穆文华

（山东省环保产业投资发展有限公司， 济南 250000）

工业化的快速发展加剧了生态环境的恶化。 工业园区是国家或地方政府根据经济发展需求， 通过行政手段划定一块区域， 聚集各种生产要素， 在一定空间范围内进行科学整合， 提高工业化的集约程度， 优化功能布局的协作生产区［1］。 工业园区一般需要配套建设污水处理厂， 集中收集处理入园企业排放的污水， 处理达标后排放。 本文介绍了某工业园区配套污水处理厂的设计及运行情况， 以期为同类型工业园区废水处理提供参考。

1 工程概况

某工业园区污水处理厂是当地高新技术产业开发区配套建设的污水处理厂， 主要处理上游印染企业等工业废水及少量生活污水。 该园区企业类型多样， 主要包括印染企业、 热电厂、 生物科技公司、医药公司等， 其中印染企业为园区排水大户， 印染废水占总废水排放量的50% 左右。 来水具有可生化性差、 盐分高、 氯离子浓度高等特点（≥2 000 mg／L）， 属于较难生化处理的废水。 由于上游企业的生产废水预处理后无法直接达标排放， 因此园区配套建设污水处理厂将污水进行集中处理， 设计采用预处理-水解-AO 生化处理-芬顿高级氧化-中和脱气-絮凝沉淀-砂滤-消毒组合工艺， 处理后出水达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A 标准后外排。 本文介绍了该污水处理厂的废水来源、 水质特点、 处理工艺、 主要构筑物及设计参数、 工程运行效果。

2 设计水质及水量

本项目设计处理规模为3 万t／d， 24 h 连续运行， 废水经处理后达到GB 18918—2002 一级A 标准后外排。 设计进出水水质见表1。

表1 设计进出水水质Tab. 1 Design influent and effluent water quality

从设计进水水质来看， B／C 值较低， 可生化性较差； 氮、 磷含量相对较高， 水中悬浮物含量较高。 此外， 园区入驻企业类型多样， 存在后期入驻企业类型变化导致水质波动的风险， 上述因素需在设计时充分考虑。

3 污水处理工艺

3.1 处理工艺选择

对于工业园区废水， 根据上游企业的性质和水质特点， 在污水处理工艺选择上有一定的多样性。目前国内相近的污水项目， 一般采用预处理-生化处理-深度处理的组合工艺。 预处理方法除采用粗、细格栅对进水的悬浮物进行初步去除外， 有些项目会采用水解或臭氧预氧化来增强废水的可生化性。生化处理工艺可采用AO、 AAO、 CASS、 氧化沟、MBR 等； 深度处理工艺可选择混凝沉淀、 BAF、臭氧高级氧化、 芬顿高级氧化等。 如岳利涛等［2］在某工业园区污水处理厂升级改造工程中采用了水解酸化-MBR-臭氧催化氧化组合工艺； 卢珊珊等［3］采用水解酸化-CASS-高效沉淀池-臭氧催化氧化-BAF 工艺处理某化工园区废水， 处理后出水可达到一级A 排放标准； 张云辉［4］在某化工园区污水厂提标改造中采用臭氧氧化-Flopac 生物滤池组合工艺， 处理后出水水质稳定， 达到DB31／ 199—2009 一级排放标准。

本项目印染废水占比较大， 成分复杂， B／C低， 可生化性较差， 故在设计中设置水解池提高废水可生化性［5-6］。 经生化处理后可被生物降解的有机物已基本分解完全， 剩下的难降解有机物需通过高级氧化手段去除， 考虑到臭氧氧化工艺的处理效果受水质波动的影响较大， 芬顿工艺抗冲击能力相对较好， 故选用芬顿高级氧化工艺。 芬顿工艺产泥量较大， 应充分考虑污泥的沉淀及去除， 在芬顿单元后段设置砂滤过滤单元， 可更好地保障出水SS等指标稳定达标。 基于以上分析， 本项目采用预处理-水解-生化处理-芬顿高级氧化-中和脱气-絮凝沉淀-砂滤-消毒组合工艺， 该工艺具有抗冲击及抗水质波动能力强、 处理效果好、 运行稳定、 处理成本相对较低等优点。

