農(nóng)副產(chǎn)品加工園區(qū)污水處理廠處理效果分析

于季紅，冷兵

（1.沈陽市水務(wù)事務(wù)服務(wù)與行政執(zhí)法中心，沈陽 110000；2.中核（沈陽）水務(wù)有限公司，沈陽 110164）

隨著人民生活水平的快速提高，農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)和保障民生的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)[1]。農(nóng)副產(chǎn)品加工行業(yè)原料多樣，生產(chǎn)計(jì)劃受季節(jié)因素影響顯著，導(dǎo)致廢水水質(zhì)復(fù)雜，水量波動大，已被《水污染防治行動計(jì)劃》列入專項(xiàng)整治的十大重點(diǎn)行業(yè)。

企業(yè)預(yù)處理后的工業(yè)廢水依托污水處理廠進(jìn)行集中處理，是化解環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)、提升污染管控水平的有效措施。本文以某農(nóng)副產(chǎn)品加工園區(qū)污水處理廠為研究對象，介紹其工藝流程，并分析其處理效果，以期為同類型污水處理廠的設(shè)計(jì)及運(yùn)行提供參考。

1 工程概況

沈陽某經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)成立于2002 年，規(guī)劃面積96.6km2，現(xiàn)已形成乳品加工、糧油加工、畜禽加工、果蔬（飲料）加工、玉米深加工等五大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，有力帶動了沈陽經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展[2]。

為配套園區(qū)發(fā)展，該園區(qū)投資超過1.4 億元新建了園區(qū)污水處理廠，設(shè)計(jì)規(guī)模為5×104t/d，于2012 年運(yùn)行投產(chǎn)。該廠匯水面積為10.5km2，主要受納園內(nèi)企業(yè)排放的工業(yè)廢水及區(qū)域內(nèi)的生活污水，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A 標(biāo)準(zhǔn)，具體進(jìn)、出水水質(zhì)見下表。

設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

2 工藝流程及設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1 工藝流程

污水處理廠二級處理單元采用傳統(tǒng)A2/O 工藝，二級出水采用“高密度沉淀池+微過濾”作為深度處理工藝，最后經(jīng)過消毒后排入蒲河。剩余污泥經(jīng)過脫水后含水率可降至80%以下，最終外運(yùn)處理。污水處理廠工藝流程如圖1 所示。

2.2 主要設(shè)備及構(gòu)筑物

（1）粗格柵及提升泵房。新建粗格柵間1 座，平面尺寸為10.5m×10.5m，設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)式格柵3 臺。粗格柵柵條間隙20mm，設(shè)計(jì)過柵流速0.8m/s，用于截留污水中粗大的漂浮物或懸浮物，如纖維、木屑、塑料制品等。

圖1 廢水處理工藝流程

新建污水提升泵房1 座，泵房內(nèi)集水池平面尺寸為13.0m×5.5m，集水池用于均衡污水的水質(zhì)水量。集水池內(nèi)設(shè)計(jì)提升泵5 臺，其中大泵4 臺（3 用1 備），單臺流量為820m3/h；小泵1 臺，流量為420m3/h。

（2）細(xì)格柵間。新建細(xì)格柵間1 座，平面尺寸為15.0m×7.5m。設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)式格柵3 臺，細(xì)格柵柵條間隙為5.0mm，設(shè)計(jì)過柵流速0.8m/s，用于截留毛發(fā)、木屑等較小的懸浮物或漂浮物，保護(hù)后續(xù)管道和設(shè)備。

（3）旋流沉砂池。新建旋流沉砂池2 座，用于去除污水中密度較大的無機(jī)顆粒物。沉砂池體直徑為3.3m，設(shè)計(jì)水力表面負(fù)荷為168m3/（m2·h）。

（4）A2/O 池。新建A2/O 池2 座，用于去除污水中的CODCr、BOD5、NH3-N、TN 和TP 等污染物。單座A2/O 池尺寸為90.25m×33.5m×7.2m。A2/O 池設(shè)計(jì)污泥負(fù)荷為0.07kgBOD5/（kgMLSS·d），污泥齡21d，水力停留時間為17.0h，其中厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)水力停留時間依次為1.5h、5.0h 和10.5h。

厭氧區(qū)內(nèi)安裝傘形雙曲面立式攪拌機(jī)4 套，缺氧區(qū)內(nèi)安裝潛水推流攪拌器4 套，使活性污泥與污水充分混合。好氧區(qū)采用管式曝氣器進(jìn)行曝氣，配套懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)3 臺（2 用1 備），單臺鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量為180m3/min。設(shè)計(jì)內(nèi)回流泵3 臺（2 用1 備），單臺流量為1100m3/h。

（5）二沉池。新建二沉池2 座，用于泥水分離。二沉池為周邊進(jìn)水、周邊出水，池體直徑為38m，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷1.27m3/（m2·h）。

（6）高密度沉淀池。新建高密度沉淀池2 座，用于進(jìn)一步去除污水中的TP 和SS。每座高密度沉淀池的平面尺寸為27.2m×12.4m。絮凝劑選用FeCl3，設(shè)計(jì)平均投加量為30mg/L，最大投加量為60mg/L。

（7）微過濾設(shè)備。新安裝法國法捷斯R200 Ⅱ型、R300 Ⅱ型精密過濾器各1 臺，用于去除出水中的SS。R200 Ⅱ型過濾器處理能力為27 600m3/d，R300 Ⅱ型過濾器處理能力為41 400m3/d，過濾孔徑為20μm。

