工業園區污水處理廠進水控制系統技術改造

李尚月,田 宏,饒思源,余建朋,況 力

(1.機械工業第三設計研究院,重慶400039;2.重慶水務集團股份有限公司,重慶400020)

國內多采用集中式廢水處理模式來處理工業園區廢水,多為生化處理工藝。在重慶采用集中式廢水處理模式建設的有萬州某工業園區污水處理廠(0.6萬t/d)、長壽某工業園區污水處理廠(4萬t/ d),主體工藝分別采用奧貝爾氧化溝和卡魯塞爾氧化溝工藝,都已建成并投入運行。兩個園區污水處理廠存在共同的問題是,由于缺乏監管措施,園區各企業排放超標廢水時有發生,而園區污水處理廠又缺乏調配、控制進水的能力,因此,園區污水處理廠仍存在運行不穩定、出水不能穩定達標排放的現象[1]。

1 國內園區污水處理現狀

1.1 上海某工業園區污水處理廠

國內工業園區污水處理廠運行情況良好的有上海某工業園區污水處理廠。該園區污水處理廠是全國目前惟一采用進水控制系統的園區污水處理廠,由中法水務發展有限公司建設和運營。該園區污水處理廠設計污水處理能力5萬t/d。

上海某工業園區各企業將已預處理的廢水通過槽車或壓力管道送至園區污水處理廠。壓力管道輸送實行1個企業單獨1根管道進入污水處理廠區。園區污水處理廠對每根壓力管道中的廢水進行在線檢測,檢測的指標有:p H值、電導率儀、流量和生物毒性等。達標的廢水經緩存池后進入核心處理單元,沒有達標的廢水進入事故池。

工藝流程見圖1。

圖1 上海某園區污水處理廠進水前控制系統流程

通過對園區污水處理廠進水進行檢測和控制,進入核心處理單元的水質指標控制在一定范圍,有效確保了核心處理單元的正常運行。

1.2 萬州某園區污水處理廠

目前萬州某工業園區污水處理廠的進水水量約500 m3/d。BOD5/COD值平均為0.01,進水水質可生化性極差[2],含 Cl-質量濃度高且變化范圍大(1 272～15 483 mg/L),對氧化溝的正常運行沖擊很大。目前污水處理廠投加外加碳源,培菌困難。培養周期較長,馴化出的活性污泥微生物在進水水質較大范圍的波動下(特別是Cl-濃度)很難存活。

高鹽環境及鹽濃度的變化會對正常的生物處理系統產生一定的沖擊,但也有研究表明:當鹽濃度達到20～30 g/L,也能夠取得較好的處理效果,經適當馴化和篩選,生物處理系統對鹽的耐受能力可以得到加強,抑制濃度能夠提高數倍[3]。

目前,園區污水處理廠進廠廢水Cl-質量濃度為5 g/L左右,可以培養和馴化活性污泥,但是Cl-質量濃度的大幅波動超過活性污泥的耐受能力。一般認為,經馴化的活性污泥能夠耐受Cl-質量濃度的波動范圍為1 g/L之內,而進廠廢水Cl-質量濃度范圍為0.514 8～15.483 g/L。

2 園區污水處理面臨的問題

2.1 進水水質復雜

工業園區污水處理廠處理的對象主要是生產廢水,帶有少量的生活污水,與一般的城市污水處理廠進水水質相比,工業園區污水處理廠進水水質復雜,還含有有毒有害物質。

2.2 工藝耐沖擊負荷有限

一部分園區污水處理廠采用耐沖擊負荷的污水生化治理工藝,而耐沖擊負荷是有一定限度的,工業園區各企業排放的廢水水質和水量不一,所排放的廢水的特征污染物也不盡相同。

2.3 管理意識和重視程度不夠

目前,園區各企業自覺達標排放的意識有待提高,各企業內部廢水處理站由于受企業重視不夠、管理不當等,時有超標廢水直接排入園區污水處理廠,造成園區污水生化處理系統崩潰的現象時有發生。

3 技術改造思路

根據萬州某工業園區企業排放廢水現狀,提出了2個園區污水處理廠進水控制方案。方案1是一企一管,每個企業單獨建設1條廢水排放管至園區污水處理廠(廢水水質類似的企業可共用1條排放管),園區污水處理廠對每條管道的廢水進行在線監測和調控,合格的廢水經緩存池、配水池進入下一級污水處理單元,不符合的廢水進入事故收集池。方案2是園區所有企業共用1條廢水排放管至園區污水處理廠,對進廠廢水進行在線監測,不合格的廢水進入事故收集池。

對方案1和方案2進行進行技術經濟比較,見表1。

表1 不同進水控制方案技術經濟比較

通過以上2個方案的比較分析,方案1和方案2各具有優缺點,但選擇工藝方案首先考慮技術上可行,再考慮經濟上節約,而方案1具有調控進水水質、監督企業排污、保證污水處理廠生化處理系統正常運行的功能,因此選擇方案1作為園區污水處理廠的進水前端控制工藝。

