某有機(jī)化學(xué)原料制造企業(yè)廢水處理工程設(shè)計(jì)及運(yùn)行實(shí)例

蔡國(guó)飛，李 斌，范素婷*

(1.池州南環(huán)環(huán)保科技有限公司，安徽 池州 247100； 2.江蘇南大華興環(huán)保科技股份公司，江蘇 鹽城 224000)

有機(jī)化學(xué)原料制造企業(yè)廢水來(lái)源包括車間工藝用水、設(shè)備管線清洗廢水、提取和精制工序固液分離產(chǎn)生的廢水等。廢水中溶入了生產(chǎn)過(guò)程中使用的全部物料成分，其中包括中間體、未知物和目標(biāo)物(殘留的產(chǎn)品)，也包括廢水在混合有氧與缺氧條件下的新產(chǎn)物，水質(zhì)成分復(fù)雜[1]。

為了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，企業(yè)建設(shè)污水處理設(shè)施，生產(chǎn)生活產(chǎn)生的廢水經(jīng)污水站處理后納管排放至園區(qū)污水處理廠，處理達(dá)標(biāo)后排入周邊水體。本文主要研究該有機(jī)化學(xué)原料制造企業(yè)廢水處理工程的工藝技術(shù)路線、構(gòu)筑物參數(shù)設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)施配備、污染物去除效果以及污水站實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的各種問(wèn)題，可為類似工程提供參考。

1 設(shè)計(jì)廢水水量、水質(zhì)

根據(jù)企業(yè)環(huán)評(píng)及以后發(fā)展規(guī)劃需要，設(shè)計(jì)水量依據(jù) 200 m3/d 進(jìn)行，物化處理系統(tǒng)每天10小時(shí)運(yùn)行，設(shè)計(jì)處理水量 20 m3/h；生化處理系統(tǒng)每天按照24小時(shí)運(yùn)行，設(shè)計(jì)處理量為 8.5 m3/h。

有機(jī)化學(xué)原料制造企業(yè)因廢水中物料成分復(fù)雜，水質(zhì)來(lái)源不一，企業(yè)遵循污水“分類收集、分類處理”的原則，進(jìn)行預(yù)處理后匯聚至收集池，故只對(duì)收集池的廢水進(jìn)行水質(zhì)調(diào)研、設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)進(jìn)水和出水水質(zhì)情況見表1。

2 廢水處理工藝

2.1 工藝流程

污水站設(shè)計(jì)工藝路線如圖1。

圖1 污水處理工藝流程圖

2.2 處理工藝說(shuō)明

污水處理站主要包括四大部分：物化處理系統(tǒng)、混凝沉淀系統(tǒng)、生化處理系統(tǒng)和污泥濃縮脫水。

物化處理系統(tǒng)：物化系統(tǒng)采用芬頓氧化工藝。全廠所有廢水統(tǒng)一收集至污水站集水池，若收集池中COD濃度較高，廢水可生化性較差，則將收集池內(nèi)廢水通過(guò)泵提升至污水站預(yù)處理系統(tǒng)pH調(diào)節(jié)池內(nèi)，經(jīng)過(guò)調(diào)酸后進(jìn)入芬頓氧化系統(tǒng)，在芬頓氧化池內(nèi)投加硫酸亞鐵、雙氧水，該系統(tǒng)可以對(duì)廢水中難降解及大分子物質(zhì)進(jìn)行氧化降解[2]。

混凝沉淀系統(tǒng)：混凝沉淀系統(tǒng)為混凝沉淀池。芬頓氧化池出水自流至混凝沉淀池，收集池中的低COD廢水也送至污水站混凝沉淀池，通過(guò)投加酸堿調(diào)節(jié)廢水的pH值至中性，而后投加PAC及PAM藥劑[3]。通過(guò)藥劑的絮凝作用，廢水的懸浮狀顆粒物形成大型絮體并通過(guò)沉淀池沉降，該系統(tǒng)可以有效除去水中的懸浮物。

生化處理系統(tǒng)：生化處理系統(tǒng)采用“A/O”的組合工藝。絮凝沉淀池出水自流至后續(xù)生化工段的生化調(diào)節(jié)池，廠區(qū)生活污水、初期雨水亦送至污水站生化調(diào)節(jié)池，各類廢水通過(guò)生化調(diào)節(jié)池?cái)嚢铏C(jī)的均質(zhì)調(diào)節(jié)后由提升泵提升至后A池，A池內(nèi)缺氧、兼氧微生物可降解廢水中的大分子有機(jī)物。A池廢水自流至后續(xù)好氧曝氣池，通過(guò)O池內(nèi)好氧微生物降解廢水中的有機(jī)污染物。通過(guò)水解酸化和好氧曝氣工藝，能去除大部分的有機(jī)物。

