秦紀(jì)偉，陸 華

（1.北京京北職業(yè)技術(shù)學(xué)院，北京 101400；2.國(guó)電銀河水務(wù)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(yùn)行，其規(guī)劃設(shè)計(jì)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(shí)際運(yùn)行污水量約12000m3/d。其出水指標(biāo)執(zhí)行《 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。

由于園區(qū)內(nèi)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(shì)必對(duì)現(xiàn)有工藝造成較大沖擊，并且當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)還要求進(jìn)一步提高出水水質(zhì)，因此該污水處理廠對(duì)原處理工藝進(jìn)行了改造升級(jí)，并于2017 年11 月進(jìn)入調(diào)試運(yùn)行階段，2018 年2 月后進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)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(jiàn)圖1。該工藝設(shè)計(jì)處理進(jìn)水為生活污水和工業(yè)廢水的混合污水，但實(shí)際進(jìn)水幾乎均為工業(yè)廢水。這些廢水主要來(lái)自煤化工企業(yè)，含有大量難降解和有毒有機(jī)物，處理難度大[1]。其設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)和實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)的對(duì)比見(jiàn)表1 和表2。從表1 可知，實(shí)際進(jìn)水SS 值高于原設(shè)計(jì)要求；從表2 可見(jiàn)，實(shí)際出水COD 略有超標(biāo)。

圖1 原工藝流

表1 實(shí)測(cè)進(jìn)水水質(zhì)和原設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)/（mg·L-1）

1.2 存在的問(wèn)題

通過(guò)對(duì)原有工藝自2016 年7 月至2017 年6月的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn)，該工藝存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。

1.2.1 進(jìn)水水質(zhì)變化較大，可生化性差。

該污水廠24 小時(shí)分時(shí)段檢測(cè)的進(jìn)水COD 值可在380 mg/L 至3200 mg/L 之間波動(dòng)，進(jìn)水水質(zhì)變化大，對(duì)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(jìn)水BOD5 只有47.8 mg/L～77.5 mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于原設(shè)計(jì)值300 mg/L，BOD5/COD 在0.11～0.19 之間，表明進(jìn)水的可生化性很差，屬難降解廢水。

表2 實(shí)測(cè)出水水質(zhì)和原設(shè)計(jì)出水水質(zhì)/(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(shuō)明活性污泥中有機(jī)性固體物質(zhì)的比例低，污泥活性較差[2]。以上是導(dǎo)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(shuō)明活性污泥沒(méi)有良好的絮凝性，因此沉降效果差，從而導(dǎo)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(jìn)水水質(zhì)帶來(lái)較大變化。

由此可見(jiàn)，原有工藝方案因本身存在一定不足，加上工業(yè)園區(qū)內(nèi)相關(guān)新企業(yè)投產(chǎn)后新增廢水的介入以及當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)對(duì)出水水質(zhì)要求的提高，其難以滿足污水處理的實(shí)際需要，因此必須對(duì)原工藝方案進(jìn)行提標(biāo)改造。

2 提標(biāo)改造方案

2.1 進(jìn)水水質(zhì)

從表1 可見(jiàn)，該污水廠在2016 年7 月～2017 年6 月期間的進(jìn)水SS 值均高于原設(shè)計(jì)值，12 個(gè)月中有3 個(gè)月的COD 平均值高于原設(shè)計(jì)值，BOD5、NH3-N 和TP 均低于原設(shè)計(jì)值。隨著污水廠服務(wù)范圍內(nèi)新企業(yè)的投產(chǎn)，污水廠進(jìn)水將會(huì)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(lèi)廢水處理的難點(diǎn)[4]，其水質(zhì)執(zhí)行《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ343-2015）的B 等級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，主要指標(biāo)見(jiàn)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(jī)污染物含量高、組成成分復(fù)雜、可生化性差等特點(diǎn)，也屬于難處理的工業(yè)廢水之一[5-6]，其水質(zhì)執(zhí)行《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4287-2012）新建企業(yè)水污染排放濃度限值間接排放標(biāo)準(zhǔn)，其主要指標(biāo)見(jiàn)表4。

考慮到酸洗磷化廢水和印染廢水引入后對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的影響，提標(biāo)改造方案中的設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)主要指標(biāo)見(jiàn)表5。由于原實(shí)際進(jìn)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(biāo)改造后運(yùn)行水量的4%），因此將進(jìn)水BOD5 設(shè)計(jì)值由原來(lái)的300 mg/L 降低至250 mg/L。

表3 酸洗磷化廢水水質(zhì)指標(biāo)/(mg·L-1，p H 值除外)

表4 印染廢水水質(zhì)指標(biāo)/(mg·L-1，色度、p H 值除外)

表5 提標(biāo)改造設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)/(mg·L-1)

