引言

精細化工建設(shè)用地106.5hm2，其中工業(yè)用地面積71.80hm2，定位為：重點發(fā)展精細化工類產(chǎn)業(yè)，著力建設(shè)集生產(chǎn)、研發(fā)、貿(mào)易為一體的工業(yè)集中區(qū)。一期已引進落戶8家精細化工企業(yè)，涉及涂料、化學原料與化學制品制造企業(yè)。在相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)過程中使用了較多的有機化合物，排放的廢水中含有苯酐、醇酸樹脂、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰氨基苯甲酸甲酯、對羥基苯丙酸、燕麥生物堿等原、輔材料帶入的難生化降解的高濃度有機物，具有較大的毒性。因此，完善集中區(qū)內(nèi)污水處理設(shè)施，確保廢水穩(wěn)定達標排放勢在必行。園區(qū)污水處理廠建于該集中區(qū)西北角，主要處理集中區(qū)（一期）已投產(chǎn)的各企業(yè)的預處理后納管外排廢水（包括生活污水、生產(chǎn)廢水）。現(xiàn)有一期設(shè)施于2015年3月建成投產(chǎn)運行，按照原設(shè)計出水執(zhí)行《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）中的一級標準，根據(jù)當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境部門要求，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中的一級A排放標準。因此，通過一期提標改造工程要實現(xiàn)污水處理廠提質(zhì)增效、出水安全穩(wěn)定達標排放的目標。

1 設(shè)計進、出水水質(zhì)污水處理廠一期提標改造工程設(shè)計進水水質(zhì)根據(jù)目前一期工程的水質(zhì)數(shù)據(jù)及園區(qū)企業(yè)預處理后納管污水排放標準等相關(guān)資料分析確定。污水經(jīng)處理后，出水水質(zhì)須達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中一級A標準。

2 水質(zhì)特點分析與工藝選擇

2.1 水質(zhì)特點工業(yè)集中區(qū)生產(chǎn)廢水來源主要包括：

（1）涂料類企業(yè)（高固體分醇酸涂料和水性丙烯酸涂料）生產(chǎn)廢水：間歇式排放，以有機污染物和懸浮物為主，有機污染物含量高，廢水中包含苯酐、醇酸樹脂等難生化降解的有機污染物。

（2）化學原料制造企業(yè)（鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯等難生化降解的有機污染物。

（3）化學制品制造企業(yè)（燕麥生物堿制品）生產(chǎn)廢水：間歇式排放，以有機污染物為主，有機污染物含量高，廢水中包含鄰氨基苯甲酸甲酯、對羥基苯丙酸、燕麥生物堿等難生化降解的有機污染物。該工程是把各個企業(yè)預處理達到納管標準排出的生產(chǎn)及生活廢水收集后進行集中處理，因而該工程的污水處理不能簡單套用單個企業(yè)的污水處理方法，應(yīng)綜合統(tǒng)籌考慮。該工程處理的污水典型水質(zhì)特征可歸納為：

（1）廢水水量小、特征污染物復雜多變。

（2）有機污染物為主，難生物降解，可生化性差。

（3）間歇生產(chǎn)、間歇排放等，使得廢水水質(zhì)、水量波動大，沖擊負荷嚴重。

2.2 工藝選擇結(jié)合污水水質(zhì)特點，主要考慮以下一些關(guān)鍵點以確定合理的治理工藝路線：

（1）由于進水中含有較多雜質(zhì)，在污水進入處理系統(tǒng)前需對雜質(zhì)進行有效清除，否則會影響水泵、曝氣器、管道系統(tǒng)的正常運行。

（2）由于進水水質(zhì)、水量波動大，因此在污水處理系統(tǒng)前端需設(shè)置調(diào)節(jié)水質(zhì)水量的設(shè)施。

（3）化工園區(qū)廢水可生化性較差，特別是經(jīng)過企業(yè)端預處理后，易生物降解的有機污染物基本被消耗完了，導致集中區(qū)污水處理廠原水BOD5/CODCr值一般小于0.2，生化工藝采用常規(guī)工藝難以適應(yīng)，應(yīng)考慮采用對難降解廢水具有強化處理作用且實際應(yīng)用成熟的工藝。

（4）大部分的生化處理系統(tǒng)是按BOD5進行設(shè)計計算的，但對化工園區(qū)污水而言，CODCr濃度遠遠高于BOD5濃度，二者的比值CODCr/BOD5＞2.2，這種情況下如果仍按BOD5進行設(shè)計，會存在較大誤差，嚴重影響處理效果[1]，因此該工程的生化系統(tǒng)應(yīng)以CODCr進行設(shè)計計算。

