化工園區污水處理廠工藝改造設計與運行研究

張春燕

（山西輕工職業技術學院 山西太原 043200）

引言

近些年來，化工工業園區這一類型的建筑模型在我國發展得較快，普及程度較高。但當前，化工園區的綜合廢水處理在我國仍屬于新興產業，相關的經驗較少，大部分污水處理廠在設計時只能依靠單個項目經驗或國外相關技術，造成污水處理效果不理想、資源浪費等問題。而隨著科學技術及經濟水平的發展，環境問題越來越受到重視，工業園區污水排放量大、污物種類復雜、污染物危害性大等特點導致其污水處理難度加大，處理后的水質難以達標，水系恢復較困難。本文主要就章丘市化工工業園中的污水處理廠的工藝改造設計與運行進行研究，旨在解決污水處理廠污水處理問題。經過改造后污水處理廠能夠提高效益，達標排水，促進整個工業園區可持續發展，提高周圍水質，改善人民的生活條件，取得更大的社會效益及環境效益。

1 污水處理廠簡介

章丘市化工工業園主要生產科技含量高、附加值高的精細化工產品。園區內多家公司排放污染程度較高的廢水，這些污水主要為精細化工的工業廢水。水中含有較高的COD、鹽度，且對微生物毒性較大，是較難降解的工業污水。園區內污水處理廠是整個章丘園區內唯一的一家綜合性污水處理廠。污水處理廠主要處理章丘市化工工業園內的工業廢水、生活污水，此廠占地面積達48260平方米，建設規模較大，可實現日生產中水1萬立方的功效，污水處理采用的是微絮凝纖維束沉淀+二氧化氯消毒+A2/O的工藝[1]。主建項目包括生化池、消毒池、配電房、機修庫、加氯加藥成套設備、氨氮在線監測系統等多個設備和系統。其處理的污染物主要有染物主要有苯系物、石油類、鹽類、環狀物，如甲苯、甲醇、氯化鈉、硝基苯、苯胺、環氧氯丙烯等。

2 污水廠處理中存在的問題

2.1 水質問題

化工園區內水質變化較大，具有很大的沖擊性，加之生活污水在原水中占比較低，每日只有1000立方，工業廢水每日排水量高達15000立方，廢水中有毒有害物質較多，導致微生物生存困難、無法發揮應有的效率，同時鹽分含量較高，成分復雜，難降解的物質較多，部分企業廢水中有大量多苯環大分子結構有機物，這類有機物分子鏈長且結構穩定，處理難度大，微生物無法分解，造成COD超標，原水的可生化性差等情況[2]。

2.2 基礎設施問題

污水處理廠在修建時，未修建初沉池等相關設施，在處理中不利于廢水的摻混調節，且設施中主要處理的工段水力無法長時間停留，其抗沖擊負荷能力較弱。污水深度處理工段中纖維束過濾系統出現失效的現象，經處理后的污水在過濾后指標不僅沒有改善下降，反而會升高。

3 污水廠工藝改造設計

化工園區對污水的處理要求高，而污水處理廠無法對污水進行有效處理，若想達到穩定排放、達標排放的目標，必須對現有的工藝進行改造處理，將固有的均衡進水和污水大分子結構打亂，使難以降解的有機物轉化為易分解的有機物，以便于污水達質排放。

3.1 增加水解酸化處理工序

在污水處理的常規生化處理前，增加水解酸化處理工序，可以有效提高其生化處理的效果，不僅能夠更高效的去除有機物，提高其可生化性，還可以起到沉淀作用，其具有初沉池的效果，可以通過污泥絮體自帶的強吸附功能，對水中的懸浮物及難講解的物質進行吸附，去除水中的懸浮物質，提高污水的沖擊負荷力，有利于之后好氧單元的污泥沉降。

3.2 外部改造

對污水廠的外部進行改造，主要是以增加生活污水的比例為主。增加生活污水的比例有利于提高進水的可生化性，可以有效降低水量及水質的波動情況。改造方案主要為可以協調工業園區相關負責人完善整個污水收集的管網，加大園區內生活污水的收集量，接納其他園區的生活污水，擴大污水處理廠的服務范圍，從而改變污水中工業廢水和生活污水的比例。

3.3 調整廢水排放標準

根據污水處理廠調試運行的具體情況，對其服務范圍內的各企業外排廢水的水質標準進行調整，按企業及分階段的方法逐步增加廢水處理量，并加強對各企業出水水質的監測控制，檢測出各企業污染物的種類及濃度，以此控制有毒有害污染物進水廠的濃度。水廠可以與企業簽訂協議，協議中標明企業進水的標準，嚴格監督企業安裝相關的標準進行污水排放。

