李飛飛, 張 祥, 雷 敏, 龐 婭

（1.山西清澤陽光環(huán)?？萍加邢薰?山西 太原 030024；2.長沙學院,湖南 長沙 410003）

山西某經(jīng)濟開發(fā)區(qū),主要是以煤焦、化工、冶煉、機械鑄造和建材為特色的符合工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū),開發(fā)區(qū)80余家企業(yè),其中較大型企業(yè)共計35個。該開發(fā)區(qū)涉及產(chǎn)業(yè)門類較多,主要為煤焦、化工、機械加工、材料加工、鑄造、玻璃加工、建材、電力和農(nóng)副產(chǎn)品加工。產(chǎn)生的廢水成分復(fù)雜、含鹽量高,具有難生物降解的特性［1］。經(jīng)預(yù)處理的廢水進入此污水處理廠后,廢水中剩余的有機物大部分難以生化降解,COD和氨氮更高,BOD會比常規(guī)污水更低［2］?？紤]水量比較大,本著節(jié)能減排的原則,建設(shè)規(guī)劃部分出水處理到滿足回用水要求后回用。納濾產(chǎn)水主要流向附近電廠等企業(yè),作為企業(yè)脫鹽水制備系統(tǒng)的原水；濃水經(jīng)處理后可回用至附近企業(yè),用于洗煤水等對水質(zhì)要求不高的用途。本項目污水排放口設(shè)置于某河流,出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB 18918－2002）》中的一級A標準。

1 設(shè)計進、出水水質(zhì)

目前,開發(fā)區(qū)排污量約5.3×104t/d,主要廢水來源為煤化工廢水,部分企業(yè)排放的生產(chǎn)廢水COD、氨氮等污染物濃度很高、可生化性較差。部分企業(yè)排水含脫鹽水站和循環(huán)冷卻水排污水,預(yù)計污水廠進水中將含有一定量的鹽分。

建設(shè)規(guī)模：7×104t/d,主要處理對象為園區(qū)工業(yè)廢水及各企業(yè)及生活區(qū)排放的生活污水。

該污水處理廠出水部分處理到滿足回用要求后回用為附近電廠等企業(yè)鍋爐補給水的原水；其余尾水到達標排放,出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918－2002）一級 A 標準［3－4］。

設(shè)計進出水水質(zhì)對照如第163頁表1所示。根據(jù)進、出水水質(zhì)比較,該污水處理廠排放水處理工藝以去除有機物為主,同時具有脫氮的功能；而回用水處理工藝以軟化脫鹽為主。

2 工藝流程的選擇

2.1 園區(qū)污水的水質(zhì)特性

2.1.1 污水的可生化特性

園區(qū)污水 BOD5/CODcr＝0.3。由于 BOD5/CODcr＜0.35,表明園區(qū)污水的可生化性較差,生化處理難度較大。廢水來源含有大量焦化廢水,這些水經(jīng)過園區(qū)各企業(yè)的預(yù)處理系統(tǒng)處理之后,大部分可生化降解的有機物都已經(jīng)被降解,廢水中所剩有機物有很大一部分為難降解有機物。為達到出水標準,必須盡可能提高廢水的可生化性,并且采用混凝沉淀等物化方法進行預(yù)處理和后處理,才能夠?qū)崿F(xiàn)難降解有機物去除目標。

2.1.2 污水的反硝化特性

園區(qū)污水BOD5/ρ（TN）＝150/100＝1.5。由于BOD5/ρ（TN）＜3.0,故表明污水的碳源不能滿足反硝化需求,需要外加碳源。

表1 設(shè)計進、出水水質(zhì) mg/L

2.2 工藝流程

廢水經(jīng)園區(qū)排水管網(wǎng)輸送重力自流入污水廠進水泵房,進水泵前設(shè)粗格柵。進水泵提升后廢水經(jīng)過細格柵進入調(diào)節(jié)池,調(diào)節(jié)水質(zhì)水量。調(diào)節(jié)池出水通過泵送入反應(yīng)沉淀氣浮池預(yù)處理,去除部分SS、油分及難降解有機物。出水進入生化池,依次經(jīng)過水解酸化、缺氧、好氧處理。在水解酸化段,大分子有機物被分解成小分子,廢水的可生化性提高,再經(jīng)過脫氮并去除可降解有機物,然后經(jīng)二沉池沉淀。生化出水經(jīng)過循環(huán)澄清池反應(yīng)沉淀去除SS和磷,最后采用超濾＋納濾雙膜法軟化除鹽,以滿足回用要求?；赜盟飨蜾撹F廠、熱電廠及其他有用水的企業(yè),作為回用水制備系統(tǒng)原水。

