王書彥

(中國恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

1 工程概況

福建省某工業(yè)園區(qū)位于福建省東南端、廈門和汕頭之間，是閩東南經(jīng)濟(jì)區(qū)的重要組成部分，是承接臺灣石化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移、發(fā)展臨港重化工業(yè)的重要區(qū)域。園區(qū)考慮廢水統(tǒng)一收集、集中處理，可大大減少投資，節(jié)約治理費(fèi)用，同時(shí)還可給入園企業(yè)創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境，增加園區(qū)招商引資的競爭力。因此，園區(qū)污水處理廠的建設(shè)顯得十分必要。污水處理廠主要處理園區(qū)內(nèi)的各類企業(yè)產(chǎn)生的間接排放廢水及區(qū)域范圍內(nèi)的生活污水，工程服務(wù)規(guī)劃用地總面積為800公頃，其中一類工業(yè)用地面積約530公頃，二類工用地面積約270公頃。污水處理廠尾水排放建議執(zhí)行GB 31570—2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、GB 31571—2015《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和GB 31572—2015《樹脂工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中直接排放規(guī)定的最嚴(yán)格的濃度限值，通過出口泵站提升后經(jīng)高位井排海。

2 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

2.1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

根據(jù)調(diào)研同類型化工園區(qū)的進(jìn)水水質(zhì)及石化園區(qū)企業(yè)廢水排放特性對進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在園區(qū)建設(shè)初期，入園項(xiàng)目的不確定性很大，對廢水水質(zhì)也很難作準(zhǔn)確預(yù)測。在處理廠設(shè)計(jì)中，通常對進(jìn)水水質(zhì)提出明確要求，大多以GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》三級標(biāo)準(zhǔn)和GB/T 31962—2015《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》水質(zhì)指標(biāo)作為進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)[1-2]。

1)COD值。招標(biāo)書中COD≤500 mg/L，但為了保證進(jìn)入污水廠的污水有合適的生化性，鼓勵(lì)園區(qū)企業(yè)自建污水廠采用非生物處理系統(tǒng)，適當(dāng)放寬進(jìn)水COD濃度，項(xiàng)目污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)水的COD限值建議不大于700 mg/L，企業(yè)污水廠排放水BOD5/CODcr值在0.3以上。

2)BOD5/CODcr值。GB8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中BOD5/CODcr>0.6，而實(shí)際化工廢水中，難降解有機(jī)污染物濃度高，可生化性很差，BOD5/CODcr值一般都達(dá)不到0.3。廢水可生化性考慮不周就會直接影響工藝選擇，從而導(dǎo)致廢水不能達(dá)標(biāo)排放；另外，由于很多化工生產(chǎn)過程使用重金屬催化劑，其化工廢水中往往含有重金屬，高濃度的重金屬對污水生物處理會造成抑制。石化園區(qū)生產(chǎn)企業(yè)原料多為有機(jī)物、油類等，部分有機(jī)物對活性泥有毒害作用，應(yīng)嚴(yán)格管控此類物質(zhì)的排入。

根據(jù)化工園區(qū)污水特性，并結(jié)合項(xiàng)目污水納管要求，可生化性一般的廢水，CODcr指標(biāo)最高控制在1 000 mg/L，此類廢水相對總污水量占比少，暫按占比40%的進(jìn)水量估算；可生化性差的廢水，CODcr指標(biāo)最高控制在500，此類廢水相對要多，暫按占比60%的水進(jìn)量估算。按兩類廢水的占比及廢水指標(biāo)測算，混合后的廢水水質(zhì)見表1。

表1 混合廢水指標(biāo)測算

調(diào)研國內(nèi)其他化工園區(qū)集中污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)，并結(jié)合表1的測算結(jié)果，確定污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)見表2。

2.2 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)

根據(jù)項(xiàng)目《某污水處理廠勘察設(shè)計(jì)招標(biāo)文件》的規(guī)定：污水處理廠尾水排放建議執(zhí)行GB 31570—2015、GB 31571—2015、GB 31572—2015直接排放規(guī)定的最嚴(yán)格的濃度限值。上述3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的對比情況見表3。根據(jù)表3的最嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目設(shè)計(jì)出水水質(zhì)見表4。

