危廢企業廢水處理工藝調試及運行

(中信環境技術有限公司，廣東 廣州 510556)

危廢處置廢水一般有毒有害成分較為復雜、污染程度較為嚴重、營養比例失調、可生化性差，而且受物料來源和種類影響，該類廢水還具有水質、水量波動性大的特點[1]，因而處理難度比較大。現以某危廢企業廢水站廢水處理工程為例，對處理工藝、設計參數以及調試運行情況等方面進行探討，可供同類工程參考。

1 廢水處理站概況

某危廢企業廢水處理站位于廣東惠州某工業園區，主要處理該企業車間危廢加工利用過程中產生的廢水以及生活污水。廢水站設一套廢水處理系統，設計處理規模為360 m3/d，處理工藝為“Fenton+水解酸化+接觸氧化+MBR”。

危廢處置廢水污染物成分復雜，常含有大量鉻、鎳、銅、鋅等重金屬離子及鹽類，對后續生化處理系統有毒害作用。因此，各危廢生產車間均對所產生廢水進行物化預處理，將所含重金屬離子去除后再排入廢水站，而部分高鹽份廢水則經蒸發結晶去除鹽份后，其微污染的蒸發冷凝水再排入廢水站生化處理。

廢水站處理廢水包括各危廢生產車間經物化預處理廢水、三效蒸發器與MVR蒸發器冷凝水、生活污水、洗車廢水、車間地面沖洗水、廢氣噴淋廢水、初期雨水以及化驗室廢水。不同危廢車間產生廢水水質不同，根據廢水站處理工藝設置，將廢水收集為兩類，一類為COD濃度不太高，可直接進行生化處理的；另一類為COD較高，難以直接生化處理的，該類廢水需收集到高濃廢水調節池經Fenton處理后再入綜合調節池與其它廢水混合進生化處理。其中需Fenton處理的高濃廢水包括：有機廢水、線路板污泥壓濾水及含油廢水等混合廢水。由于部分廢水含鹽份較高，經混合后，綜合調節池廢水電導率高達到20000us/cm，鹽份含量約1.2%，屬于高鹽廢水。綜合調節池廢水水量一般蒸發冷凝水120t/d，高濃廢水經Fenton處理后水量100t/d，其它廢水約100t/d。

實際綜合調節池廢水水質與出水排放標準見表1。

2 廢水處理工藝

2.1 工藝流程

廢水站具體工藝流程如圖1所示：從車間預處理后的有機廢水、線路板污泥壓濾水及含油廢水等高濃廢水進入高濃廢水調節池，該類廢水經Fenton處理后，產生鐵泥排入儲泥池，上清液進入綜合調節池與其它廢水混合。綜合調節池的污水經曝氣攪拌混勻后，進入水解酸化池。水解酸化細菌將污水中一些難降解大分子有機物轉化為易降解小分子有機物，將一些不溶性有機物轉化為溶解性有機物，進一步改善廢水的可生化性[2]，以利于后續的好氧處理。水解酸化池出水流入接觸氧化池，生物接觸氧化兼有活性污泥法和生物膜法的優點，在鼓風微孔曝氣狀態下，污水與填料上生物膜及活性污泥充分接觸，進行好氧碳化及硝化反應，有機物由好氧菌降解，聚磷菌吸收環境中的溶解性磷酸鹽[3]。接觸氧化池出水在MBR膜池進一步發生硝化反應，MBR內高濃度活性污泥可以加快氨氮和有機物的降解速率，而且利于增殖世代時間長、絮凝性差的硝化菌，減少了硝化細菌的流失，加快硝化速率[4]。混合液經MBR膜組過濾，泥水分離后，污泥大部分回流至前端接觸氧化池，少量回流至水解酸化池，剩余污泥則排放儲泥池，經板框機脫水后泥餅外運處置。MBR產水則經清水池達標排放至廠外水體。