超濾＋納濾雙膜法的設(shè)計回收率為80%。占污水總量20%的濃水由于富集了較高濃度的難生化降解有機物,采用fenton法氧化去除難生化降解COD后,經(jīng)過沉淀池＋循環(huán)澄清池（投加粉末活性炭去除剩余微量COD）＋浸沒式超濾處理后,達到出水標準。尾水經(jīng)白石南河最終排放入汾河。

廢水處理工藝流程及水量平衡如圖1所示。

圖1 處理工藝流程及水量平衡圖

二沉池排放剩余污泥和沉淀池排放化學污泥在儲泥池混合,采用機械濃縮＋板框脫水機脫水至含水率低于60%后外運,進附近電廠摻燒處置。

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)

3.1 調(diào)節(jié)池和事故池

調(diào)節(jié)池與事故池合建。調(diào)節(jié)池用于調(diào)節(jié)進水水量與水質(zhì),保障后續(xù)處理系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行。同時,使后續(xù)構(gòu)筑物可按平均時流量進行設(shè)計,利于縮小投資規(guī)模。事故池用于在企業(yè)因種種事故排放出超過設(shè)計負荷的廢水時,暫時儲存事故廢水,并通過提升泵緩緩送入廢水處理系統(tǒng),以免對系統(tǒng)造成過大的沖擊負荷。調(diào)節(jié)池設(shè)置2格,總停留時間按12h設(shè)計；事故池設(shè)1格,停留時間按6h設(shè)計。

總體布置：設(shè)置1座,平面尺寸為46.0m×149.0m,有效水深8m。其中,調(diào)節(jié)池2格,單格尺寸49.0m×45.0m×8.5m,有效容積35 280m3；事故池1格,尺寸49.0m×45.0m×8.5m,有效容積17 640m3。調(diào)節(jié)池和事故池前端設(shè)細格柵。

3.2 反應(yīng)沉淀氣浮池

反應(yīng)沉淀氣浮池集破乳、混凝、絮凝、pH調(diào)節(jié)、氣浮、沉淀等功能于一體。反應(yīng)段投加硫酸亞鐵、氫氧化鈉和絮凝劑。硫酸亞鐵作為混凝劑的同時,還可沉淀廢水中的硫化物?；炷跄磻?yīng)需在中性條件下進行,由于投加了鐵鹽,廢水可能呈現(xiàn)弱酸性,需投加氫氧化鈉中和。

總體布置：設(shè)置4座,氣浮池尺寸27.0m×17.5m×6.0m,帶泥斗,采用重力排泥排渣,每座分4組并聯(lián)運行；每座氣浮池附設(shè)污泥池1座（尺寸6.6m×6.6m×3.5m）,設(shè)備區(qū)1座（鋼結(jié)構(gòu)雨棚,20.5m×6.6m×6.0m）。

3.3 生化池

生化池含水解酸化段、缺氧段和好氧段。

總體布置：設(shè)置2座,水解酸化池、缺氧池、好氧池合建,共2座,每座分2個系列。單座總尺寸202.0m×73.0m×8.5m。

水解酸化池采用完全混合的氧化溝型式,提高抗沖擊負荷能力,每座分成2格,有效水深8m,水力停留時間24h。缺氧池每座分成2格,有效水深8m,水力停留時間11h。好氧池每座分成2格,有效水深7m,水力停留時間38h。

混合液回流比5∶1,污泥回流比1∶1,混合液質(zhì)量濃度4gMLSS/L。

3.4 循環(huán)澄清池

總體布置：設(shè)置3座,循環(huán)澄清池包含反應(yīng)區(qū)和斜板沉淀區(qū)。單座總平面尺寸為25.2m×18.9m,有效水深5.0m。