污泥濃縮脫水：污水站混凝沉淀池、二沉池產(chǎn)生的物化污泥和生化系統(tǒng)的剩余污泥由泵輸送至污泥池，通過(guò)污泥池濃縮后動(dòng)力輸送至壓濾機(jī)進(jìn)行污泥脫水，脫水后污泥委外處置。

2.3 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1)本工藝采用芬頓氧化-混凝沉淀-水解酸化-好氧曝氣-沉淀組合流程，工藝設(shè)計(jì)較為成熟。

2)物化處理采用芬頓氧化，將難降解的大分子有機(jī)物分解為易降解的小分子有機(jī)物，提高廢水可處理性，降低后生化系統(tǒng)負(fù)荷[4]。

3)混凝沉淀采用投加PAC及PAM藥劑，去除廢水中的懸浮狀顆粒物，去除水中懸浮物。

4)生化處理采用水解酸化-好氧曝氣工藝，進(jìn)一步去除水中的污染物，確保廢水治理的聯(lián)系穩(wěn)定可靠達(dá)標(biāo)。

3 構(gòu)筑物參數(shù)、設(shè)備設(shè)施配備情況

1)收集池。1座，地下鋼砼結(jié)構(gòu)，防腐，尺寸為 7.0 m×9.5 m×4.5 m(長(zhǎng)×寬×高，下同)，池內(nèi)配備鋼襯塑耐腐耐磨泵2臺(tái)，一用一備；PP 材質(zhì)引水筒1個(gè)，潛水?dāng)嚢铏C(jī)2臺(tái)，排泥泵2臺(tái)，一用一備；超聲波液位計(jì)1個(gè)，電磁流量計(jì)1個(gè)。

2)pH調(diào)節(jié)池。1座，半地下鋼砼結(jié)構(gòu)，防腐，尺寸為 5.5 m×4.0 m×4.5 m，池內(nèi)配備DN25，UPVC穿孔曝氣管1套，pH計(jì)(在線)1個(gè)。

3)芬頓池。1座，半地下鋼砼結(jié)構(gòu)，防腐，5.5 m×7.0 m×4.5 m，池內(nèi)配備不銹鋼槳式攪拌機(jī)1臺(tái)。

4)混凝反應(yīng)池。1座，半地下鋼砼結(jié)構(gòu)，防腐，1.3 m×1.5 m×4.5 m，池內(nèi)配備液下不銹鋼槳式攪拌機(jī)2臺(tái)、框式攪拌機(jī)1臺(tái)。

5)絮凝沉淀池。1座，半地下鋼砼結(jié)構(gòu)，防腐，4.0 m×8.0 m×4.5 m，池內(nèi)配備2.2KW排泥泵2臺(tái)，DN350中心導(dǎo)流筒2套。

6)生化調(diào)節(jié)池。1座，半地下鋼砼結(jié)構(gòu)，防腐，10.0 m×5.0 m×5.0 m，池內(nèi)配備0.75KW廢水提升泵2臺(tái)，引水筒一個(gè)，液下不銹鋼潛水?dāng)嚢铏C(jī)2臺(tái)，超聲波液位計(jì)1個(gè)，電磁流量計(jì)1個(gè)。

7)A池+O池。各1座，半地下鋼砼結(jié)構(gòu)，防腐，A池 4.0 m×5.0 m×5.0 m，O池 9.0 m×5.0 m×5.0 m。池內(nèi)配備液下不銹鋼潛水?dāng)嚢铏C(jī)2臺(tái)，混合液回流泵2臺(tái)，ORP 計(jì)1個(gè)，DO 溶氧儀1個(gè)，電磁流量計(jì) 2個(gè)，Φ215微孔曝氣盤1套。

8)二沉池。1座，半地下鋼砼結(jié)構(gòu)，防腐，3.0 m×3.0 m×4.5 m，池內(nèi)配備污泥泵2臺(tái)，電磁流量計(jì)1個(gè)，出水堰板1套。

9)外排池。1座，半地下鋼砼結(jié)構(gòu)，防腐，13.0 m×10.0 m×4.5 m，池內(nèi)配備外排泵2臺(tái)，流量計(jì)1個(gè)，液位計(jì)1個(gè)。

10)污泥池。1座，半地下鋼砼結(jié)構(gòu)，防腐，4.5 m×4.5 m×4.5 m，池內(nèi)配備污泥泵2臺(tái)，液位計(jì)1個(gè)。