（5）隨著排放標準趨嚴，出水水質(zhì)要求很高，生化出水需要進一步考慮深度處理措施，以確保出水穩(wěn)定達標排放。為保證各項污染物指標能達到要求，并解決污水處理廠目前存在的問題，本次提標改造工程在工藝改造上主要涉及：預處理設(shè)施的改造、增容；現(xiàn)有二級生化處理系統(tǒng)的改造；增加深度除碳工藝、尾水消毒系統(tǒng)等。

2.2.1 污水處理工藝

（1）預處理工藝鑒于污水處理廠進水水量、水質(zhì)波動大，需設(shè)置調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，前段輔以機械格柵去除懸浮物。經(jīng)核算現(xiàn)有調(diào)節(jié)池池容不能滿足需要，需新建調(diào)節(jié)池1座，通過擴容以保證原水調(diào)節(jié)時間，為后續(xù)處理系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供保障。

（2）生化處理工藝化工園區(qū)綜合廢水中的難降解有機污染物濃度高且BOD5/CODCr≤0.2，可生化性差，目前國內(nèi)外大多采用厭氧/好氧生物處理工藝。厭氧工段利用原厭氧濾池進行改造，改造包括：拆除原空氣攪拌系統(tǒng)，設(shè)置潛水攪拌機，強化混合反應(yīng)動力條件；將老化彈性填料更換為生物組合填料。通過改造強化水解酸化功能，將難降解的復雜有機污染物分解為易降解的簡單有機物，從而提高污水的可生化性，降低污水中SS含量。好氧工段的選擇較多，考慮到原污水處理廠采用生物接觸氧化池，因此不再新建好氧單元，僅對其進行改造。改造的目的主要是強化好氧處理效果，具體包括：原有穿孔曝氣系統(tǒng)充氧效果不佳，改為管式微孔曝氣系統(tǒng)；將生物接觸氧化池改為生物活性炭（PACT）模式。研究表明，PACT工藝具有改善污泥沉淀性能、提高不可降解COD去除率、容易改造等優(yōu)點。在粉末活性炭投加量為100mg/L的情況下，好氧系統(tǒng)可以提高10%左右的COD去除率，而且這部分COD去除率主要來自對難降解有機污染物的去除。

（3）深度處理工藝該工程出水要求達到一級A標準，對于COD、SS排放要求高。考慮到化工廢水的特點，生化出水COD不能達到一級A排放標準的要求且剩余COD以難降解有機物為主，因此深度處理需考慮深度除碳工藝。芬頓催化氧化作為一種高級氧化技術(shù)，即利用Fe2+和H2O2之間的鏈反應(yīng)催化生成·OH自由基，而·OH自由基有強氧化性，能氧化各種有毒和難降解的有機化合物。同時，F(xiàn)e2+可以被氧化成Fe3+，F(xiàn)e3+生成氫氧化鐵沉淀，因此芬頓工藝還具有一定的混凝作用。為確保尾水懸浮物排放達標，深度除碳工藝后設(shè)置了濾布濾池精密過濾設(shè)施。目前無尾水消毒設(shè)施，因此考慮設(shè)置接觸消毒池一座，消毒藥劑采用次氯酸鈉液體，其不僅具有消毒功能，還有部分氧化脫色功能。

2.2.2 污泥處理工藝該工程技改后污泥處理系統(tǒng)采用污泥濃縮+調(diào)理改性+板框壓濾工藝，污泥脫水后含水率≤60%。經(jīng)過壓濾脫水產(chǎn)生的污泥按危險廢物定性，委托有資質(zhì)的單位進行后續(xù)處置。

3 工藝設(shè)計

3.1 工藝流程本工程提標改造后預處理工藝為細格柵及平流沉砂池+調(diào)節(jié)池工藝，二級生化處理工藝為A池（水解酸化池）+PACT池（生物活性炭好氧池）+二沉池；深度處理工藝為芬頓催化氧化器+混凝終沉池+濾布濾池；尾水消毒采用接觸消毒池。污泥處理采用現(xiàn)有的污泥濃縮+調(diào)理改性+板框壓濾脫水。具體污水處理工藝流程見下圖。工業(yè)集中區(qū)各企業(yè)預處理排放廢水通過污水管網(wǎng)收集、輸運至污水處理廠，經(jīng)細格柵及平流沉砂池攔截過濾后進入調(diào)節(jié)池均和水質(zhì)水量。污水經(jīng)調(diào)節(jié)池潛污泵提升后進入A池/PACT池進行生化處理，在水解酸化段部分污水被破環(huán)斷鏈后，生化性有所提高，后續(xù)好氧段采用生物強化處理技術(shù)PACT，利用活性污泥生物降解與粉末活性炭吸附間存在的相互促進作用（包括PAC的吸附—生物降解—再生—重吸附協(xié)同作用以及PAC的固定化生物載體作用等一系列復合強化作用）實現(xiàn)對污水中BOD5、CODCr的降解去除。生化后的污水進入二沉池進行固液分離，二沉池底部沉淀的污泥通過污泥泵提升后，大部分回流至生物活性炭池以維持生物活性炭濃度，小部分回流至A池/PACT池前端生物選擇區(qū)篩選后進入水解酸化池。二沉池的上部清液進入中間泵井，經(jīng)泵提升后進入芬頓催化氧化器，降解生化出水殘余的難降解有機物，強化廢水脫色效果，出水加堿調(diào)節(jié)后，進入混凝終沉池，通過投加PAM進一步去除懸浮物。混凝終沉池出水進入濾布濾池，以確保SS達標排放，強化各項污染物的去除效果。濾布濾池出水進入接觸消毒池，消毒池出水進入標準排放池，由超聲波明渠流量計計量和監(jiān)測后，經(jīng)現(xiàn)有尾水排放管道最終達標排放。混凝終沉池物化污泥、生化系統(tǒng)剩余污泥進入機械濃縮池濃縮，經(jīng)泵提升送至板框壓濾機，脫水后污泥外運處置。濃縮池上清液和污泥脫水機的濾液回流至調(diào)節(jié)池再處理。

