山東某化學(xué)工業(yè)園區(qū)以氯堿化工及下游產(chǎn)品生產(chǎn)為主。生產(chǎn)企業(yè)的廢水經(jīng)預(yù)處理后達(dá)到納管要求排入園區(qū)污水處理廠進(jìn)行深度處理，由于該園區(qū)廢水污染物復(fù)雜，水質(zhì)波動(dòng)沖擊負(fù)荷大，除含有硫化物、氯化物、氯乙烯外[1]，還含有氯化苯、環(huán)己酮、PVC糊樹(shù)脂等難降解有機(jī)物，采用一般的物理、化學(xué)、生物法去除效果不理想，難以達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)要求，故根據(jù)廢水特點(diǎn)，采用細(xì)格柵—調(diào)節(jié)池—連續(xù)流砂濾—O3—ABAF—UV/H2O2工藝，使出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　1 進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

　　該工程設(shè)計(jì)處理量為10 000 m3/d，24 h運(yùn)行，主要設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。

　　2 廢水處理工藝流程及說(shuō)明

　　2.1 廢水處理工藝流程

　　綜合調(diào)研情況和實(shí)驗(yàn)室小試結(jié)果，確定以細(xì)格柵—調(diào)節(jié)池—連續(xù)流砂濾—O3—ABAF—UV/H2O2工藝處理廢水，工藝流程見(jiàn)圖1。

 圖1 工藝流程

　　該污水處理廠主要處理化工廠廢水，B/C比較低，生化性差，若單獨(dú)采用物理化學(xué)方法去除污染物成本極高;若單獨(dú)采用常規(guī)生物方法處理，則難以達(dá)到出水要求。

　　(1)廢水經(jīng)細(xì)格柵去除懸浮物后由潛污泵打至調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池中進(jìn)行均質(zhì)、混合，適當(dāng)調(diào)節(jié)pH后經(jīng)立式泵提升至活性砂濾池、臭氧接觸池，經(jīng)臭氧氧化的廢水用泵提升至硝化濾池和反硝化濾池進(jìn)行生物處理，隨后溢流通過(guò)紫外消毒設(shè)備(備用保險(xiǎn)工序)進(jìn)入穩(wěn)定池達(dá)標(biāo)排放。

　　(2)污泥部分：污泥主要來(lái)自活性砂濾池和硝化、反硝化生物濾池的反沖廢水，經(jīng)污泥泵打入污泥濃縮池濃縮后進(jìn)入儲(chǔ)泥池，儲(chǔ)泥池內(nèi)污泥積存到一定量后，開(kāi)啟板框壓濾機(jī)脫水，外運(yùn)焚燒。

　　(3)空氣部分：連續(xù)砂濾采用空壓機(jī)供氣，實(shí)現(xiàn)氣提功能。硝化濾池工藝曝氣由獨(dú)立羅茨風(fēng)機(jī)提供，反沖洗由單獨(dú)羅茨風(fēng)機(jī)完成，同型號(hào)羅茨風(fēng)機(jī)全部有備用設(shè)備。

　　(4)加藥部分：水質(zhì)不穩(wěn)時(shí)根據(jù)pH變化向調(diào)節(jié)池加入少量的酸或堿;反硝化池中加入碳源，后根據(jù)實(shí)際情況改為加堿，以穩(wěn)定水體堿度;脫泥系統(tǒng)加入FeCl3和CaO。

　　(5)儀表及自控：主要安裝有pH、SS、COD、氨氮、硝基氮、ORP、DO、Cl-、溫度、流量等在線儀表;現(xiàn)場(chǎng)儀表及設(shè)備運(yùn)行情況通過(guò)PLC上傳中央控制室上位計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行集中管理和控制。

　　2.2 工藝說(shuō)明及主要設(shè)計(jì)參數(shù)

　　(1)格柵井及進(jìn)水泵房。細(xì)格柵井與進(jìn)水泵房合建，共1座。格柵井內(nèi)設(shè)置1道網(wǎng)板式階梯細(xì)格柵，柵距3 mm，材質(zhì)為316L。泵房?jī)?nèi)設(shè)置3臺(tái)潛水離心泵，提升水至調(diào)節(jié)池，單泵流量270 m3/h，2用1備，1臺(tái)變頻。

　　(2)調(diào)節(jié)池。用于接納細(xì)格柵來(lái)水，對(duì)進(jìn)廠污水進(jìn)行水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)，減少因前方企業(yè)不達(dá)標(biāo)排放或事故排放導(dǎo)致的水質(zhì)超標(biāo)和水量波動(dòng)。半地上式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)置3臺(tái)泵，2用1備，單泵流量270 m3/h;調(diào)節(jié)池內(nèi)水位低時(shí)，開(kāi)啟泵將調(diào)節(jié)池內(nèi)水泵送至砂濾池。