表2 污水廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo) mg/L

表3 三個(gè)排放標(biāo)準(zhǔn)的對比 mg/L

表4 污水廠設(shè)計(jì)出水水質(zhì)指標(biāo) mg/L

3 污水處理流程及工程設(shè)計(jì)

一個(gè)完整的污水處理工藝通常包括預(yù)處理系統(tǒng)、生化處理系統(tǒng)、深度處理系統(tǒng)及污泥處理系統(tǒng)[3]。各系統(tǒng)所采用的具體工藝有多種形式，每種形式均各有特點(diǎn)，需結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)和自然地理?xiàng)l件，有針對性地選擇最適合的工藝。

3.1 預(yù)處理系統(tǒng)工藝

污水預(yù)處理的主要目的是去除廢水中可能影響后續(xù)工藝和設(shè)備正常運(yùn)行的污染物，對廢水進(jìn)行水量水質(zhì)調(diào)整，保證后續(xù)處理的順利進(jìn)行。在預(yù)處理段，首先設(shè)置水質(zhì)調(diào)節(jié)池和事故池，盡可能將需要處理的污水進(jìn)行水量、水質(zhì)的調(diào)節(jié)和均化，進(jìn)而采用物理方法去除懸浮物。

3.1.1 工藝選擇

項(xiàng)目進(jìn)水水質(zhì)BOD5≤220 mg/L、CODcr≤700 mg/L，則BOD5/CODcr=0.31，表明污水可生化性一般，采用傳統(tǒng)的活性污泥法使出水達(dá)標(biāo)存在一定難度，因此要通過物化、生化的預(yù)處理方法來提高污水的可生化性。厭氧水解酸化工藝是在兼性菌酶催化下對慢速生物降解有機(jī)物的水解和對快速生物降解有機(jī)物的酸化，并實(shí)現(xiàn)難生物降解有機(jī)物的轉(zhuǎn)化，改變分子結(jié)構(gòu)(開環(huán)、斷鏈、裂解、基團(tuán)取代、還原等)，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)物分子轉(zhuǎn)化成易生物降解的有機(jī)物[4]。實(shí)驗(yàn)證明，經(jīng)過水解酸化后，原水中污染物的數(shù)量和質(zhì)量都會發(fā)生變化，其中溶解性有機(jī)物比例提高一倍，CODcr平均去除率為40%～50%，而懸浮性CODcr去除率更是高達(dá)80%，出水懸浮物的濃度低于50 mg/L；污水可生化性(BOD5/CODcr比值)將明顯提高，這些因素對后續(xù)的生物處理都是非常有利的。

因此，工程選用上流式水解酸化池作為提高可生化性的處理工藝?？紤]工程污水為石油化工廢水，選用溶氣氣浮法去除懸浮物的效率較高，同時(shí)兼具除油功能，技術(shù)成熟、自動化程度高。

3.1.2 工程設(shè)計(jì)

預(yù)處理系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)見表5。

表5 預(yù)處理系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)

3.2 生化處理系統(tǒng)工藝

生化處理系統(tǒng)是整個(gè)污水處理廠的核心處理單元，溶解性污染物大多在此消解，設(shè)計(jì)良好的生化處理系統(tǒng)，可以在很大程度上降低整個(gè)污水廠的能耗[3]。

3.2.1 工藝選擇

目前，應(yīng)用較廣泛的生化處理系統(tǒng)工藝有SBR工藝、氧化溝工藝和多級AO工藝，各工藝特點(diǎn)如下：

1)SBR工藝。工藝運(yùn)行靈活，不易發(fā)生污泥膨脹，沉淀效果好，省去二沉池和污泥污水回流系統(tǒng)，節(jié)約占地；但是其操作復(fù)雜，自動化程度要求較高。

2)氧化溝工藝。具有出水水質(zhì)好、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、除磷脫氮效率高、能耗低、便于自動化控制等優(yōu)點(diǎn)；但是在實(shí)際的運(yùn)行過程中，仍存在污泥膨脹、污泥上浮問題，尤其是當(dāng)廢水中含油量大，整個(gè)系統(tǒng)泥質(zhì)變輕，在操作過程中不能很好地控制其在二沉池的停留時(shí)間，易造成缺氧，產(chǎn)生腐化污泥上浮且污泥沉降性差[5]。

