曹仲宏，楊 學(xué)，夏斌杰

（博天環(huán)境集團(tuán)股份有限公司，天津市 300021）

工業(yè)園區(qū)污水處理工藝選擇及設(shè)計(jì)特點(diǎn)

曹仲宏，楊 學(xué)，夏斌杰

（博天環(huán)境集團(tuán)股份有限公司，天津市 300021）

某工業(yè)園區(qū)污水處理廠主要接收并處理該園區(qū)精細(xì)化工、制藥、金屬加工、鋼結(jié)構(gòu)、現(xiàn)代煤化工、生物科技、電子信息企業(yè)排水，根據(jù)該廢水生化性差的特點(diǎn)及出水指標(biāo)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(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的要求，采用"水解酸化-A2/O-高效沉淀池-臭氧氧化-曝氣生物濾池"的主體工藝，介紹了該工業(yè)園區(qū)污水處理廠工藝選擇以及工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)，對(duì)類(lèi)似工業(yè)園區(qū)污水處理廠的設(shè)計(jì)具有一定的參考意義。

工業(yè)園區(qū)污水處理；工藝選擇；工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1 工程概況

山西某工業(yè)園區(qū)占地面積19.83 km2，工業(yè)園區(qū)規(guī)劃在該工業(yè)園區(qū)新建污水處理廠一座，處理規(guī)模2.5萬(wàn)m3/d。

2 設(shè)計(jì)水質(zhì)

該工業(yè)園區(qū)污水處理廠主要收集該工業(yè)園區(qū)內(nèi)工業(yè)企業(yè)經(jīng)預(yù)處理后排放的廢水，以及市政公共建筑排放的污水，其中主要是工業(yè)企業(yè)廢水。工業(yè)園區(qū)內(nèi)的企業(yè)類(lèi)型主要包括金屬加工、鋼結(jié)構(gòu)、現(xiàn)代煤化工、生物科技、電子信息、精細(xì)化工等。

根據(jù)該工業(yè)園區(qū)總體規(guī)劃，工業(yè)園區(qū)內(nèi)各企業(yè)廢水必須經(jīng)過(guò)廠內(nèi)預(yù)處理達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）和《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ 343-2010）的標(biāo)準(zhǔn)后方可排放。

金屬加工企業(yè)的廢水主要為電鍍及酸洗廢水，經(jīng)過(guò)企業(yè)廠內(nèi)預(yù)處理后的出水殘留污染物主要為一些混凝藥劑產(chǎn)生的無(wú)機(jī)或有機(jī)高分子物質(zhì)及色度等。

現(xiàn)代煤化工中洗煤水主要污染物為懸浮物、油類(lèi)物質(zhì)、有機(jī)藥劑等。經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，污水中的主要污染為有機(jī)藥劑的殘留，以難降解的COD的形式殘留于水中。

煤焦油加工廢水中COD、揮發(fā)酚、氨氮含量較高，經(jīng)預(yù)處理后難降解COD及氨氮含量依然很高。

生物科技產(chǎn)業(yè)主要項(xiàng)目包括生產(chǎn)酵母蛋白、飼料、生態(tài)肥等企業(yè)，排放廢水中的污染物主要以氮、磷為主。

精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)包括生產(chǎn)有機(jī)涂料、絮凝劑、表面活性劑、有機(jī)顏料等，所排放的廢水主要以表面活性劑、難降解COD、色度等為主。

故工業(yè)園區(qū)市政污水管網(wǎng)中的污水中的污染物以難降解COD為主，其次為氮、磷，并伴有少量色度和SS。

設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)根據(jù)上述工業(yè)企業(yè)排放廢水特點(diǎn)，參考國(guó)內(nèi)類(lèi)似園區(qū)的污水情況，同時(shí)考慮園區(qū)發(fā)展進(jìn)度及招商企業(yè)的不確定性。出水水質(zhì)依據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)的相關(guān)要求，確定本項(xiàng)目設(shè)計(jì)出水水質(zhì)按照《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。該污水廠設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

3 處理工藝方案

3.1 處理工藝選擇

本項(xiàng)目污水處理工藝的選擇直接關(guān)系到出水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)能否達(dá)到處理要求及其穩(wěn)定與否，運(yùn)行管理是否方便可靠、建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用、占地和能耗高低。