2.2 出水水質(zhì)

依據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的A 標(biāo)準(zhǔn)和當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)的要求，最終確定提標(biāo)改造后的設(shè)計(jì)出水水質(zhì)，其主要污染物指標(biāo)見(jiàn)表6。

表6 提標(biāo)改造設(shè)計(jì)出水水質(zhì)/(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(fèi)的原則，盡量充分利用原有構(gòu)筑物和設(shè)施，減少不必要的重復(fù)拆改建設(shè)，保證原有工程設(shè)施同新建工程的合理銜接。提標(biāo)改造方案保留原有預(yù)處理環(huán)節(jié)，主要對(duì)原二級(jí)處理、深度處理以及污泥處理環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，改造后的工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 改造后水廠工藝流程

此次提標(biāo)改造方案增設(shè)了二沉池至水解酸化池的污泥回流設(shè)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(duì)后續(xù)生化池的有機(jī)負(fù)荷。

由于水廠進(jìn)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)活性污泥菌膠團(tuán)的形成，滿足生物除碳脫氮的正常進(jìn)行，需向缺氧池補(bǔ)充碳源（甲醇）[7]，投加量為35～65 mg/L。

提標(biāo)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(shè)了活性炭濾池，利用活性炭吸附降解水中有機(jī)污染物，以確保出水達(dá)標(biāo)。提標(biāo)改造前污水處理廠日均排泥量為6.6 tDS/d，改造升級(jí)后產(chǎn)泥量設(shè)計(jì)值為13 tDS/d?？紤]到新增設(shè)備與原有設(shè)備的配套問(wèn)題以及運(yùn)行管理維護(hù)的方便，改造方案確定在污泥處理工段新增同型號(hào)的濃縮脫水一體機(jī)1 套。

2.4 運(yùn)行方法與效果

2.4.1 運(yùn)行方法

為確保運(yùn)行效果，達(dá)到提標(biāo)改造目標(biāo)，實(shí)際運(yùn)行中，必須堅(jiān)持以下原則。

⑴根據(jù)進(jìn)水懸浮物含量，每班需開(kāi)啟曝氣沉砂池抽泥泵10～30 分鐘，并同時(shí)開(kāi)啟提升池內(nèi)污泥泵將池內(nèi)泥水混合物送到污泥均質(zhì)池。

⑵向缺氧池內(nèi)投加甲醇的量，按每克總氮投加2.5 克甲醇計(jì)算。由于生化系統(tǒng)內(nèi)回流效果較差，安裝了攪拌器，以促進(jìn)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(hào)，都要通過(guò)燒杯實(shí)驗(yàn)確定其合理投加量。

⑷當(dāng)活性炭濾池的濾層空隙堵塞或吸附能力下降時(shí)，就要反洗或更換濾料。如果要進(jìn)行加強(qiáng)反洗，可同時(shí)打開(kāi)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)或兩臺(tái)反洗水泵，時(shí)間控制在3～5 分鐘。反洗操作時(shí)必須及時(shí)查看廢水池的液位，及時(shí)開(kāi)啟廢水泵，以免反洗水溢出。

2.4.2 運(yùn)行效果

經(jīng)過(guò)試運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，本次提標(biāo)改造后系統(tǒng)運(yùn)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(biāo)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)的要求（見(jiàn)表7），即出水水質(zhì)完全滿足設(shè)計(jì)要求。

表7 試運(yùn)行出水水質(zhì)/(mg·L-1，p H 值除外)

3 工程經(jīng)濟(jì)分析

該工程總投資為2400 萬(wàn)元，包括各種建（構(gòu)）筑物、廠區(qū)平面、電氣及自動(dòng)化儀表等相關(guān)工程的投資。

運(yùn)行成本主要包括人工費(fèi)、藥劑費(fèi)、水電費(fèi)。其中藥劑包括甲醇、聚硅酸硫酸鐵、COD 降解劑、脫水PAM 等。各項(xiàng)日均消耗量見(jiàn)表8。

運(yùn)行期間污水處理廠平均日進(jìn)污水量12782.5 m3。勞動(dòng)定員4 人，工資按4000 元/（人﹒月）計(jì)算。經(jīng)測(cè)算單位污水處理運(yùn)營(yíng)成本為1.2 元/m3，其運(yùn)行成本較低。

表8 藥劑及水電消耗

4 結(jié)語(yǔ)

綜上可見(jiàn)，文中所提提標(biāo)改造是一種可行方案，在我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)各項(xiàng)政策深入推進(jìn)的大背景下，現(xiàn)有的一些污水處理廠進(jìn)行提標(biāo)改造已是當(dāng)務(wù)之急，筆者希望此文能夠起到拋磚引玉的作用。