3.4 改造處理工段進行工藝改造

主要對污水處理廠預處理工段及深度處理工段進行基礎改造。對預處理工段進行改造的內容包括有：建水解調節池及初沉池。該階段主要使用物理處理法進行污水處理，主要目的是去除污水中的懸浮的固體污染物，其中可以設置格欄及沉砂池等，粗格欄可以攔截住體積較大的懸浮物，保護水泵等機組，而細格欄可以進一步的去除污水中較細小的懸浮物質，減少生物處理階段的負荷。

沉砂池可以有效分離污水中質量較重的無機砂粒，避免其對后續污水處理設備造成磨損[3]。深度處理工段改造內容包括：將失效的纖維束濾池改為砂濾池。纖維束濾池在實際運行中過濾作用較差，其濾料板結無法實現原有的作用，而園區內企業排水具有復雜性、多樣性，為確保污水處理廠發揮應有的效果，應對纖維束過濾工藝進行相關改造。一般情況下，根據所過濾的材料的差異性，可以將其分為顆粒過濾、多孔材料過濾兩種，而顆粒過濾在污水中可以用于處理懸浮物及膠體物質，尤其是適合處理重力沉淀法不能去除微小顆粒及細菌，所以一般適用于深度處理工序。沉砂池可以選用活性砂濾池、均質砂濾池及纖維轉盤濾池等。而在實際操作中，活性砂濾池造價較高，考慮到造價因素不予考慮。纖維轉盤濾池節約空間，已有經驗顯示使用纖維轉盤濾池處理效果較佳，但工藝不夠成熟。均質砂濾池在工藝上比較成熟且可靠性強。根據工業園區內污水的特點，在參考運行成本、工藝可靠度、管理便利性等緣故，采取均質砂濾池可以達到運行穩定，處理效果好，經濟成本適宜等目的，所以，均質砂濾池是為上選。

3.5 增加內循環微電解反應器

一般情況下，從各公司排放出的化工污水還有苯胺、硝基苯等有毒有機物，這些物質在降解起來較困難，會增加廢水的COD含量，降低其可生化性，若直接生化處理，其水質無法滿足生化處理的標準，所以，可以增設內循環微電解裝置進行處理。內循環微電解工藝可以加設內反應器，使其形成一個內循環裝置，提高傳質的效果及電池效果，同時設置水支管及集水槽，提高固液分離的效果[4]。內循環微電解反應器是一種較新穎的反應器，其具有以下優勢：（1）增強原電池效應。使鐵、碳、水三樣可以豎向混流，充分與反應器內填料接觸，增加處理效果。（2）降低攪拌機的所需動力。豎向內反應器可以利用水循環的效應，降低攪拌機的功率，達到比其他普通反應器效果更好。（3）增強固液分離的效果。其內部結構與出水部件接觸面積更廣，使填料與水的分離效果更顯著。（4）設備的操作比較便捷穩定，所在面積很少，進出水與料品的添加都是自動操作，相對更加智能化。（5）耐受力比較強，機器的結構更加穩定，受水質的影響較低，對水壓的負荷強，可以可以減少水力負荷波動，且降低填料板結程度。

3.6 生物處理段改造

廢水經過物理性處理后，好氧工藝已無法有效去除有機物，在好氧工藝處理之前，加設厭氧工藝處理的工序，對于污水可以進行深度處理，改善水質提高其可生化性，使其為之后的好氧處理奠定基礎。可以將原有的A/O池保留，新設A2/O池。

4 化工園區污水處理廠工藝改造后運行狀況

工藝改造前，污水處理廠進水量較低，且調試期間水質指標波動幅度較大，氨氮含量高且不夠穩定、生化需氧量較低，而含鹽量過高、有機物成分較復雜，導致生物處理系統運行失效，排放的水質不達標，無法發揮污水處理廠應有的經濟和社會效益。經改造后的污水處理廠解決了進水量低的問題，同時工藝水平提升，使其能夠發揮應有的經濟效益、環境效益、社會效益。

改造后的污水處理廠進水中COD、氨氮、BOD、TN、TP、SS為271.54mg/l、33.64mg/l、127.45mg/l、42.89mg/l、2.87mg/l、128.37mg/l，出水為 20.16mg/l、1.64mg/l、8.91mg/l、10.44mg/l、0.44mg/l、8.12mg/l，其去除率最高達到95.31%，最低達到75.61%，COD、氨氮的去除率都在90%以上，污水處理廠已經實現了定量、達標、達質排放[5]。

結語

化工產業在我國經濟發展中作用越來越大，不僅顯示了我國綜合國力的強弱，也影響著普通人民的生活水平。但其在發展中會帶來嚴重的環境問題，尤其是水污染問題，其污水處理具有難度大、經濟效益低等特點。而對其污水處理廠進行工藝改造可以解決污水處理難題，帶來較高的環境效益、經濟效益，有助于周圍水系環境功能的恢復，解決區域內的環境污染問題。所以，應該從進水水質、基礎設施兩方面對污水處理廠進行改造，使其能夠達標、達質排水，改善環境污染，為國家和人民貢獻更大的價值。