要達(dá)到表1出水水質(zhì)目標(biāo)，有多種處理工藝可供選擇，但其中最經(jīng)濟(jì)實(shí)用且簡(jiǎn)單易行的方法當(dāng)屬生物處理為主的工藝，在降解污水中有機(jī)物的同時(shí)，去除污水中氮和磷。

經(jīng)多方工藝及經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選，最終確定：

污水一級(jí)處理工藝采用粗格柵、細(xì)格柵、旋流沉砂池、調(diào)節(jié)池及事故池。

污水二級(jí)處理采用水解酸化+A2/O工藝+沉淀池。

污水三級(jí)處理采用高效沉淀池+臭氧氧化+ BAF+轉(zhuǎn)盤(pán)過(guò)濾+紫外消毒工藝。

污泥處理采用機(jī)械濃縮+板框壓濾機(jī)。

3.2 工藝流程

預(yù)處理包括粗格柵及進(jìn)水泵房、細(xì)格柵及旋流沉砂池、調(diào)節(jié)池、事故池。

收集污水進(jìn)入粗格柵間及進(jìn)水泵房，污水經(jīng)泵提升后進(jìn)入細(xì)格柵、旋流沉砂池，出水自流至調(diào)節(jié)池，對(duì)水質(zhì)水量進(jìn)行調(diào)節(jié)后，經(jīng)提升進(jìn)入生物處理工段。

當(dāng)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)發(fā)生突發(fā)性惡化時(shí)，污水進(jìn)入事故池儲(chǔ)存，待水質(zhì)穩(wěn)定后再進(jìn)入污水處理系統(tǒng)處理。

粗、細(xì)格柵攔截的柵渣與沉砂池的出砂一起收集后外運(yùn)處理。

二級(jí)生物處理包括水解酸化池、A2/O生物池、二沉池等。

預(yù)處理出水進(jìn)入水解酸化池，將進(jìn)水中大分子難降解有機(jī)物水解成小分子易降解有機(jī)物，然后進(jìn)入A2/O生物池，進(jìn)行生物脫氮、除磷及去除有機(jī)物，根據(jù)實(shí)際進(jìn)水情況，適當(dāng)投加甲醇。生物池出水進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離，上清液進(jìn)入高效沉淀池。

生物池好氧區(qū)混合液回流至缺氧區(qū)，進(jìn)行反硝化脫氮，回流污泥經(jīng)泵提升回流至厭氧區(qū)，剩余污泥經(jīng)泵提升至污泥處理工段進(jìn)行處理。

深度處理包括高效沉淀池、臭氧接觸池、曝氣生物濾池、轉(zhuǎn)盤(pán)濾池和紫外線(xiàn)消毒渠。

二沉池出水進(jìn)入高效沉淀池，高效沉淀池中投加PAC和PAM去除部分SS及輔助化學(xué)除磷；高效沉淀池出水進(jìn)入臭氧接觸池，對(duì)污水中殘留的難降解有機(jī)物氧化降解成易降解有機(jī)物，并去除水中色度。臭氧接觸池出水進(jìn)入曝氣生物濾池，去除污水中有機(jī)物質(zhì)。曝氣生物濾池出水中SS指標(biāo)較高，如不能達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)轉(zhuǎn)盤(pán)濾池，去除懸浮于液體中的顆粒物質(zhì)，最后經(jīng)過(guò)紫外線(xiàn)消毒。消毒后出水經(jīng)巴氏計(jì)量槽計(jì)量外排。

污泥系統(tǒng)進(jìn)泥由生物剩余污泥和化學(xué)污泥構(gòu)成，來(lái)泥經(jīng)機(jī)械濃縮，含水率由99.4%降至98%，污泥濃縮過(guò)程中產(chǎn)生的濾液重力排放至粗格柵前進(jìn)水井。

濃縮后的污泥經(jīng)調(diào)理后通過(guò)脫水機(jī)進(jìn)料泵提升至板框壓濾機(jī)進(jìn)行脫水，含水率由98%降至60%以下，脫水后產(chǎn)生的污泥送至指定地點(diǎn)進(jìn)行處置。脫水過(guò)程中產(chǎn)生的濾液重力排至粗格柵前進(jìn)水井。

脫水機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置全自動(dòng)制藥裝置及加藥泵，為脫水工序提供所需混凝藥劑。