　　(3)事故池。接納前方企業(yè)事故排放來(lái)水，與調(diào)節(jié)池合建。半地上式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)置2臺(tái)泵，1用1備，單泵流量50 m3/h。

　　(4)連續(xù)流砂濾池。主要功能去除進(jìn)水中的懸浮物，減小臭氧消耗量。1座，分2組，過(guò)濾面積6.25 m2。

　　(5)臭氧接觸池。對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，降解難降解有機(jī)物，1座(分2格)。

　　(6)硝化、反硝化濾池。硝化濾池去除污水中 BOD5、NH3-N，1座4格(與反硝化濾池合建)，濾料高度4 m，BOD5容積負(fù)荷為1.875 kg/(m3·d)，硝化容積負(fù)荷(氨氮)為0.500 kg/(m3·d)。反硝化濾池去除污水中硝態(tài)氮及SS，1座4格(與反硝化濾池合建)，濾料高度2.5 m，反硝化容積負(fù)荷(NO3--N)為0.188 kg/(m3·d)。

　　(7)UV/H2O2紫外消毒車間。此車間具有2個(gè)功能，一是對(duì)濾池出水進(jìn)行消毒，二是在濾池出水COD超標(biāo)時(shí)投加H2O2，確保濾池出水COD達(dá)標(biāo)排放。采用6套中壓管道式紫外消毒反應(yīng)器，每2套串聯(lián)。共72支燈管，單支燈管功率3 kW。

　　(8)污泥濃縮池。接納調(diào)節(jié)池的排泥、連續(xù)流砂濾池洗砂水和生物濾池反沖廢水的排泥進(jìn)行二次濃縮，達(dá)到進(jìn)壓濾機(jī)所需污泥濃度。

　　(9)污泥儲(chǔ)存池。接收污泥濃縮池內(nèi)污泥，進(jìn)行污泥儲(chǔ)存。

　　(10)脫水車間。設(shè)板框脫水機(jī)1臺(tái)，處理絕干污泥1.6 t/d。FeCl3儲(chǔ)存投加，石灰儲(chǔ)存。

　　各構(gòu)筑物尺寸見(jiàn)表2。

　　3 調(diào)試和運(yùn)行

　　3.1 臭氧反應(yīng)池的調(diào)試

　　臭氧段主要利用O3在水中分解產(chǎn)生中間產(chǎn)物羥基自由基(·OH)，·OH具有極強(qiáng)氧化性，可與水中多種有機(jī)污染物反應(yīng)，提高可生化性。調(diào)試開(kāi)始，筆者根據(jù)小試結(jié)果(COD去除率在30%~40%)及實(shí)際來(lái)水情況(COD約100 mg/L)確定進(jìn)水量手動(dòng)控制在170~200 m3/h，O3投加質(zhì)量濃度為80 mg/L，投加量為12 kg/h。從3 d的運(yùn)行情況看，COD 去除率好于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，主要原因是進(jìn)水量達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)模，臭氧在池內(nèi)反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，批量運(yùn)行利用率高等。后降低臭氧投加量為60 mg/L，去除率基本在30%左右，可達(dá)到后續(xù)工藝要求(見(jiàn)表3)。

　　經(jīng)過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)pH對(duì)COD去除率的影響也較明顯，資料顯示pH的升高能夠促進(jìn)O3的分解，增加體系中的·OH濃度，加快有機(jī)物的氧化分解，使很多具有毒性的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為低毒或無(wú)毒狀態(tài)，最終導(dǎo)致廢水的生物毒性顯著下降[2]。分析前期數(shù)據(jù)，同時(shí)兼顧后續(xù)ABAF的好氧微生物活性，認(rèn)為pH在6.5~8.5較為適宜[3]，確定進(jìn)水pH控制在7.5~8.5，進(jìn)一步穩(wěn)定了出水水質(zhì)。

　　3.2 ABAF池的調(diào)試

　　ABAF池的調(diào)試主要是活性污泥的培養(yǎng)、馴化工作。鑒于來(lái)水復(fù)雜、變化頻繁的特點(diǎn)及水量不足5 000 m3/d的現(xiàn)狀，決定采用直接培養(yǎng)方法。從5月5日開(kāi)始每天分階段少量進(jìn)水進(jìn)行悶曝，控制DO在2.5~4 mg/L，5 d后進(jìn)行鏡檢并測(cè)定COD，無(wú)明顯變化。5月17日開(kāi)始投加工業(yè)葡萄糖，經(jīng)過(guò)1個(gè)月的培養(yǎng)，濾池內(nèi)開(kāi)始有輪蟲(chóng)、尖毛蟲(chóng)出現(xiàn)，標(biāo)志污泥已成熟[4]。從6月22日開(kāi)始COD 去除率基本保持在 70%左右，出水COD在30 mg/L上下。