3.2 处理工艺流程

该园区废水处理工艺流程如图1 所示。

图1 工艺流程Fig. 1 Process flow

废水经园区污水收集管网进入污水处理厂预处理单元及调节池， 去除大的悬浮物后通过泵提升至水解池。 废水经水解后进入AO 生化池去除有机物及脱氮除磷。 经二沉池泥水分离后， 上清液提升至芬顿氧化塔， 并投加酸、 Fe2＋及H2O2进行反应， 利用芬顿反应产生的·OH 氧化去除难降解有机物［7］，在中和脱气池脱气并调节pH 值后， 废水自流至絮凝沉淀池， 投加聚丙烯酰胺（PAM）形成大颗粒矾花进行泥水分离［8］。 上清液流至连续流砂滤池过滤，进一步去除SS。 最后在接触消毒池投加次氯酸钠进行消毒后达标排放。

二沉池设排泥及污泥回流， 回流污泥至生化池， 以及回流硝酸盐至厌氧池进行脱氮［9］； 剩余污泥通过污泥泵输送至生化污泥浓缩池浓缩； 芬顿后的絮凝沉淀池产生的主要是物化污泥［10］， 该工艺段产生的污泥排入物化污泥浓缩池。 提高污泥含固量后， 通过专用污泥泵打入高压隔膜压滤机进行污泥脱水， 泥饼含水率降至60% 以下后， 由有资质单位外运并进行无害化处置。

3.3 设计特点

本项目设计调节池均匀水质， 减少水质波动对系统的冲击。 设置水解池提高废水可生化性。 选用芬顿高级氧化去除难降解有机物， 芬顿后设置过滤单元保障出水水质。 其中， 水解酸化的机理是利用厌氧微生物的吸附、 降解及胞外酶等作用， 将大分子有机物水解成小分子有机物， 小分子有机物在酸化菌的作用下， 转化成挥发性脂肪酸。 在这一过程中， 不溶性有机物转化为溶解性有机物， 难生物降解的大分子物质转换成易生物降解的小分子物质，从而提高废水的可生化性。 芬顿反应的机理是利用产生的·OH 氧化去除难降解有机物。

4 主要构筑物设计参数及设备配置

（1） 粗格栅及进水泵房。 半地下钢砼结构， 格栅渠平面尺寸为5.30 m × 3.65 m， 有效 水深1.00 m， 1 座2 格， 配回转式粗格栅（栅距15 mm）2 套，皮带输送机1 套； 进水泵房平面尺寸9.00 m×7.00 m， 有效水深3.00 m， 1 座， 配废水提升泵3 台（2用1 备）， Q ＝700 m3／h， H ＝19 m， N ＝55 kW， 含耦合装置； 超声波液位计1 套。 控制方式为手动／远程， 远程时由液位控制。

（2） 细格栅及曝气沉砂池。 地上钢砼结构， 细格 栅 渠 平 面 尺 寸 为11.45 m × 4.00 m， 有 效 水 深1.20 m， 1 座2 格， 配转鼓细格栅（栅距5 mm） 2套； 曝气沉砂池平面尺寸为12.85 m×6.00 m， 有效水深5.00 m， 1 座2 组， 配桁车式吸砂机1 套，砂水分离器（处理量Q ＝17 L／s）1 套， 罗茨鼓风机2 台（1 用1 备）， Q ＝2.99 m3／min， P ＝34.3 kPa， N ＝3 kW。

（3） 调节池。 半地下钢砼结构， 1 座， 平面尺寸为43.20 m×36.80 m， 有效水深5.5 m， HRT 为6.9 h。 配提升泵3 台（2 用1 备）， Q ＝650 m3／h， H ＝16 m， N ＝45 kW， 含耦合装置； 超声波液位计1套。 控制方式为手动／远程， 远程时由液位控制。

（4） 水解池。 地上钢砼结构， 1 座， 分2 组，平面尺寸为45.30 m × 36.6 m， 有效水深5.00 m，HRT 为6.6 h。 配 中 速 潜 水 推 流 器20 台（N ＝3.0 kW）， 在线ORP 仪2 台。 完全混合式， 污泥浓度为4 000 ～6 000 mg／L， 二沉池剩余污泥回流分支路至水解池， 根据污泥浓度不定期补充。