3.2 主要構(gòu)筑物尺寸與工藝參數(shù)

（1）細格柵及平流沉砂池1座，細格柵柵渠寬800mm，配備旋轉(zhuǎn)式格柵除污機1臺，格柵寬700mm，間距5mm，安裝傾角75°。采用平流沉砂池，配套氣提排砂裝置2套。

（2）新建1座調(diào)節(jié)池并與已有調(diào)節(jié)池組合使用，總有效容積為300m3，總停留時間為24h。配套空氣攪拌系統(tǒng)2套。

（3）A池/PACT池1座，內(nèi)部尺寸：生物選擇區(qū)1.8m×1.8m×5.0m，A池（水解酸化段）6.8m×3.8m×5.0m，PACT池（好氧段）4.8m×3.8m×5.0m（兩組），有效水深4.5m。總有效容積295m3，總停留時間23.6h，其中生物選擇區(qū)1.2h、水解酸化段9.3h、好氧段13.1h。有機污泥負荷為0.1kgCODCr/（kgMLSS·d），內(nèi)回流比為100%—200%，污泥回流比為50%—100%，污泥濃度為4000mg/L，水解酸化段設(shè)生物組合填料，填料負荷為0.25m3/m3填料·h。

（4）斜管二沉池1座，內(nèi)部尺寸為4.8m×3.8m×5.0m，有效水深4.4m；沉淀區(qū)表面負荷為0.87m3/（m2?h）。

（5）芬頓催化氧化器1座，內(nèi)部尺寸為2.0m×5.0m，有效水深4.5m；芬頓反應(yīng)時間為65min。

（6）混凝終沉混合池1座，混凝反應(yīng)池內(nèi)部尺寸為3.5m×1.0m×5.0m，沉淀池內(nèi)部有尺寸為4.75m×3.0m×5.0m，有效水深4.3m；混凝終沉池由芬頓后反應(yīng)區(qū)、慢速絮凝反應(yīng)區(qū)、斜管沉淀區(qū)組成，后反應(yīng)區(qū)反應(yīng)時間為72min，慢速絮凝反應(yīng)區(qū)反應(yīng)時間為20min，沉淀區(qū)表面負荷為1.28m3/（m2·h）；配套曝氣攪拌裝置2套、絮凝攪拌機2臺、排泥泵2臺。

（7）濾布濾池1座，內(nèi)部尺寸為1.6m×1.5m×2.0m，有效水深1.6m；設(shè)計濾速8.3—12.3m/h；轉(zhuǎn)盤過濾器1臺，濾盤直徑1.2m，配套沖洗泵1臺。

（8）接觸消毒及排放池1座，內(nèi)部尺寸為2.5m×2.5m×2.5m，有效水深2.0m；接觸消毒時間為34min。

（9）機械濃縮池2座，內(nèi)部尺寸為3.5m×3.5m×5.0m，有效水深4.5m，濃縮方式為連續(xù)重力濃縮；剩余污泥量56m3/d，平均設(shè)計進水含固率為8kg/m3，出水含固率為30kg/m3，污泥固體負荷為18.3kg/（m2·d）；中心傳動刮泥機2臺，直徑為3.5m。

4 結(jié)語精細化工工業(yè)集中區(qū)污水處理廠采用預處理+A池/PACT池+芬頓催化氧化器+濾布濾池+接觸消毒池組合工藝對一期工程進行提標改造，項目總投資約400萬元，完工后污水處理廠總占地面積約為2500m2。工程于2020年10月開工建設(shè)，目前已建成正式投入運營，出水穩(wěn)定達標排放，具備較好的技術(shù)經(jīng)濟可行性，可為類似工程提供借鑒。

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