農(nóng)產(chǎn)品加工工業(yè)園區(qū)污水處理工程設計應用

陳 斌，馬雪林，陳 龍

（湖南華菱節(jié)能環(huán)保科技有限公司，長沙 410000）

某農(nóng)產(chǎn)品加工工業(yè)集中區(qū)占地3 km2，按照“一區(qū)兩園”布局，被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部批準為全國農(nóng)產(chǎn)品加工創(chuàng)業(yè)基地。主要支柱產(chǎn)業(yè)為農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)和林業(yè)資源綜合開發(fā)業(yè)，包括紡織、服飾、鞋類與玩具加工產(chǎn)業(yè)園項目，麥芽低聚糖生產(chǎn)項目，米杉木工藝鏡框生產(chǎn)項目，竹纖維紡織品加工生產(chǎn)項目，楠竹精深加工綜合產(chǎn)業(yè)化開發(fā)項目以及生豬養(yǎng)殖和屠宰項目。

工業(yè)園區(qū)內的排污企業(yè)排放的污水，含有蛋白質、糖類、淀粉、動物排泄物、毛發(fā)、血液，以及一些化學添加劑、油漆油脂類等，具有排污不規(guī)律、水質復雜、各股廢水可生化性區(qū)別大等特點[1-3]。工業(yè)園區(qū)內的污水，均在企業(yè)內部先經(jīng)預處理達到《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質標準》后，再進入園區(qū)配套的集中式污水處理廠，日處理規(guī)模為5 000 m3/d，變化系數(shù)Kz=1.74，執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級B排放標準。

1 進水水質水量

工業(yè)園區(qū)排放的污水包括生活污水和生產(chǎn)廢水，其中生活污水直接進入園區(qū)污水處理廠，企業(yè)排放的生產(chǎn)廢水由各排污企業(yè)進行預處理，達到《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質標準》要求后，排入園區(qū)污水處理廠，與生活污水合并處理。進水水質如表1所示。

2 處理工藝

2.1 污水處理工藝

污水處理廠主體工藝采用“預處理+水解酸化+改良型A2O＋MBR+紫外消毒”。

流程：原水→粗格柵→提升泵房→細格柵→旋流沉砂池→膜格柵→調節(jié)池→水解酸化池→改良型A2O→MBR→紫外消毒→達標排放。

污水經(jīng)粗格柵渠去除其中較大漂浮物后，進入提升泵房，為防止泥砂沉積，井下設有間歇曝氣裝置，再由污水泵提升至細格柵，去除污水中較小漂浮物，污水自流至旋流沉砂池，可減少后續(xù)膜格柵的機械磨損[4-5]。沉砂池出水進入膜格柵，膜格柵的設置是為了保護MBR膜系統(tǒng)，用以去除污水中的纖維狀、毛發(fā)類物質，以防膜絲被纏繞而造成損壞或膜污染。

膜格柵出水自流入調節(jié)池，池內設有潛水攪拌器，均質均量后進入水解酸化池。池內設有組合填料，利用成膜微生物將大分子物質分解成小分子，將難降解部分物質分解成易降解物質，隨后流入改良型A2O池，先進入前置的預缺氧池，之后通過厭氧、缺氧、曝氣，部分污水直接進入?yún)捬醭兀炊帱c配水，在微生物作用下，將污水中有機污染物分解為H2O、CO2、N2等物質。泥水混合物共同進入MBR膜池進行再處理，通過膜設備間的產(chǎn)水抽吸泵將清水泵至紫外消毒渠消毒，然后經(jīng)出水計量渠計量，最終排入附近河流[6-8]。

2.2 污泥處理工藝

柵渣：粗格柵、細格柵、膜格柵截留的柵渣→收集暫存→外運處置；泥砂：旋流沉砂池→砂水分離器→砂池暫存→外運處置；剩余污泥：MBR膜池配套的污泥回流池剩余污泥、水解池底部污泥→污泥濃縮池→污泥泵→污泥脫水→污泥干化場→外運處置。