3)多級AO除磷脫氮工藝。是將污水分段進(jìn)入生物池的厭氧區(qū)和多個(gè)缺氧區(qū)，使生物池形成多級AO串聯(lián)，回流污泥全部進(jìn)入生物池前端的厭氧區(qū)，形成高污泥濃度梯度，創(chuàng)造了更適合聚磷菌、硝化菌及反硝化菌生長的環(huán)境，大大增強(qiáng)了除磷脫氮能力[6]。工藝取消了傳統(tǒng)AO工藝中的內(nèi)回流，脫氮效率高，可有效增加活性污泥濃度，而且單位容積的微生物活性較強(qiáng)，對污水水質(zhì)變化、水量變化、水溫變化都具有相當(dāng)?shù)倪m應(yīng)性，處理效果極其穩(wěn)定，在碳源不夠充足的情況下仍可獲得較好的除磷脫氮效果。

綜上所述，多級AO除磷脫氮工藝成熟、運(yùn)行穩(wěn)定、處理效果好，抗沖擊負(fù)荷較強(qiáng)，不易發(fā)生污泥膨脹，啟動靈活，操作管理方便。因此，工程采用多級AO池作為生化段的處理工藝。

3.2.2 工程設(shè)計(jì)

生化處理系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)見表6。

表6 生化處理系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)

3.3 深度處理系統(tǒng)工藝

深度處理是指工業(yè)污水經(jīng)一級、二級處理后，為了進(jìn)一步提高出水水質(zhì)或是為回用處理系統(tǒng)做準(zhǔn)備而進(jìn)一步處理的過程。

3.3.1 工藝選擇

工程采用高效沉淀池+臭氧氧化+BAF工藝進(jìn)行深度處理。

1)高效沉淀池。沉淀池集混凝、絮凝、沉淀和污泥濃縮功能于一體，能有效去除膠體、懸浮物、部分COD污泥回流，不僅可以節(jié)省藥劑投加量，而且絮凝效果好。

2)臭氧氧化。污水經(jīng)過生化處理后，好生化的有機(jī)污染物已基本除去，剩下的均為難生化的長鏈有機(jī)物以及生化本身代謝產(chǎn)生的難降解可溶性微生物產(chǎn)物，對于此類污染物宜采用生化或物化方法改善污水的可生化性。臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，可以氧化分解水中的有毒有害和高穩(wěn)定性有機(jī)物，進(jìn)一步去除COD、嗅味和色度。

3)BAF工藝。BAF作為生物接觸氧化法的一種特殊形式，其核心是濾料。在池中，裝填粒徑較小的新型粒狀、多孔、輕質(zhì)材料作為濾料，濾料浸沒在水中，池底裝有曝氣系統(tǒng)以提供足夠的氧氣，進(jìn)一步去除進(jìn)水有機(jī)物和氨氮。

3.3.2 工程設(shè)計(jì)

深度處理系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)見表7。

3.4 污泥處理設(shè)施

污泥處理設(shè)施的工程設(shè)計(jì)見表8。

表7 深度處理系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)

續(xù)表7

表8 污泥處理設(shè)施的工程設(shè)計(jì)

4 結(jié)論

1)福建省某工業(yè)園區(qū)污水處理廠工程采用預(yù)處理+水解酸化+多級AO+高效沉淀池+臭氧BAF處理工藝，出水水質(zhì)達(dá)到環(huán)評要求，尾水就近排海。

2)工程建成投運(yùn)后，預(yù)測每年可去除CODcr約4 672 t，NH3-N約270.1 t，TN約328.5 t，TP約51.1 t，可顯著改善當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境，具有很高的社會效益和環(huán)境效益。

3)工業(yè)園區(qū)污水處理廠的設(shè)計(jì)，要充分考慮污水來源的特點(diǎn)，從處理方案制定到污水處理的管理運(yùn)營模式都要進(jìn)行積極有效的探索。工程具有一定的代表性，其設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)參數(shù)可供今后類似工程參考借鑒。