工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 工藝流程圖

4 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

4.1水解酸化池

水解酸化池是集吸附、生物絮凝、生物降解功能于一體的反應(yīng)器，在兼性菌酶催化下對(duì)慢速生物降解有機(jī)物的水解和對(duì)快速生物降解有機(jī)物的酸化，并實(shí)現(xiàn)難生物降解有機(jī)物的轉(zhuǎn)化，改變分子結(jié)構(gòu)（開(kāi)環(huán)、斷鏈、裂解、基團(tuán)取代、還原等），使結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)物分子轉(zhuǎn)化成易生物降解的有機(jī)物。在該項(xiàng)目中污水中存在一些較難生化降解物質(zhì)，因此，有必要通過(guò)水解酸化提高污水的可生化性，從而保證后繼生化處理的處理效果。

水解酸化池采用上向流的運(yùn)行方式，在運(yùn)行過(guò)程中，能夠形成一定高度的污泥床，該污泥床具有較高的污泥濃度，能夠提高系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力。水解酸化池內(nèi)設(shè)置布水系統(tǒng)，保證水解酸化池內(nèi)布水均勻，避免池內(nèi)出現(xiàn)偏流、短流降低水解酸化的處理效果。

主要設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)流量Q=2.5萬(wàn)m3/d，2座，每座分2格，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，水解酸化池單格尺寸L×B×H=16.0 m×16.0 m×8.5 m，停留時(shí)間8 h。

4.2A2/O生物池

A2/O生物池主要作用是去除來(lái)水的有機(jī)物、硝態(tài)氮及氨氮、總磷等污染物。由厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)組成。在厭氧、缺氧區(qū)水下安裝攪拌器，使活性污泥處于懸浮混合狀態(tài)，提高生物池抗沖擊負(fù)荷能力?；亓魑勰嘀械木哿拙趨捬鯀^(qū)吸收消解一部分有機(jī)物，完成釋磷過(guò)程后隨混合液流入好氧池。在好氧池中，活性污泥中的好氧微生物在有氧條件下，將污水中的有機(jī)物降解成CO2和H2O，同時(shí)聚磷菌過(guò)量吸收水中的溶解磷，以聚磷的形式在體內(nèi)儲(chǔ)存，并最終隨剩余污泥排放，實(shí)現(xiàn)污水的除磷凈化。

生化池在完成除磷的過(guò)程中，也伴隨著脫氮的進(jìn)行。在好氧區(qū)中，硝化細(xì)菌利用污水中的氧氣和有機(jī)物，將污水中的氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。隨后，污水中的硝態(tài)氮通過(guò)混合液回流至缺氧區(qū)。在缺氧區(qū)中，反硝化細(xì)菌占據(jù)主導(dǎo)作用，利用污水中的有機(jī)物作為碳源，將硝態(tài)氮最終轉(zhuǎn)化為氮?dú)庖莩觯瑢?shí)現(xiàn)了脫氮的過(guò)程，從而降低污水中的總氮。

厭氧區(qū)設(shè)ORP監(jiān)測(cè)儀表，好氧區(qū)設(shè)固體懸浮物濃度分析儀，監(jiān)測(cè)厭氧區(qū)內(nèi)氧化還原電位及好氧區(qū)污泥濃度，以便調(diào)節(jié)回流污泥量。好氧區(qū)設(shè)PH/T在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀，監(jiān)測(cè)好氧區(qū)內(nèi)堿度和溫度。

好氧區(qū)出水處設(shè)置溶氧儀與鼓風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)曝氣量，進(jìn)而保持好氧區(qū)的溶解氧濃度。缺氧區(qū)設(shè)置硝氮分析儀、氨氮測(cè)量?jī)x，由硝氮、氨氮濃度可知硝化反應(yīng)進(jìn)行程度。當(dāng)好氧池中含有NO2-時(shí)，可能由于進(jìn)水氨氮值過(guò)高或者脫氮效率降低引起NO2-積累，需要及時(shí)調(diào)整水處理系統(tǒng)的控制指標(biāo)。進(jìn)入后置缺氧池的NO3-和NO2-很多時(shí)，需要補(bǔ)充部分碳源，與剩余的NO3-和NO2-充分反應(yīng)。

主要設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)流量Q=2.5萬(wàn)m3/d，2座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸L×B×H=72.0 m×30.0 m× 6.8 m，停留時(shí)間25 h，污泥濃度4.0 g/L，混合液回流比300%，污泥回流比100%。