2.3 應急處理工藝

對于工業(yè)園區(qū)污水來說，由于不同類型的生產(chǎn)企業(yè)具有不同的生產(chǎn)特性，排水時段也各不相同，導致污水處理廠在不同時段接收到不同水質狀態(tài)的污水[9-11]。為確保后續(xù)生化處理系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行，人們對入口水量平衡和水質均化提出了比較高的要求。此外，不可避免地存在生產(chǎn)企業(yè)內部治污設施不完善或檢修等異常排水情況，同時因招商引資的不確定性，水質的復雜性和水量的變化特性偏離原設計指標。為確保污水處理廠能正常運行并穩(wěn)定達標，要設置應急儲水池來接收異常來水，且預留備用預處理設施所需場地。

在膜格柵出水處設有pH、COD、NH4-N、TP在線監(jiān)測儀，實時監(jiān)測原水指標，當污水指標超過設計指標時，隨時開啟事故閘門，將異常原水排入應急儲水池；污水在應急儲水池內，采取對應措施進行處置，如調節(jié)pH后，檢測指標低于設定值時，或水量水質均偏低時，中控發(fā)出并水處理提示，通過人工啟泵的方式，將應急儲水池內的污水按需泵入調節(jié)池，與正常原水合并處理[12-13]。

2.4 工藝特點

工業(yè)園區(qū)進行規(guī)劃設計后，因地理環(huán)境、營商環(huán)境、配套產(chǎn)業(yè)鏈和交通物流條件等諸多因素的影響，在招商引資過程中，普遍存在實際產(chǎn)業(yè)與規(guī)劃不一致，甚至與原規(guī)劃存在重大偏離的情形，使得工業(yè)園區(qū)污水的水質水量存在非常多的不確定因素，這對污水處理廠的工藝設計和建設提出了更高的要求。

本工藝為了考慮入住產(chǎn)業(yè)的多變性，在污水處理廠的工藝路線選擇上綜合考慮以下思路：預處理工藝覆蓋面廣、調節(jié)能力強、緩沖能力大的組合，并納入應急處理設施和預留針對性強的預處理場地；主體工藝做到操作彈性大、工藝可變性好、穩(wěn)定性高，做好分組操作。

生化主體采用改良A2O+MBR組合工藝。通過將回流污泥和部分進水先進入預反硝化區(qū)（另一部分進水直接進入?yún)捬醭兀赃_到微生物利用有機碳作為碳源進行反硝化的目的，有效提高系統(tǒng)的生物脫氮能力，同時預反硝化區(qū)的設立可以有效保持厭氧區(qū)的溶解氧，提高生物除磷能力[14]。

3 主要構筑物及設計參數(shù)

3.1 預處理

預處理主要包括粗格柵渠、提升泵房、細格柵渠、旋流沉砂池、膜格柵渠、調節(jié)池，以及應急儲水池。

3.1.1 粗格柵渠

2座，1用1備；B＝800 mm，設計流量Qmax=362.5 m3/h。配套設備：回轉式格柵除污機2臺，柵隙20 mm，安裝角度α＝75°，N＝0.55 kW，配套液位差計，自動控制啟停；手輪式插板閘門4套。

表1 設計進、出水水質

3.1.2 提升泵房

1座，有效容積190 m3，HRTmax=31 min，全地下式。配套設備：潛污泵3臺，2用1備，Q=185 m3/h，N=15 kW，變頻控制；電磁流量計1臺；離心通風機1臺，風量1 000 m3/h，風壓498～317 Pa，N=1.1 kW。

3.1.3 細格柵渠

2座，1用1備；B＝800 mm，設計流量Qmax=362.5 m3/h。配套設備：回轉式格柵除污機2臺，柵隙5 mm，安裝角度α＝75°，N＝0.55 kW，配套液位差計，自動控制啟停；手輪式插板閘門4套。

3.1.4 旋流沉砂池

1座，Qmax＝362.5 m3/h，停留時間85.7～49.25 s，表面負荷67.63 m3/（m2·h）。配套設備：旋流沉砂器1臺，1.1 kW，配羅茨鼓風機1臺，1.5 m3/min，N=2.2 kW；砂水分離器1臺。

3.1.5 膜格柵渠

2座，1用1備；B＝800 mm，設計流量Qmax=362.5 m3/h。配套設備：超細膜格柵機2臺，柵隙1 mm，安裝角度α＝90°，N＝0.55 kW，自動控制啟停；手輪式插板閘門4套。