加藥區(qū)內(nèi)添加粉末活性炭、混凝劑和PAM,用于進一步去除COD和SS。

3.5 Fenton反應(yīng)器

設(shè)計規(guī)模：用于去除雙膜系統(tǒng)排放的濃水中的COD,濃水水量14 000m3/d。

總體布置：設(shè)3組fenton反應(yīng)器,并聯(lián)運行。

3.6 加藥間

總體布置：設(shè)置加藥間1座,含干粉藥劑加藥間、液體藥劑加藥間、藥劑儲存間、值班室等。加藥間1層,建筑平面尺寸18m×42m,層高8m。內(nèi)設(shè)鋼砼結(jié)構(gòu)硫酸亞鐵配藥池1座,分2格,總尺寸4.6m×8.9m×4.5m。

其中包括雙氧水（fenton反應(yīng)用）、氫氧化鈉（反應(yīng)沉淀氣浮池、生化池和fenton反應(yīng)用）、濃硫酸的儲罐（fenton反應(yīng)用）、PAC（循環(huán)澄清池用）、硫酸亞鐵（反應(yīng)沉淀氣浮池和fenton反應(yīng)用）、PAM（反應(yīng)沉淀氣浮池、循環(huán)澄清池和fenton反應(yīng)用）、磷酸鹽（生化池用）及粉末活性炭（生化池用）的溶解配制裝置及投加設(shè)備。

3.7 濃水循環(huán)澄清池

總體布置：按總規(guī)模1.4×104m3/d設(shè)計。循環(huán)澄清池包含反應(yīng)區(qū)和斜板沉淀區(qū),總平面尺寸為25.2m×18.9m,有效水深5.0m。

加藥區(qū)內(nèi)添加粉末活性炭、混凝劑和PAM,用于進一步去除COD和SS。

3.8 儲泥池

設(shè)計規(guī)模：儲泥池設(shè)置1座。生化池的剩余污泥通過剩余污泥泵排入儲泥池,反應(yīng)沉淀池及fenton反應(yīng)沉淀池產(chǎn)生的化學污泥也通過污泥泵排入儲泥池。儲泥池內(nèi)的上清液通過上清液管排入廠內(nèi)污水管,流入進水泵房格柵井。

總體布置：儲泥池分2格,平面總尺寸32.0m×16.5m,每格凈尺寸為15.0m×15.0m,有效水深4m,總有效池容積1 800m3,停留時間約12h。池內(nèi)設(shè)潛水攪拌機,防止污泥沉積。

4 工程效益

本工程項目是一項水環(huán)境治理的系統(tǒng)工程,項目的實施對改善園區(qū)及周邊地區(qū)的環(huán)境、實現(xiàn)地方經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。

本工程的實施對緩解黃河流域水環(huán)境污染狀況有積極的促進作用。作為一項重要的環(huán)保工程,本工程的建設(shè)將有效地改善經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的環(huán)境條件,對改善居民生活條件和居民健康水平有十分重要的作用。

經(jīng)計算,該工程的實施,每年將減少向黃河流域排放污染物如下：一期,COD總量為11 242t/a、BOD5為3 577t/a、SS為9 965t/a、氨氮為1 022t/a、總磷為192t/a；二期,COD總量為22 630t/a、BOD5為7 665t/a、SS為18 433t/a、氨氮為2 044t/a、總磷為411t/a。

5 結(jié)論

山西某經(jīng)濟開發(fā)區(qū)主要聚集了煤化工、機械加工等行業(yè),產(chǎn)生的廢水水量大、水質(zhì)水量變化大、難生物降解、含有一定的鹽度。建設(shè)規(guī)模為7×104t/d時,采用氣浮＋水解酸化＋A/O組合工藝。本著節(jié)能減排原則,部分出水經(jīng)超濾＋納濾雙膜法軟化除鹽后,回用為附近電廠等企業(yè)鍋爐補給水的原水。經(jīng)過近一年的運行,通過對各COD、BOD、氨氮等指標的測定,發(fā)現(xiàn)運行效果良好,出水水質(zhì)達到排放標準和回用標準,部分處理出水回用作鍋爐補給水原水,提高了水資源利用率,大大減少了工業(yè)區(qū)的用水量,實現(xiàn)了水資源的循環(huán)利用,削減了該經(jīng)濟開發(fā)區(qū)對黃河流域的污染。

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