唐山市某工業(yè)園區(qū)污水處理工程設(shè)計與運(yùn)行

王 姣，朱長虹

（河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山 063000）

工業(yè)園區(qū)是一個承受高密度經(jīng)濟(jì)活動和高強(qiáng)度資源消耗的特定區(qū)域，其污水排放對周邊水環(huán)境造成了嚴(yán)重污染[1]。特別是以化工產(chǎn)業(yè)為主的工業(yè)園區(qū)，其排放的綜合廢水具有以下特點：①毒性大；②可生化性差；③特征有機(jī)污染物復(fù)雜多變；④沖擊負(fù)荷嚴(yán)重，極易導(dǎo)致出水不達(dá)標(biāo)[2]?；@區(qū)的廢水處理一般為園區(qū)內(nèi)企業(yè)處理后再排入末端集中式污水處理工程處理，園區(qū)污水處理工藝的設(shè)計和優(yōu)化尤為重要[3,4]。

唐山市某工業(yè)園區(qū)以化工產(chǎn)業(yè)為主，主要企業(yè)共有5家，涵蓋煤化工、氟化工和精細(xì)化工。目前園區(qū)內(nèi)各企業(yè)均建有污水處理設(shè)施，對各自產(chǎn)生的污水進(jìn)行生化處理及深度處理。

一、設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)

園區(qū)內(nèi)現(xiàn)有企業(yè)生產(chǎn)廢水量約為7500m3/d，結(jié)合園區(qū)整體發(fā)展規(guī)劃，新增排水量預(yù)計2000m3/d，故本項目生產(chǎn)廢水規(guī)劃總計9500m3/d。

根據(jù)園區(qū)內(nèi)各企業(yè)生產(chǎn)廢水水質(zhì)情況，以各企業(yè)排水水質(zhì)指標(biāo)正常值中的最大值為基準(zhǔn)確定園區(qū)污水廠設(shè)計進(jìn)水指標(biāo)，其中氨氮、總氮、總磷、氟化物和全鹽量依據(jù)各企業(yè)排水水質(zhì)整體情況給予考慮。園區(qū)污水處理工程出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污水排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002），園區(qū)污水處理工程設(shè)計進(jìn)出水指標(biāo)如表1所示。

表1 園區(qū)污水處理工程設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)

二、處理工藝

針對企業(yè)生產(chǎn)工藝及現(xiàn)有設(shè)施處理情況，本項目廢水水質(zhì)特點如下：⑴廢水水質(zhì)波動大，污染物成分復(fù)雜。⑵各企業(yè)廢水經(jīng)生化等工藝處理后COD濃度約為100-300mg/L，絕大部分為難降解有機(jī)物。⑶廢水中含懸浮物，色度高，氨氮超標(biāo)。根據(jù)上述特點，確定處理工藝流程如圖1所示。

圖1 污水處理工藝流程圖

各企業(yè)生產(chǎn)廢水經(jīng)各自管道提升進(jìn)入園區(qū)污水處理工程，分別進(jìn)入單獨的收集池，調(diào)節(jié)pH值，停留至少6h以上，收集池出水均自流進(jìn)入生產(chǎn)廢水調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池提供大于12h停留時間，其主要作用是調(diào)節(jié)水量并均化水質(zhì)。調(diào)節(jié)池出水由泵提升進(jìn)入生化單元，降解有機(jī)污染物的同時實現(xiàn)脫氮除磷。生化出水自流進(jìn)入高密度沉淀池，通過向污水中加入PAC及PAM使懸浮固體結(jié)成絮凝體，并通過沉淀去除。高密度沉淀池出水進(jìn)入V型濾池，通過物理截流實現(xiàn)懸浮物和水體的充分分離，濾池出水進(jìn)入中間水池。通過提升泵將中間水池的出水自上而下送入并聯(lián)的臭氧催化氧化池，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧進(jìn)入催化氧化池底部，池頂少量臭氧尾氣通過尾氣破壞器分解。臭氧催化氧化池出水進(jìn)入氧化穩(wěn)定池，釋放催化氧化過程的殘余臭氧，為下一步強(qiáng)化生物處理單元提供穩(wěn)定供水。氧化穩(wěn)定池出水進(jìn)入BAF裝置，進(jìn)一步強(qiáng)化去除COD和氨氮，出水通過活性炭吸附后進(jìn)入膜處理單元進(jìn)行脫鹽，出水進(jìn)入清水池，經(jīng)監(jiān)測合格后回用或達(dá)標(biāo)外排。