4.3 高效沉淀池

高效沉淀池用以去除水中的懸浮物及投加混凝劑進(jìn)行化學(xué)除磷，經(jīng)處理后進(jìn)入臭氧接觸池內(nèi)，產(chǎn)生的污泥部分作為回流污泥回流至前混合區(qū)，剩余污泥由污泥排放泵送至污泥處理系統(tǒng)進(jìn)行脫水。高效沉淀池包括前混合區(qū)、絮凝區(qū)、沉淀區(qū)及溢流區(qū)，它將混合凝聚、絮凝反應(yīng)、沉淀分離的功能集于一體，各區(qū)域均設(shè)有排空管，排空廢水通過(guò)管道自流進(jìn)入中間水池。

沉淀區(qū)內(nèi)設(shè)超聲波泥位計(jì)，依預(yù)先設(shè)定的池內(nèi)泥位和排泥時(shí)間間隔與污泥排放泵聯(lián)鎖，自動(dòng)控制排泥，并在泥床區(qū)不同高度處設(shè)有取樣口及取樣閥，以便定期觀察泥床的泥位。排除的泥水匯集到污泥脫水間內(nèi)的污泥濃縮池。

高效沉淀池的主要優(yōu)點(diǎn)是能產(chǎn)生高度密集而且均勻的礬花，通過(guò)絮凝反應(yīng)，達(dá)到非常好的沉淀效果。

主要設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)流量Q=2.5萬(wàn)m3/d，2座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，前混合區(qū)尺寸L×B×H=2.2 m×2.2 m× 3.0 m，絮凝區(qū)尺寸L×B×H=4.2 m×4.2 m×5.5 m，沉淀區(qū)尺寸L×B×H=9.1 m×9.1 m×5.5 m，絮凝區(qū)停留時(shí)間10 min，沉淀區(qū)表面負(fù)荷12 m3/（m2·h）。

4.4 臭氧接觸池

臭氧接觸池內(nèi)進(jìn)水與臭氧混合，進(jìn)行氧化、去除部分有機(jī)物，對(duì)污水中殘留的難降解COD進(jìn)行斷鏈，改善可生化性，并可去除色度。

臭氧氣體通過(guò)接觸池底部安裝的微孔曝氣盤(pán)曝氣，與接觸池內(nèi)水充分接觸反應(yīng)。臭氧投加點(diǎn)配置有現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)、壓力表及手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)等。

臭氧接觸池頂部設(shè)置雙向透氣安全閥及尾氣排放口等。池內(nèi)尾氣經(jīng)除霧器去除水霧后，進(jìn)入尾氣破壞器。尾氣破壞器采用加熱催化的方式將臭氧分解，整個(gè)尾氣破壞器的控制由尾氣破壞箱控制。分解后的氣體臭氧濃度小于0.1 ppm，可直接排放到大氣中。

主要設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)流量Q=2.5萬(wàn)m3/d，2座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸L×B×H=18.0 m×7.0m×6.8 m，停留時(shí)間1.44 h。

4.5 曝氣生物濾池

曝氣生物濾池（BAF）是一種改進(jìn)的生物濾池。池內(nèi)裝填高比表面積的顆粒濾料，以提供微生物膜生長(zhǎng)的載體。污水由下向上流過(guò)濾料層。在濾料層下部鼓風(fēng)曝氣，使空氣與污水同向通過(guò)濾料層，依靠附著于載體表面的生物膜對(duì)污水中污染物的吸附、氧化和分解等生化反應(yīng)，使污水得到凈化。反應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)，池內(nèi)裝填的濾料還可以起到物理過(guò)濾的作用。

BAF池體構(gòu)造設(shè)計(jì)為多格濾池排布。多格排布的優(yōu)點(diǎn)在于單格濾池進(jìn)行反沖洗操作時(shí)，其他濾池可以繼續(xù)處理污水，以便實(shí)現(xiàn)污水的連續(xù)凈化處理。

曝氣生物濾池的控制方式為遠(yuǎn)程控制和就地控制結(jié)合。根據(jù)濾池反洗步序，實(shí)現(xiàn)過(guò)濾狀態(tài)與反洗狀態(tài)的自動(dòng)切換，從而實(shí)現(xiàn)濾池自動(dòng)運(yùn)行。

主要設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)流量Q=2.5萬(wàn)m3/d，2座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸L×B×H=32.0 m×14.0 m×6.0 m，濾速2 m/h。