4 調(diào)試與運(yùn)行結(jié)果

該企業(yè)污水站于2022年7月建成并開始調(diào)試運(yùn)行，調(diào)試主要針對(duì)芬頓氧化、混凝沉淀和水解酸化-好氧生化工藝環(huán)節(jié)。

芬頓氧化主要是對(duì)進(jìn)水酸堿度、雙氧水和硫酸亞鐵等藥劑投加量進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)氧化反應(yīng)后COD部分去除；混凝沉淀通過(guò)不斷調(diào)整PAC和PAM藥劑比例，尋找最佳混凝條件，去除污水中的懸浮物；生化處理工藝調(diào)試較為復(fù)雜，接種城市污水處理廠污泥 45 m3于功能池內(nèi)，接種后SV30為6%，后對(duì)污泥進(jìn)行培養(yǎng)、馴化，并進(jìn)水調(diào)試，不斷提高進(jìn)水污染物濃度，并監(jiān)測(cè)出水水質(zhì)。

經(jīng)三個(gè)月調(diào)試運(yùn)行后，芬頓氧化、混凝沉淀以及水解酸化+好氧曝氣生化處理工藝污染物去除效率滿足設(shè)計(jì)要求，化驗(yàn)室連續(xù)監(jiān)測(cè)20天各功能池污染物濃度，各處理單元污染物平均濃度及去除率見表2，出水水質(zhì)均低于排放限值，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。該企業(yè)污水站處理工藝路線設(shè)計(jì)合理，設(shè)備配備滿足要求，實(shí)際運(yùn)行效果良好，出水限值滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。

表2 各處理單元運(yùn)行效果

5 問(wèn)題與解決措施

5.1 問(wèn)題

5.1.1 施工及設(shè)備安裝問(wèn)題

1)溢流口標(biāo)高錯(cuò)誤。土建驗(yàn)收時(shí)，發(fā)現(xiàn)混凝沉淀池至生化調(diào)節(jié)池溢流口、芬頓氧化池溢流口施工錯(cuò)誤，位置、標(biāo)高等與土建設(shè)計(jì)圖紙不符。好氧曝氣池至二沉池溢流槽處，未預(yù)埋管道，好氧曝氣池出水無(wú)法溢流至沉淀池。

2)加藥罐攪拌機(jī)攪拌效果差。液堿、硫酸、雙氧水、硫酸亞鐵、PAC、PAM加藥罐內(nèi)攪拌機(jī)攪拌軸過(guò)短，距離加藥罐底部較遠(yuǎn)，加藥攪拌效果差，藥劑不能順利溶解、充分混合。

3)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝時(shí)，將應(yīng)安裝于pH調(diào)節(jié)池內(nèi)的pH計(jì)(在線)錯(cuò)誤安裝在芬頓氧化池內(nèi)，無(wú)法有效調(diào)節(jié)芬頓進(jìn)水pH值，影響氧化效果。

4)O池內(nèi)DO溶解氧儀(在線)設(shè)備安裝之前底蓋未開，安裝后儀器無(wú)數(shù)值顯示。

5)沉淀池污泥回流泵功率小，污泥回流泵開啟時(shí)無(wú)法將沉淀池混合液泵入水解酸化池。

5.1.2 運(yùn)行問(wèn)題

1)冬季氣溫過(guò)低，系統(tǒng)污染物去除效果降低。冬季運(yùn)行時(shí)池內(nèi)水溫低，微生物生物活性降低，導(dǎo)致污染物去除效果受影響。

2)混凝沉淀攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速較慢，攪拌效果低于預(yù)期。

3)好氧曝氣池池面出現(xiàn)大量白色泡沫。

5.2 解決措施

5.2.1 建筑及設(shè)備升級(jí)改造

1)土建單位重新對(duì)上述構(gòu)筑物進(jìn)行施工。改變混凝沉淀池、芬頓氧化池溢流口位置、標(biāo)高；好氧曝氣池溢流槽開口并預(yù)埋管道，管道延伸至沉淀池處。整改后溢流口位置及標(biāo)高與設(shè)計(jì)圖紙相符，現(xiàn)構(gòu)筑物建設(shè)滿足設(shè)計(jì)要求以及污水處理的需要，污水處理系統(tǒng)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2)將加藥罐內(nèi)攪拌機(jī)拆除，安裝DN16曝氣管道，以曝氣代替攪拌，使溶液充分混合、溶解。現(xiàn)藥劑配制時(shí)開啟曝氣后，藥劑能順利溶解并混合均勻，藥劑投加系統(tǒng)運(yùn)行正常。

3)拆除芬頓氧化池內(nèi)pH計(jì)，并將其安裝于pH調(diào)節(jié)池內(nèi)。現(xiàn)pH計(jì)能順利監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)池內(nèi)酸堿度變化，數(shù)據(jù)顯示靈敏，可有效調(diào)節(jié)進(jìn)水至合適的pH，使之滿足芬頓氧化的進(jìn)水要求。