　　整個(gè)過(guò)程無(wú)法去除氨氮，且氨氮有升高現(xiàn)象。分析原因可能為來(lái)水有機(jī)氮含量較高，經(jīng)氨化反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為氨氮[5]。為使出水達(dá)標(biāo)購(gòu)置了硝化菌種，經(jīng)過(guò)篩選后選用北方某廠家菌劑，氨氮去除率可達(dá)到20%~50%。從硝化反應(yīng)的物料平衡入手，分析可能影響的因素，發(fā)現(xiàn)進(jìn)水堿度偏低且堿度不穩(wěn)，理論上1 g氨氮氧化為硝酸鹽需消耗約7.07 g重碳酸鹽(以碳酸鈣計(jì))堿度[6] ，于是增加了加堿的自動(dòng)裝置，通過(guò)加入碳酸氫鈉來(lái)調(diào)整水中堿度。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的摸索，發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)這種進(jìn)水水質(zhì)堿度應(yīng)為理論消耗量的1.3倍以上;硝化反應(yīng)后堿度應(yīng)保持不低于70 mg/L時(shí)，方可保證硝化反應(yīng)較完全。后考慮到硝化菌生長(zhǎng)周期慢、世代期長(zhǎng)的特點(diǎn)，減少了硝化池反沖洗次數(shù)，提高了處理效果的穩(wěn)定性。

　　隨著園區(qū)企業(yè)逐漸運(yùn)行正常，生產(chǎn)規(guī)模加大，處理水量逐步提高到7 000 m3/d以上，進(jìn)水水質(zhì)也相對(duì)趨于穩(wěn)定，未對(duì)出水造成影響。因前面工序都達(dá)到單段設(shè)計(jì)要求，UV/H2O2工序只開(kāi)啟了紫外線作消毒使用。

　　3.3 運(yùn)行階段

　　經(jīng)過(guò)4個(gè)多月的調(diào)試水量逐漸增加，又經(jīng)過(guò)近2個(gè)月的運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)可達(dá)到設(shè)計(jì)要求，COD <50 mg/L、氨氮<5 mg/L。 COD、氨氮的去除率變化情況如圖2、圖3所示。

 圖2 進(jìn)、出水COD及去除率變化情況

 
圖3 進(jìn)、出水氨氮及去除率變化情況

　　由圖2、圖3可以看出，該系統(tǒng)對(duì)氯堿化工廢水有良好的處理效果，COD去除率為73.2%，氨氮去除率為84.6%，且進(jìn)水出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，出水水質(zhì)波動(dòng)不大，說(shuō)明該系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)。環(huán)保驗(yàn)收監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

　　4 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

　　該工程占地10 000 m2，構(gòu)筑物占地3 600 m2，總投資約7 600萬(wàn)元，系統(tǒng)運(yùn)行的主要成本是電費(fèi)、藥劑費(fèi)、人工費(fèi)。與預(yù)計(jì)值相比，噸水電費(fèi)1.69元，降低0.32元，液氧費(fèi)0.86元，降低0.29元，增加小蘇打費(fèi)用 0.16元，人工費(fèi)為0.24元，與預(yù)計(jì)持平，檢修費(fèi)0.28元，略低于預(yù)計(jì)值0.32元，UV/H2O2工序只啟用了消毒功能，H2O2基本沒(méi)有加入，減少0.15元，運(yùn)行初期污泥產(chǎn)生量較少，暫不考慮。不計(jì)折舊、污泥處理及財(cái)務(wù)費(fèi)用，綜合計(jì)算實(shí)際噸水處理成本為3.23元，比預(yù)計(jì)成本低0.6元。具體參見(jiàn)http://wlmqsb.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　5 小結(jié)

　　運(yùn)行結(jié)果表明，只要嚴(yán)格監(jiān)測(cè)進(jìn)水指標(biāo)，及時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，出水各項(xiàng)指標(biāo)均能穩(wěn)定達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，出水清澈，水質(zhì)良好，借助企業(yè)廢水水溫的相對(duì)穩(wěn)定性，出水指示池中的各色魚(yú)種常年自由游弋。采用連續(xù)流砂濾+O3+ABAF+UV/H2O2工藝處理化工廢水，效果顯著，切實(shí)可行，為難降解、生化性差的化工廢水處理提供了一種思路。