利用清水池水作為反洗水對臭氧催化氧化池、V型濾池、BAF及活性炭吸附罐進(jìn)行反沖，反沖排水經(jīng)反沖洗緩沖池收集后，提升進(jìn)入調(diào)節(jié)池。膜處理單元的濃水通過MVR裝置后，蒸出液排入清水池，濃縮液回流至調(diào)節(jié)池，廢鹽委外處置。

三、主體裝置

1、收集調(diào)節(jié)單元

本單元對各企業(yè)產(chǎn)生的廢水進(jìn)行分別收集，并對流量、pH值、電導(dǎo)率等水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行實施監(jiān)測，經(jīng)調(diào)節(jié)pH值后送入調(diào)節(jié)池均化水質(zhì)水量。

⑴生產(chǎn)廢水收集池

設(shè)置生產(chǎn)廢水收集池5座（一企一池），總有效容積3000m3，池體結(jié)構(gòu)為半地下式有蓋砼方形池，設(shè)計停留時間＞6h。

⑵生產(chǎn)廢水調(diào)節(jié)池

設(shè)置生產(chǎn)廢水調(diào)節(jié)池1座，有效容積6000m3，池體結(jié)構(gòu)為半地下式砼方形池，設(shè)計停留時間＞12h。

2、生物處理單元

生物處理單元采用水解酸化+A/O工藝，同時補(bǔ)加碳源并強(qiáng)化硝化，可以同步去除COD、BOD5、氨氮和總氮。

⑴生化池

設(shè)置生化池2座，均為半地下式砼方形池?？傆行С厝轂?250m3，總停留時間24h，其中水解酸化有效池容850m3，停留時間4h，缺氧區(qū)有效池容2620m3，停留時間12h，好氧區(qū)有效池容1780m3，停留時間8h，有效水深6m。

⑵二沉池

二沉池采用中心進(jìn)水輻流式，共兩座，并聯(lián)運(yùn)行，池體結(jié)構(gòu)采用半地下式砼圓形池，池體尺寸Φ16×5.0m，平均流量表面負(fù)荷為0.84m3/m2?h，高峰流量表面負(fù)荷為1.02m3/m2?h。

3、氧化預(yù)處理單元

二沉池出水進(jìn)一步混凝沉淀處理，投加藥劑進(jìn)行混凝絮凝，再通過高密沉淀池及V型濾池提高懸浮物的去除效果，同時也可進(jìn)一步去除色度、重金屬、磷和難生化有機(jī)物，并進(jìn)行軟化，確保臭氧催化氧化單元進(jìn)水水質(zhì)滿足要求。

⑴高密度沉淀池

設(shè)置高密度沉淀池2座，有效容積為950m3，池體結(jié)構(gòu)為半地下式砼方形池，混凝反應(yīng)時間20min，表面負(fù)荷 6.0m3/m2?h。

⑵V型濾池

設(shè)置V型濾池1座，有效容積為1800m3，池體結(jié)構(gòu)為半地下式砼方形池，內(nèi)部分為6格，濾速8m/h。

4、臭氧催化氧化單元

臭氧催化氧化單元是將生化處理系統(tǒng)的出水進(jìn)一步處理，通過臭氧催化氧化反應(yīng)進(jìn)一步降低污水中的COD濃度，并提高廢水的可生化性。