4)將好氧曝氣池內(nèi)DO溶解氧儀取出，打開底蓋，重新安裝于池體內(nèi)。現(xiàn)DO溶解氧儀已能正常使用，儀器數(shù)據(jù)顯示正常，能準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)好氧曝氣池內(nèi)溶解氧變化，保證污水站正常運(yùn)行。

5)經(jīng)與工程師對(duì)接、核實(shí)、核算后，將原功率為 1.5 KW 的污泥回流泵更改為 2.2 KW，現(xiàn)沉淀池混合液已能順利回流至水解酸化池，實(shí)現(xiàn)外循環(huán)，保證池內(nèi)污泥濃度。

5.3 污水站穩(wěn)定運(yùn)行

1)根據(jù)企業(yè)擬定的污水站進(jìn)水升溫方案，通過(guò)蒸汽加熱，保證進(jìn)水溫度不低于 15 ℃。蒸汽管管徑DN32，垂直布設(shè)于生化調(diào)節(jié)池及好氧曝氣池內(nèi)，蒸汽管道延伸至液面下 1 m 處。當(dāng)溫度降低時(shí)，打開生化調(diào)節(jié)池內(nèi)蒸汽，對(duì)生化段進(jìn)水進(jìn)行升溫；當(dāng)溫度極低，生化段升溫?zé)o法滿足好氧曝氣池水溫要求時(shí)，控制曝氣，同步開啟好氧曝氣池內(nèi)蒸汽，在不損害菌體的情況下對(duì)池內(nèi)污水進(jìn)一步加熱。現(xiàn)生化調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)水升溫效果符合預(yù)期，能夠保證污泥的生物活性，污染物去除效果良好。

2)在原有安裝槳式攪拌機(jī)和框式攪拌機(jī)的基礎(chǔ)上，混凝沉淀池內(nèi)增加曝氣裝置，曝氣管管徑DN16。當(dāng)攪拌機(jī)攪拌效果較差時(shí)，開啟曝氣，保證廢水與溶劑充分混合，不影響混凝沉淀池的穩(wěn)定運(yùn)行。現(xiàn)混凝沉淀效果良好，污染物去除效果符合預(yù)期，去除效率滿足設(shè)計(jì)要求。

3)針對(duì)好氧曝氣池池面出現(xiàn)白色泡沫，對(duì)照水質(zhì)化驗(yàn)臺(tái)賬以及進(jìn)排水?dāng)?shù)據(jù)，排查泡沫原因?yàn)檫M(jìn)水負(fù)荷過(guò)高，生化進(jìn)水酸堿度和進(jìn)水要求不符造成。進(jìn)一步加強(qiáng)生化段進(jìn)水污染物濃度監(jiān)測(cè)，控制進(jìn)水負(fù)荷，生化段進(jìn)水pH控制在6.5～8之間，“A/O”體系正常穩(wěn)定運(yùn)行。

現(xiàn)污水站好氧曝氣池泡沫得到有效控制，進(jìn)水負(fù)荷滿足設(shè)計(jì)要求，不影響生化出水穩(wěn)定性。

6 工程投資及運(yùn)行成本

工程總造價(jià)為373萬(wàn)元，其中土建投資181萬(wàn)元，設(shè)備費(fèi)用162萬(wàn)元，設(shè)備安裝費(fèi)以及工程調(diào)試費(fèi)30萬(wàn)元。

此污水處理工程運(yùn)行成本包括電費(fèi)、藥劑費(fèi)、污泥處置費(fèi)、人工費(fèi)等，共計(jì)16.48元/噸，其中電費(fèi)2.66元/噸，藥劑費(fèi)0.82元/噸，污泥處置費(fèi)7.0元/噸，人工費(fèi)6.0元/噸。

7 結(jié)語(yǔ)

1)某有機(jī)化學(xué)原料制造企業(yè)廢水處理工程采用“芬頓氧化+混凝沉淀+A/O+沉淀”的處理工藝，出水能夠達(dá)到園區(qū)污水處理廠的接管標(biāo)準(zhǔn)要求，該工藝運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

2)芬頓氧化和混凝沉淀工藝可以提高污水的可生化性，并去除廢水中大部分懸浮物，COD和懸浮物的平均去除效率分別為51.7%、64.8%。

3)A/O作為有機(jī)原料制造廢水處理的生化工藝，工藝運(yùn)行穩(wěn)定，污染物去除效率高，COD、氨氮、總磷和懸浮物的平均去除率為67.9%、86.0%、90.1%和48.9%。