表1實際綜合調節池廢水水質與排放標準 (mg/L)

2.2 主要工藝設計參數

整個廢水處理站主要由綜合調節池、高濃廢水調節池、Fenton反應池、斜管沉淀池、水解酸化池、接觸氧化池、MBR膜池及儲泥池等組成。

2.2.1 綜合調節池

全地下式鋼混結構，平面尺寸為14.1×12.0m，池深4.5m，有效水深4.0m。設計停留時間HRT=45h，配置污水提升泵1臺，功率P=1.5kW，流量Q=18m3/h，揚程H=8m，池底布設穿孔曝氣管用于調節池的均質。

2.2.2 高濃廢水調節池

半地上式鋼混結構，平面尺寸為7.0×3.6m，池深3.5m，有效水深3.0m。設計水力停留時間HRT=15h，配置污水提升泵1臺，功率P=0.75kW，流量Q=6m3/h，揚程H=5m，池底設穿孔曝氣管用于調節池的均質。

2.2.3 Fenton反應池

半地上式鋼混結構，共5個反應池，分別為pH調節池、一級Fenton反應池、二級Fenton反應池，后pH調節池以及PAM絮凝反應池。平面尺寸均為1.2×1.2m，池深3.5m，有效水深2.8m。設計處理量為5m3/h，設計停留時間HRT=0.8h。各池均設置攪拌器1臺，轉速30rpm，功率0.55kW。

2.2.4 斜管沉淀池

半地上式鋼混結構，平面尺寸6.0m×2.0m，池深3.5m，分為2格泥斗排泥，斜管采用?80PVC材質蜂窩填料，填料面積為8m2，表面負荷為0.63m3/m2·h，有效HRT=3.0h。

2.2.5 吹脫池

半地上式鋼混結構，平面尺寸2.0m×1.0m，池深3.5m，有效停留時間1h，池底布設穿孔曝氣管，用于曝氣吹脫去除水中殘留的H2O2，出水流入綜合調節池。

2.2.6 水解酸化池

半地上式鋼混結構，7.0m×5.0m，池深4.5m，有效容積V=144 m3，設計水力停留時間HRT=9.6h，設置?150×100mm、H=2.5m 組合生物填料87.5m3，池底設潛水攪拌器2臺，功率1.5kW，葉輪直徑260mm，轉速980rpm。設計污泥濃度1000mg/L。

2.2.7 接觸氧化池

半地上式鋼混結構，分為兩級兩格，平面尺寸8.0m×7.0m，池深4.5m，有效容積V=224m3，設計水力停留時間HRT=15h，設置?150×100mm、H=2.5m組合生物填料140m3。池底布設盤式微孔曝氣器135套，配套曝氣羅茨風機2臺(1用1備)，功率P=7.5kW，風量Q=7.68m3/min，風壓P=49KPa。設計污泥濃度3000mg/L。

2.2.8 MBR池

半地上式鋼混結構，平面尺寸3.4m×3.4m，池深4.5m，設計水力停留時間HRT=3h，池內設置1套MBR膜組件PVDF， MBR膜片共56片，實際膜面積1120m2，設計膜通量Q=15L/m2.h，膜組運行方式產9min停1min，設計產水流量Q=15m3/h；膜產水泵功率P=1.1kW，Q=20m3/h，揚程H=10m；膜反洗泵功率P=2.2kW，Q=20 m3/h，揚程H=10m；膜吹掃風機功率P=7.5kW，風量Q=2.0m3/min，風壓P=49kPa。設計污泥濃度5000～8000mg/L。