（5） AO 生化池。 地上钢砼结构， 1 座， 分2组。 平面尺寸为61.40 m×50.00 m， 有效水深5.50 m， 污泥浓度为4 000 ～6 000 mg／L， 厌氧区HRT 为3.5 h， 溶解氧质量浓度控制低于0.3 mg／L， 配潜水推流器8 台（N ＝5.0 kW）， 在线ORP 仪2 台； 好氧池HRT 为10 h， BOD5负荷为0.09 kg［BOD5］／（kg［MLSS］·d）， 控制溶解氧质量浓度为2 ～4 mg／L，底部布设微孔曝气盘， 配在线DO 仪2 台， 在线污泥浓度计2 台， 配套离心鼓风机3 台（2 用1 备），Q ＝150 m3／min， P ＝78.5 kPa， N ＝250 kW。 内回流泵， 6 台， Q ＝180 L／s， H ＝0.5 m， N ＝4.0 kW，回流比控制在200%～300%。

（6） 二沉池及污泥回流泵房。 半地上钢砼结构， 二沉池单座直径为32 m， 2 座， 表面负荷q ＝0.78 m3／（m2·h）。 配全桥式周边传动刮泥机2 套；（D ＝32 m， n ＝3 ～4 r／min， N ＝0.75 kW×2）污泥回流泵3 台（2 用1 备）， Q ＝600 m3／h， H ＝15 m， N ＝45 kW 剩余污泥泵2 台（1 用1 备）， Q ＝100 m3／h，H ＝15 m， N ＝7.5 kW。

（7） 芬顿氧化塔。 地上碳钢衬塑结构， 4 组，D ＝3.5 m， H ＝16.2 m， 单塔过水能力为7 500 m3／d。配 循 环 泵4 台（Q ＝500 m3／h， H ＝19 m， N ＝45 kW）， 酸、 Fe2＋、 H2O2加药系统各1 套， 加酸调节pH 值至3 ～4， H2O2及Fe2＋按物质的量比为1 ∶2 ～1 ∶5 投加， 反应时间为30 min。

（8） 中和脱气池。 半地上钢砼结构， 1 座， 分2 组， 平面尺寸为21.40 m × 15.40 m， 有效水深6.00 m， HRT 为1.5 h。 底部布设微孔曝气盘搅拌，石灰投加系统1 套， 回调pH 值至7 左右。

（9） 絮凝沉淀池。 半地上钢砼结构， 1 座， 分2 组。 絮凝区尺寸为21.40 m × 3.75 m， 有效水深6.90 m， 絮凝时间为26.5 min； 沉淀区尺寸为45.10 m×21.40 m， 有效水深4.00 m， 平流式， 表面负荷q ＝1.29 m3／（m2·h）。 配PAM 加药系统1 套， 桁车式刮吸泥机2 套。

（10） 连续流砂滤池。 半地上钢砼结构， 1 座，平面尺寸为13.00 m × 21.50 m， 有效水深5.70 m，HRT 为1.2 h。 配连续流砂滤组器32 套， 单套过滤面积6 m2， 砂床有效高度2 m， 空压机系统1 套。

（11） 消毒池。 半地上钢砼结构， 1 座， 平面尺寸为12.30 m×20.00 m， 有效水深4.00 m， 反应时间为47 min。 配次氯酸钠储罐及加药系统1 套，有效氯投加量为5 mg／L。

5 运行效果

本工程于2019 年竣工验收并投入商业运营，已稳定运行至今， 日均处理规模为2.5 万t／d， 实际进出水水质指标在线检测及水厂化验室测定结果（年平均值）如表2 所示。 由运行数据可知， 实际进水水质比设计进水水质偏低， 该工艺运行效果良好， 可稳定达到一级A 排放标准。

表2 实际进出水水质Tab. 2 Actual influent and effluent water quality

6 技术经济分析

本项目工程投资约1.8 亿元， 吨水处理直接成本约1.95 元（包括电费、 药剂费， 不含人工、 污泥处置费及财务费用等）。

7 结语

（1） 针对某印染工业园区废水， 采用预处理-水解-AO 生化处理-芬顿高级氧化-中和脱气-絮凝沉淀-砂滤-消毒组合工艺， 处理后出水可稳定达到GB 18918—2002 中一级A 标准。

（2） 建议在类似项目设计中设置水解池以提高废水可生化性。 对于印染废水占比较大的污水， 需设置芬顿等高级氧化单元保障出水稳定达到一级A排放标准； 芬顿单元产泥量较大， 应充分考虑污泥的沉淀及去除。 中和脱气池曝气搅拌建议选用可提升式旋流曝气器降低污堵风险， 方便检修。 此外，在芬顿单元后段设置砂滤等过滤单元， 可更好地保障出水SS 等指标稳定达标。