對每個生產企業排入的廢水進行在線監測(以2個生產企業的廢水為例),主要監測特征污染物和Cl-質量濃度,特征污染物采用相應的監測儀表, Cl-質量濃度通過電導率儀間接表示。當廢水水質正常時,污水通過緩存池自流進入配水池;當廢水水質持續超標時,系統自動關閉進入緩存池的閥門,并打開進入事故收集池的閥門,廢水進入事故收集池。事故收集池廢水通過水泵進入配水池稀釋,事故廢水進入配水池的量通過在線儀表自動控制,以保證配水池的p H值和電導率在正常的范圍內。

圖2為進水控制工藝流程。

圖2 重慶萬州某工業園區污水處理廠進水控制工藝流程

4 主要工藝設施設計參數

1#生產企業廢水的設計規模:1 000 m3/d,2#生產企業廢水的設計規模:2 000 m3/d。

4.1 在線監測渠

每個生產企業的廢水進入相應的在線監測渠道,渠道內設明渠流量計和取樣泵,取樣泵將廢水送至在線監測室,多余的廢水返回至在線監測渠道。

近期建設2條在線監測渠,預留遠期4條在線監測渠道位置,在線監測渠前端設置平板格柵,人工清渣,防止廢水中雜質堵塞水泵和管道。單條在線監測渠道外形尺寸為5 m×0.8 m,渠道深2 m,池壁玻璃鋼防腐。

4.2 緩存池

緩存池的作用是防止超標廢水進入配水池,危及整個園區污水處理廠的正常運行。當在線監測儀表顯示廢水水質無超標或有偶爾超標,則認為屬于正常水質波動現象,廢水通過緩存池進入配水池;當在線監測儀表顯示廢水水質持續穩定超標(設定超標時間持續超過2h),則認為生產企業排放超標廢水,通過自動開關閥門,廢水進入事故收集池,同時緩存池的廢水通過水泵進入事故收集池。

緩存池的水力停留時間為7 h,1#緩存池有效容積為291 m3,2#緩存池有效582 m3,池體為鋼筋混凝土結構,池底設有放空管,池壁采用玻璃鋼防腐。

4.3 配水池

配水池的作用是均勻園區污水處理廠進水的水質水量,同時設p H調節系統,保證p H值在6～9。配水池內設潛水攪拌機,強化混合效果。配水池一端設氰化物在線檢測儀、電導率儀、pH計等,通過在線儀表控制事故收集池的廢水進入配水池的量,確保配水池的水質能夠在設定的正常范圍內,要求氰化物質量濃度<1 mg/L,Cl-質量濃度的變化范圍在1 g/L以內,pH值為6～9。

配水池池體為鋼筋混凝土結構,有效池容池1 250 m3,水力停留時間為5 h(設計流量為按遠期設計規模計算的平均日平均時流量),池壁采用玻璃鋼防腐。

4.4 事故收集池

事故收集池用于收集超標廢水,起臨時儲存作用。水力停留時間為1.5 d,1#事故收集池有效池容1 500 m3;2#事故收集池有效池容3 000 m3,池壁采用玻璃鋼防腐。

4.5 在線監測室

在線監測儀表的顯示屏和自動取樣器安裝在在線監測室內,每條在線監測渠對應1臺自動取樣器。取樣水用于實驗室化驗分析。近期設2臺自動取樣器。在線監測室按遠期設計,室內預留遠期設備位置。在線監測室內設特征污染物物在線檢測儀、COD在線檢測儀、電導率儀、p H計。

5 工程投資及運行成本分析

5.1 工程投資

萬州某工業園污水處理廠的進水前端控制系統技術改造工程總投資估算為956.60萬元,其中:第1部分工程費用739.20萬元,工程建設其他費用146.55萬元,基本預備費用70.86萬元。

5.2 直接運行費用

進水控制系統由原污水處理廠管理及運行人員兼職,不產生人工費。

廢水中和所需的酸和堿可以考慮購買廢酸和廢堿,估算藥劑費0.6萬元/a。

進水控制系統裝機容量為42 kW,運行功率為11 kW,電費單價:0.7元/度,年總電費為6.75萬元/a。

則直接運行費用總計為7.35萬元/a,單位直接運行成本為0.07元/m3。

6 結論

(1)工業園區污水處理是園區水污染治理的關鍵環節,污水處理廠能否正常運行關系到出水水質能否達標排放。有必要建設園區污水處理廠污水收集管網調配控制系統工程,保證進水水質符合工藝處理要求,確保園區污水處理廠穩定正常運行。

(2)對園區污水處理廠進水前端進行控制系統的技術改造,可實現有效監督企業排污行為、有效調控各企業來水水質、保證園區污水處理廠處理工藝正常運行的目標。

(3)建設“一企一管”有利于從源頭(企業廢水處理站)控制進入園區污水處理廠的水質,減輕園區污水處理廠的運行負荷,保證園區污水達標排放。

(4)建設“一企一管”,對每個生產企業排放的廢水進行在線監控,能夠監督企業排污狀況,提高生產企業依法達標排放廢水的自覺性,增強生產企業保護環境的意識。

[1] 國家環境保護總局.GB 8978-1996污水綜合排放標準[S].北京:中國標準出版社,1998.

[2] 中華人民共和國建設部.GB 50014-2006室外排水設計規范[S].北京:中國計劃出版社,2006.

[3] 金仁村,鄭 平,胡安輝.鹽度對厭氧氨氧化反應器運行性能的影響[J].環境科學學報,2009,29(1):81-87.