2.2.9 儲泥池

半地上式鋼混結構，平面尺寸3.4m×3.4m，池深4.0m，池底設置泥斗，有效容積30m3。

2.2.10 清水池

全地下式鋼混結構，清水池平面尺寸3.0 m ×2.0 m，池深3.0m，有效池容16.2m3，清水池主要用于MBR膜反洗。

3 主要工藝調試

3.1 Fenton反應系統調試

Fenton反應是通過投加H2SO4調節污水pH后加入FeSO4，并投加H2O2，在常溫常壓下生成足量的羥基自由基[5]，將大分子有機物、苯環、雜環類物質結構破壞，提高廢水的可生化性；同時通過絮凝沉淀分離，進一步去除水中殘留的重金屬離子。

廢水站收集的全部高濃廢水量約100m3/d，略低于Fenton反應池設計處理規模120m3/d。其水質濃度為：pH 6～8，COD 800～1200mg/L，BOD 80～120 mg/L，NH3-N 60～100 mg/L，電導率20000～25000us/cm。調試工作從Fenton反應小試模擬生產運行情況開始，通過小試確定了反應參數后再放大到生產調試。通過小試對最佳運行工況探究，確定Fenton反應最佳的H2O2投加量、FeSO4投加量、pH和反應時間等。經多次小試與生產試驗，最終確定該類廢水Fenton反應pH為3.2～3.6，反應時間40～50min，FeSO4與H2O2投加量摩爾比為1.3∶1，H2O2投加量與COD去除質量比為1.5∶1時，去除該類高濃廢水COD的效果最佳，成本較省且滿足后續生化要求。Fenton反應后投加液堿至 pH 8.5左右時，斜管沉淀池絮凝沉淀效果最好且能滿足后續生化對pH的要求。因此，調試按5 m3/h處理水量運行時，根據試驗確定的反應條件，控制計量泵投加20% FeSO4溶液流量為118L/h，30% H2O2投加量流量為17.5L/h，Fenton反應平均進出水水質如表2所示，COD去除率達到63%，B/C比從9%提高到24%以上，基本達到預期效果，滿足后續生化處理要求。

表2 Fenton反應進出水水質 (mg/L)

3.2 生化系統調試

在生化系統調試前，整個污水站池體及各設備設施達到正常運行條件，全線聯動試車正常。根據調試安排，為加快生化調試進程，確定了從附近市政生活污水廠取新鮮活性污泥直接投入系統進行培養的思路。因高鹽廢水對微生物的活性有抑制作用，但微生物通過適度馴化可以抵制鹽的毒性影響[6]。考慮到市政污泥不能馬上適應該類高鹽廢水，先確保調試初期生化系統內為含鹽較低類廢水，電導率控制在5000us/cm左右。待活性污泥適應環境后再逐漸提高進水含鹽量進行馴化。

2018年4月21日，正式開始生化培菌操作。取市政污水廠二沉池底含水率98%的污泥40t，其中10t均勻投入水解酸化池，30t均勻投入兩級接觸氧化池內。根據廢水中碳氮磷比例失調的實際情況，首先在水解酸化池與接觸氧化池內分別投加葡萄糖作為補充碳源，投加磷酸二氫鈉作為補充磷源，滿足水解酸化池內廢水C∶N∶P達到200∶5∶1，接觸氧化池內廢水C∶N∶P達到100∶5∶1。池內攪拌器、鼓風曝氣以及污泥回流泵等設備全開，系統開始內循環運行，對活性污泥進行馴化和加快生物填料掛膜。連續悶曝24h后，開始以2m3/h流量連續進出水，同時對進水補充適量的碳源及磷源，保持C∶N∶P=100∶5∶1。連續運行2d后，組合填料顏色由白色轉為泥黃色，填料上開始出現膠狀薄生物膜，隨后增加進水流量到4m3/h，連續運行2d，并逐漸增加進水量到8m3/h、12m3/h。隨著培菌的進行，組合填料掛膜生物量逐漸增加，混合液中污泥濃度也逐步增長。而MBR膜組運行調試則保證2m3/min曝氣風量，同時確保膜池污泥回流比達200%～300%，加大膜池內污泥流動，減小膜池積泥對膜絲的影響。