（8）紫外消毒池。新建紫外消毒渠2 條，每條消毒渠安裝紫外消毒模塊1 套，每套功率為22.6kW。設(shè)計(jì)紫外消毒劑量為24～30mJ/cm2，用于殺滅出水中的病原微生物。

（9）污泥緩沖池。新建污泥緩沖池1 座，用于混合均化來自二沉池和高密度沉淀池的剩余污泥。污泥緩沖池體直徑12.0m，有效水深3.5m。

（10）污泥脫水間。原有污泥脫水間1 座，采用框架結(jié)構(gòu)，尺寸為38.1m×22.0m×9.2m。新安裝離心濃縮脫水機(jī)2 臺，單臺處理能力為50～60m3/h。剩余污泥經(jīng)脫水后含水率可降至80%，實(shí)現(xiàn)污泥的減量化。

3 運(yùn)行效果分析

污水處理廠自建成運(yùn)行以來，系統(tǒng)進(jìn)水量為4.13×104～4.54×104m3/d，運(yùn)行逐步穩(wěn)定，處理效果良好。2019 年10 月～2020 年9 月的監(jiān)測結(jié)果顯示，出水各項(xiàng)指標(biāo)均能穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中的一級A 標(biāo)準(zhǔn)。

COD的處理效果如圖2所示。2019年10月～2020年9 月，COD 的平均進(jìn)水濃度為100.9mg/L，95%的運(yùn)行天數(shù)內(nèi)實(shí)際進(jìn)水濃度低于140mg/L，明顯低于設(shè)計(jì)進(jìn)水濃度要求。主要原因是工業(yè)園區(qū)內(nèi)重點(diǎn)排污企業(yè)治污減排意識較強(qiáng)，排水污染物濃度遠(yuǎn)低于相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。以沈陽某食品有限公司為例，該企業(yè)設(shè)計(jì)排水量為6000m3/d，主要出水指標(biāo)執(zhí)行《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 21/1627—2008）中表2 的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而該企業(yè)實(shí)際排水中CODCr、NH3-N 指標(biāo)優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中一級A 標(biāo)準(zhǔn)[3]。

污水處理廠出水COD 平均濃度為20.0mg/L，平均去除率為73.3%。由于實(shí)際進(jìn)水COD 濃度偏低，實(shí)際污泥有機(jī)負(fù)荷不足設(shè)計(jì)值的1/3，故系統(tǒng)對COD 具有穩(wěn)定良好的處理效果。

污水處理廠對NH3-N 的去除效果如圖3 所示。氨氮的平均進(jìn)水濃度為12.53mg/L，出水平均濃度為0.40mg/L，平均去除率為96.5%。低溫對活性污泥中硝化細(xì)菌的活性有抑制作用[4]，因此冬季NH3-N 去除效果易出現(xiàn)下降。對2019 年11 月～2020 年3 月進(jìn)、出水水質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，在此期間，系統(tǒng)的氨氮平均進(jìn)水濃度為11.9mg/L，平均出水濃度為0.36mg/L，冬季氨氮的處理情況與全年平均水平基本一致。分析結(jié)果說明系統(tǒng)的氨氮處理效果未受到溫度波動的影響。

如圖4 所示，進(jìn)水TN 最大濃度為60.5mg/L，平均濃度為21.0mg/L，有94%的運(yùn)行天數(shù)進(jìn)水COD/TN值小于7.0，屬于典型的低碳氮比廢水。為了減少外加碳源的使用，在實(shí)際運(yùn)行中操作人員將A2/O 池好氧區(qū)末端的溶解氧控制在0.5mg/L 以下。該操作既降低了運(yùn)行成本，也減少了回流液中的溶解液對反硝化過程的干擾[5]。出水TN 最大濃度為14.1mg/L，平均濃度為6.6mg/L，能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。系統(tǒng)運(yùn)行的內(nèi)回流比為200%，理論上總氮最大去除率為66.7%，實(shí)際平均去除率為65.8%，顯示系統(tǒng)生物脫氮效果良好。

圖2 COD 濃度變化及去除率

圖3 NH3-N 濃度變化及去除率

圖4 TN 濃度變化及去除率

圖5 TP 濃度變化及去除率

污水中TP通過生物除磷和化學(xué)除磷的組合工藝共同去除。由圖5 可知，進(jìn)水TP 平均濃度為2.37mg/L，出水TP 平均濃度僅為0.15mg/L。對出水TP 濃度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可知，98%的運(yùn)行天數(shù)出水TP 濃度小于0.3mg/L，能夠滿足地表水IV 類水質(zhì)要求。

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

經(jīng)測算，污水處理廠的處理成本為0.75 元/m3，其中電費(fèi)0.31 元/m3、藥劑費(fèi)0.11 元/m3、污泥處置費(fèi)0.08 元/m3、人工費(fèi)0.06 元/m3、維修費(fèi)0.19 元/m3，以上未考慮折舊費(fèi)和攤銷費(fèi)等。

5 結(jié)語

針對農(nóng)副食品加工園區(qū)企業(yè)廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，采用“A2/O+高密度沉淀池+微過濾”組合工藝進(jìn)行處理。運(yùn)行結(jié)果顯示，該組合工藝運(yùn)行穩(wěn)定，在低溫、低碳氮比條件下仍然能夠獲得良好的脫氮除磷效果，出水水質(zhì)可達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A 標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行費(fèi)用為0.75 元/m3，具有良好的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益。