紫外線)、回用水池及檢測(cè)池組成，消毒渠進(jìn)口處設(shè)置手動(dòng)渠道閘門，回用水池內(nèi)設(shè)置潛水泵，供應(yīng)廠區(qū)中水。鼓風(fēng)機(jī)房設(shè)置單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)，并通過控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)葉片和開啟臺(tái)數(shù)，以調(diào)節(jié)需氧量，向生物池提供微生物生長所需的氧氣。污泥儲(chǔ)池接納來自生物池的剩余污泥，再由污泥泵將池內(nèi)污泥抽升送至濃縮脫水機(jī)上。為方便污泥處置，必須對(duì)污泥進(jìn)行減量化處理，采用濃縮脫水一體機(jī)以保證污泥中的磷不再返回處理工藝中。

3 園區(qū)廢水沖擊后內(nèi)部管控對(duì)策

化工園區(qū)內(nèi)大多為化工、金屬表面加工、電子加工等企業(yè)，經(jīng)過數(shù)次污水廠監(jiān)測(cè)排查發(fā)現(xiàn)，此化工園區(qū)污水處理廠較易面臨低C/N比廢水沖擊、高濃度有機(jī)廢水、高氮廢水、重金屬廢水等廢水沖擊問題，急需作出相關(guān)內(nèi)部管控對(duì)策。

3.1 低C/N比廢水沖擊

根據(jù)大量相關(guān)研究及實(shí)踐證明，在生物脫氮硝化反硝化過程中，去除TN要求C/N比理論為2.86[4]。經(jīng)監(jiān)測(cè)分析可知，污水廠長期處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)中，生物運(yùn)行池出水在每運(yùn)行一階段后就會(huì)發(fā)生污泥及水質(zhì)變化。為此，需對(duì)生物處理系統(tǒng)進(jìn)行多點(diǎn)位的數(shù)據(jù)監(jiān)控，主要監(jiān)測(cè)點(diǎn)位為CAST生物池出水端，監(jiān)測(cè)指標(biāo)有COD、TN。

污水廠正常運(yùn)行出水TN約8 mg/L，其中提標(biāo)段混凝沉淀池運(yùn)行時(shí)，在投加除磷劑時(shí)同步投加NaClO，且有輔助消毒功能。然而，NaClO也能起到一定脫氮作用，在其與生物脫氮硝化反硝化共同作用下，導(dǎo)致混凝沉淀池出水TN比CAST生物運(yùn)行池出水低約2.0 mg/L。因此，通過上述綜合分析研究表明，當(dāng)生物池TN高于13.0 mg/L時(shí)，照TN上升態(tài)勢(shì)，污水廠出水TN存在不達(dá)標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。為此，應(yīng)立即采取如下措施：

1) 啟動(dòng)乙酸鈉藥劑投加系統(tǒng)，補(bǔ)充進(jìn)水碳源，提高C/N比；

2) 將CAST生物池進(jìn)水1 h中前端厭氧推流時(shí)間改為40min；

3) 降低生物池好氧曝氣風(fēng)量，或減少好氧曝氣時(shí)間；

4) 在好氧曝氣結(jié)束后即刻開啟推流10 min～15 min。

其中，措施(2)、(3)、(4)的目的是通過增加反硝化時(shí)間、提供反硝化環(huán)境來提高C/N比。經(jīng)反復(fù)運(yùn)行試驗(yàn)，并通過多次平行監(jiān)測(cè)表明，通過采取以上措施可有效控制生物池出水TN在10 mg/L以內(nèi)。

3.2 高濃度有機(jī)廢水沖擊

針對(duì)來水中有明顯有機(jī)廢水氣味且?guī)в写罅堪咨灰咨⒌呐菽?，同時(shí)鏡檢發(fā)現(xiàn)污泥絮團(tuán)發(fā)黑，絲狀菌增加，初期生物偏多，監(jiān)測(cè)出水COD、NH3-N、TN皆產(chǎn)生較大的波動(dòng)的現(xiàn)象，應(yīng)采取如下措施：

1) 立即將異常廢水打至閑置CAST池約720 m3；

2) 同時(shí)，為了快速降低廢水有機(jī)物濃度，再根據(jù)實(shí)際運(yùn)行效果，及時(shí)減少進(jìn)水量、增加曝氣時(shí)間等。

3) 進(jìn)行組織排查，查出有機(jī)廢水突然升高的原因，并開告知書給相關(guān)廠家，要求其立刻停產(chǎn)，同步書面向上級(jí)環(huán)保部門匯報(bào)。

3.3 高氮廢水沖擊

針對(duì)好氧曝氣出水COD、NH3-N、TN皆產(chǎn)生較大的波動(dòng)，CAST池生物選擇區(qū)ORP在進(jìn)水期間由正常的-250 mv～-300 mv上升至-200 mv以上，且鏡檢發(fā)現(xiàn)累枝蟲及輪蟲明顯增加，盾纖蟲等減少的現(xiàn)象，應(yīng)采取如下措施：

1) 將異常廢水打至閑置CAST池約500 m3，防止出現(xiàn)廢水處理之后出水超標(biāo)現(xiàn)象；

2) 啟動(dòng)乙酸鈉投加裝置，在生物池人工投加固態(tài)乙酸鈉500 kg。

3) 進(jìn)行組織排查，查出高氮廢水突然升高的原因，并開告知書給相關(guān)廠家，要求其立刻停產(chǎn)，同步書面向上級(jí)環(huán)保部門匯報(bào)。

3.4 重金屬廢水沖擊

針對(duì)生化系統(tǒng)出現(xiàn)污泥解體現(xiàn)象，COD數(shù)值已臨近超標(biāo)界值，好氧曝氣池DO居高不下，量筒內(nèi)沉降上清液渾濁，且開始解絮，生物池選擇區(qū)ORP持續(xù)在-400 mv以下，同時(shí)由鏡檢發(fā)現(xiàn)大部分微生物死亡消失等現(xiàn)象，應(yīng)初步判斷由于重金屬對(duì)污水的毒害作用而致，因此應(yīng)采取如下措施：

1) 污水廠立即停止進(jìn)水運(yùn)行，防止出現(xiàn)廢水處理之后出水超標(biāo)現(xiàn)象；

2) 排出受重金屬影響的活性污泥，并調(diào)取脫水污泥進(jìn)行污泥接種；

3) 進(jìn)行組織排查，查出重金屬廢水突然升高的原因，并開告知書給相關(guān)廠家，要求其立刻停產(chǎn)，同步書面向上級(jí)環(huán)保部門匯報(bào)。

4 結(jié)論

綜上所述，主體工藝采用“CAST工藝+混凝沉淀+轉(zhuǎn)盤濾池+紫外消毒”的此化工園區(qū)污水處理廠，在出現(xiàn)C/N比低的廢水、高濃度有機(jī)廢水、高氮廢水、金屬離子廢水沖擊時(shí)，可以相應(yīng)的采取不同的內(nèi)部管控措施，同時(shí)經(jīng)實(shí)踐證明，相關(guān)措施可以實(shí)現(xiàn)生物池出水水質(zhì)指標(biāo)濃度開始出現(xiàn)下降至數(shù)據(jù)恢復(fù)正常，可以為相關(guān)污水處理廠面臨此類問題時(shí)提供一定的參考。