3.1.6 調節(jié)池

1座，有效容積1 700 m3，HRT=8.16 h，全地下式。配套設備：潛污泵3臺，2用1備，Q=100 m3/h，N=7.5 kW，變頻控制；電磁流量計1臺；潛水攪拌機4臺，N=2.5 kW；離心通風機1臺，風量1 000 m3/h，風壓498～317 Pa，N=1.1 kW。

3.1.7 應急儲水池

1座，有效容積2 500 m3，HRT=12 h，全地下式。配套設備：潛污泵2臺，2用，Q=100 m3/h，N=7.5 kW，變頻控制；電磁流量計1臺；潛水攪拌機4臺，N=4.0 kW；離心通風機1臺，風量2 000 m3/h，風壓498～317 Pa，N=2.2 kW。

3.2 生化處理

生化池按5 000 m3/d設計，主要包括水解酸化池+改良型A2O生化池+MBR池。

3.2.1 水解酸化池

2座，并聯(lián)運行，有效容積852 m3，HRT=4.0 h，填充Φ150組合填料182.3 m3。

3.2.2 改良型A2O生化池

2組，并聯(lián)運行，采用普通活性污泥法，分為預缺氧池、厭氧池、缺氧池和曝氣池。其中：預缺氧池，有效容積104.2 m3，HRT=0.5 h；厭氧池，有效化池容積416.7m3，HRT=2.0 h；缺氧池，有效容積1 064.2 m3，HRT=5.0 h；好氧池，有效容積1 406.6 m3，HRT=6.75 h。配套設備：預缺氧池潛水攪拌機2臺，單臺功率1.5 kW；厭氧池潛水攪拌機4臺，單臺功率2.5 kW；缺氧池潛水攪拌機4臺，單臺功率4.0 kW；好氧池鼓風機2臺，1用1備，24 m3/min，單臺功率45 kW，微孔曝氣器Φ260，1 110套；混合液回流泵2臺，Q=200 m3/h，N=15 kW。

3.2.3 MBR膜池

2組，并聯(lián)運行，有效容積617.4 m3，HRT=2.96 h。配套設備：浸沒式中空纖維簾式膜組件1套，PVDF膜材，共608片，膜面積共計13 376 m2，設計通量15.6 L/m2·h；抽吸泵3臺，2用1備，Q=143 m3/h，N=11 kW；污泥回流泵2臺，Q=100 m3/h，N=7.5 kW。

3.3 尾水消毒

紫外消毒渠1座，B=800 mm，紫外線有效劑量不低于20 mJ/cm2，設超越渠1座。配套設備：紫外消毒系統(tǒng)1套，矩陣順水流安裝方式，3個模塊，含紫外線消毒燈18支，燈管功率320 W，紫外C輸出功率108 W，總裝機功率7.5 kW。為確保設備檢修或雨季汛期的出水消毒效果不打折扣，另配備次氯酸鈉應急投加設備1套，作為應急補充消毒設施。

4 運行效果

工程投運后，跟蹤現(xiàn)場實際運行過程中的檢測數(shù)據(jù)，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，出水水質良好。

表2 實際進、出水水質

在實際運行過程中，該污水處理廠的夜間水量遠超過設計流量，水質濃度也高出設計指標，與城鎮(zhèn)污水的排水規(guī)律、水質特性區(qū)別較大。因此，前期調研對工業(yè)園區(qū)污水處理的設計尤為重要。本項目在設計之初，已對原水的異常情況進行了充分考慮，如設計有調節(jié)池和應急儲水池等設施，可以很好地解決水質水量的沖擊問題，實現(xiàn)緩沖過渡，為生化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供有力的保障。

5 結論

工業(yè)園區(qū)廢水水質水量變化大，難降解成分多，設置調節(jié)池和應急儲水池是有必要的，可為后續(xù)生化系統(tǒng)均質均量運行提供保障，提高處理效率；改良型A2O+MBR的組合型工藝，可以應用于以農(nóng)產(chǎn)品加工為主導產(chǎn)業(yè)的工業(yè)園區(qū)污水處理；從MBR系統(tǒng)回流污泥至前端的厭氧池時，以及從曝氣池回流混合液時，需要增設預缺氧池，以盡可能地釋放掉混合液以及MBR過度曝氣所攜帶的氧氣，同時可起到生物選擇器的作用，為厭氧池的正常運行提供有力的保障。