5 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1）工藝設(shè)計(jì)充分考慮到進(jìn)水水量、水質(zhì)不穩(wěn)定可能對(duì)后續(xù)處理產(chǎn)生嚴(yán)重沖擊，通過(guò)工藝流程前端設(shè)置調(diào)節(jié)池及事故池，盡可能均化水量水質(zhì)，減小水處理系統(tǒng)受到的負(fù)荷沖擊，為發(fā)揮后續(xù)處理單元效能、出水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)增加了保證，可以確保系統(tǒng)出水長(zhǎng)期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)[2]。

（2）本項(xiàng)目主體處理工藝采用“水解酸化-A2/O生物處理-高效沉淀池-臭氧接觸池-曝氣生物濾池”為核心的組合，可有效應(yīng)對(duì)工業(yè)園發(fā)展引進(jìn)企業(yè)的不確定性導(dǎo)致的水質(zhì)不確定性，可穩(wěn)妥、有效地提高出水水質(zhì)。

（3）深度處理各工段均設(shè)置超越，可靈活應(yīng)對(duì)水質(zhì)變化，節(jié)能降耗作用明顯。

（4）平面設(shè)計(jì)及水力高程設(shè)計(jì)充分利用了廠址地勢(shì)高差，采用多級(jí)梯級(jí)布置，減少挖填方工程量。充分利用地勢(shì)高差，減少提升，降低能耗。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）工業(yè)園區(qū)污水處理廠在設(shè)計(jì)、建設(shè)初期，要充分考慮工業(yè)園的發(fā)展，考慮土地預(yù)留，工藝預(yù)留，充分考慮可能因招商入園企業(yè)類(lèi)別與原規(guī)劃發(fā)生較大差別導(dǎo)致污水特點(diǎn)發(fā)生較大變化時(shí)，進(jìn)行工藝調(diào)整或重新進(jìn)行工藝流程選擇及設(shè)計(jì)的可能性。

（2）工業(yè)園區(qū)企業(yè)排放的工業(yè)廢水水質(zhì)必須執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）、《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ 343-2010)的及各行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，園區(qū)應(yīng)設(shè)置“一企一管”，對(duì)企業(yè)排水水質(zhì)嚴(yán)格監(jiān)控，未達(dá)標(biāo)污水嚴(yán)禁排入工業(yè)園區(qū)內(nèi)污水管網(wǎng)。

（3）工業(yè)園區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、廢水排放量大、污染物種類(lèi)多而復(fù)雜、污染負(fù)荷排放強(qiáng)度高、水質(zhì)水量變化幅度大，工藝選擇時(shí)必須基于這些特點(diǎn)綜合考慮，做到污水處理廠近遠(yuǎn)期的合理銜接。避免出現(xiàn)處理量不足、處理效果不佳的情況。

（4）目前仍有很大一部分園區(qū)污水處理與管理模式沿襲了市政污水的治理思路，在水處理工藝、接管標(biāo)準(zhǔn)以及管理模式等方面并未考慮工業(yè)園區(qū)排水與市政污水明顯不同的特征，極易導(dǎo)致出水不達(dá)標(biāo)。因此，針對(duì)特定工業(yè)園區(qū)排水的特點(diǎn)，從處理方案、工藝制定，以及污水處理管理運(yùn)營(yíng)模式等都應(yīng)進(jìn)行積極有益的探索。

（5）工業(yè)園區(qū)污水處理廠設(shè)計(jì)應(yīng)充分結(jié)合園區(qū)實(shí)際情況，充分考慮污水回用，減少污水、臭氣、廢渣、污泥等污染物的排放，減少對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，體現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)、清潔生產(chǎn)的理念，充分發(fā)揮作為工業(yè)園區(qū)招商引資重要基礎(chǔ)設(shè)施的作用。如園區(qū)發(fā)展初期再生水需求量小，應(yīng)預(yù)留再生水用地，以備后期發(fā)展需要。

[1]楊祝平,郭淑琴.水解酸化-接觸氧化-MBR工藝在工業(yè)園區(qū)污水處理中的應(yīng)用[J].給水排水,2012,38(8):49-51.

[2]李桂平.某工業(yè)園區(qū)污水處理廠設(shè)計(jì)[J].工業(yè)水處理,2013,33(9): 73-75.

TU992.03

：B

：1009-7716（2016）12-0086-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.12.025

2016-09-12

曹仲宏（1970-），男，甘肅渭源人，高級(jí)工程師，從事給排水設(shè)計(jì)工作。