⑴臭氧催化氧化池

設(shè)置臭氧催化氧化池1座，池體結(jié)構(gòu)為地下式砼方形池。有效容積600m3，分3格，單格為200m3。

⑵氧化穩(wěn)定池

氧化穩(wěn)定池的功能是釋放并分解臭氧催化氧化出水中的臭氧，氧化穩(wěn)定時間為2小時，能消除催化氧化與后生化之間的制約效應(yīng)，并緩沖水量，為下一步曝氣生物濾池單元提供穩(wěn)定供水。氧化穩(wěn)定池有效容積950m3，池體結(jié)構(gòu)為半地下式有蓋砼方形池，停留時間2h。

5、強(qiáng)化生物處理單元

采用BAF強(qiáng)化生化工藝進(jìn)一步去除廢水中殘留的有機(jī)污染物及氨氮、色度，使廢水達(dá)標(biāo)排放。

⑴曝氣生物濾池

設(shè)置1座曝氣生物濾池，為半地下式砼方形池，內(nèi)部分為6格，總?cè)莘e4500m3，有效容積2700m3，空床時間6h。

⑵濾布濾池

設(shè)置濾布濾池1座，用于去除生物濾池出水中攜帶的少量懸浮物。濾池為半地下式砼結(jié)構(gòu)，有效容積400m3。

6、膜處理單元

膜處理單元的作用是通過超濾及反滲透膜去除水中溶解性鹽類、有機(jī)大分子、膠體、微生物等。生產(chǎn)廢水膜處理單元設(shè)計處理水量8000m3/d，按全脫鹽進(jìn)行處理后與未脫鹽廢水混合，可以確保排水的全鹽量在1000mg/L以下。

四、運(yùn)行效果

園區(qū)污水處理工程經(jīng)過2個月試運(yùn)行，各單元處理效果如表2所示。

表2 園區(qū)污水處理工程各單元處理效果

表2試運(yùn)行結(jié)果表明，園區(qū)污水經(jīng)“水解酸化+A/O+高密度沉淀+V型濾池+臭氧催化氧化+BAF+活性碳吸附+膜脫鹽”處理后，出水COD≤40mg/L，SS≤10mg/L，氨氮≤2mg/L，總氮≤15mg/L，總磷≤0.4mg/L，TDS≤950mg/L，均滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污水排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002）中COD≤50mg/L，SS≤10mg/L，氨氮≤5mg/L，總氮≤15mg/L，總磷≤0.5mg/L，TDS≤1000mg/L要求。

其中生物處理單元對COD、氨氮及總氮均有較好的去除效果，對COD、氨氮、總氮去除率分別可達(dá)62.5%、68.6%和60.5%，這主要是由于本項目選擇硝化菌在線擴(kuò)培裝置對生物處理單元進(jìn)行強(qiáng)化，有效提高了系統(tǒng)中硝化菌的數(shù)量和質(zhì)量。

五、結(jié)論

1、針對園區(qū)工業(yè)廢水特點，設(shè)計采用“水解酸化+A/O+高密度沉淀+V型濾池+臭氧催化氧化+BAF+活性碳吸附+膜脫鹽”組合處理工藝，試運(yùn)行出水均滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污水排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002）。

2、利用生物處理單元去除COD、氨氮、總氮，采用高密度沉淀池及V型濾池實現(xiàn)總磷和懸浮物的去除，并進(jìn)一步通過臭氧催化氧化單元分解和破壞難降解有機(jī)物，經(jīng)BAF系統(tǒng)強(qiáng)化去除可生物降解COD和氨氮，出水通過活性炭吸附和膜脫鹽進(jìn)入清水池。COD、氨氮去除率均達(dá)87.5%，SS去除率達(dá)80%，總磷去除率73.3%，總氮去除率60.5%，TDS去除率82.1%。該工藝處理效果較好，同時具有經(jīng)濟(jì)性，可為同類園區(qū)廢水處理提供一定的借鑒及參考。