污泥馴化掛膜階段的工藝控制要點，確保控制污泥回流量，因MBR膜組件正常運行必須保證污泥回流比200%～300%，為減少回流硝化液對水解酸化環境的影響，提高接觸氧化池回流比，間歇對水解酸化池回流，確保水解酸化池DO低于0.3mg/L。鼓風機運行控制確保一級接觸氧化池末端DO為2.0mg/L左右，二級接觸氧化池末端DO為3.0～4.0mg/L。污泥全部在系統內循環，不外排泥。

到5月15日，生化系統按進水量12m3/h連續運行，運行情況基本穩定。出水各項指標檢測結果顯示除NH3-N外，COD、BOD5、總磷與SS均已實現穩定達標，NH3-N從120mg/L下降至10mg/L以下，生物填料掛膜情況良好，接觸氧化池內污泥濃度達到1500mg/L，基本確定掛膜完成。開始對進水增加高鹽廢水，逐漸將電導率提高到8000us/cm、12000us/cm、15000us/cm、18000us/cm，最后達到20000us/cm。按微生物的適應能力，根據出水水質判斷，連續運行5～7d提高一次進水電導率，有步驟地完成微生物對高鹽水的馴化。

掛膜馴化期間，通過鏡檢密切觀察曝氣池中微生物相的變化；同時進行進、出水水質及反映活性污泥性能指標的測定。隨著培菌時間的推移，水解酸化池與接觸氧化池生物填料上逐漸出現呈密實灰褐色的生物膜，鏡檢微生物種類也逐漸豐富，同時接觸氧化池內混合液SV30也逐漸地升高，出水水質效果明顯越來越好。

4 運行效果

廢水站的調試工作于2018年4月21日開始，截止到2018年6月30日，整個系統按設計處理量80%進水量12m3/h連續運行，水解酸化池與接觸氧化池掛膜情況良好，接觸氧化池中的污泥SV30達到20%，污泥濃度達到2500mg/L。從6月26日—30日平均化驗檢測水質結果看(如表3所示，其中進水指綜合調節池混合廢水)，出水各項指標均穩定達到排放標準。

表3 6月25日—30日化驗平均水質 (mg/L)

5 結語

(1)污泥培養與生物掛膜采用性狀良好的新鮮活性污泥作為接種菌種，能大大縮短培菌過程，加速掛膜馴化過程。

(2)危廢企業廢水往往碳氮磷比例失調，培菌階段應投加碳源與磷源，以加快微生物的培養。正常運行階段，只需維持污泥正常活性，同時考慮處理高氨氮廢水需維持較長泥齡，可以適當減少碳源與磷源的投加比例。

(3)污泥回流比的控制影響到處理效果的好壞。為確保水解酸化池的厭缺氧環境，MBR膜池的硝化液可控制為間歇回流，維持水解酸化池內正常的微生物量即可。

(4)對于含高鹽廢水的污泥馴化，應逐漸提高廢水中鹽含量來提高微生物的適應性。正常運行時，廢水含鹽量的較大波動均會抑制微生物活性，導致出水水質不穩定。

(5)理論上1mg的NH3-N消耗7.14mg的堿度(以CaCO3計)。針對此類高氨氮污水處理，為維持接觸氧化池硝化細菌的活性，促進硝化反應的充分進行，應及時均勻投加純堿，保證水中硝化反應所需的堿度，可控制接觸氧化池末端pH在6.6以上。

(6)由于危廢企業廢水成分復雜，含鹽量較高，氯離子濃度都在2000mg/L以上，易影響COD測定結果，應采取氯氣校正法對該類高氯廢水進行COD檢測，確保水質數據真實準確來指導生產運行。

經過2個多月的調試運行，廢水站各處理單元連續正常運轉，工藝參數穩定，出水各指標達標。實踐表明：“Fenton+水解酸化接觸氧化+MBR” 工藝處理該危廢企業廢水，處理效果良好，出水穩定達標排放。