某化工园区废水处理工程设计实例

许 明，刘伟京，涂 勇，蔡伟民，蒋永伟，吴 伟

（1. 江苏省环境科学研究院，江苏 南京 210036；2. 江苏省环境工程重点实验室，江苏 南京 210036；3. 江苏省环境工程咨询中心，江苏 南京 210036；4. 江苏常熟新材料产业园管委会，江苏 常熟 215522）

江苏省太湖流域工业经济较为发达，重污染行业比重大，污染物排放总量远超过环境的承载能力［1-2］。目前，江苏省太湖流域有化工企业近5 000家，年排放化工废水140 M t。化工园区企业排放的废水水质复杂， 具有水质水量变化大、难降解、有毒、盐度高、可生化性差等特点，属典型的有毒有害难降解的工业废水［3-4］。DB 32/T1072—2007《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》［5］中将化工废水的排放指标限值提高至COD≤80 mg/L，ρ（NH3-N）≤5 mg/L，TN≤15 mg/L， TP≤0.5 mg/L，这给化工废水的处理带来极大的挑战。为保证出水稳定达到该排放标准，污水处理厂需采取一系列措施强化其处理效果：1）采用物化处理工艺高效去除特定废水（如含氟废水）中的有毒无机物［6］；2）强化生化处理，尤其是采用厌氧水解降解大分子污染物并破坏发色基团，改善废水的可生化性［7-9］，同时采用强化好氧处理去除有机物和NH3-N［10］；3）以深度处理工艺作为保障措施，进一步处理二级生化出水，提高出水水质［11］。

本工作以太湖流域某氟化工工业园污水处理厂为研究对象，探讨化工园区污水处理厂的稳定达标情况和技术经济指标，以期为化工园区废水的治理提供借鉴。

1 工程概况

1.1 化工园区废水的基本情况

园区污水处理厂进水pH为6～9、COD≤500 mg/L、ρ（氟化物）≤20 mg/L、ρ（NH3-N）≤25 mg/L、TN≤40 mg/L、TP≤4 mg/L、ρ（总盐）≤4 000 mg/L。该化工园区规划面积15.02 km2，已开发8.0 km2。园区重点发展氟化工及相关新材料、精细化工和生物化工等主导产业。在40家接管企业中，氟化工及相关新材料企业18家，占企业总数的45%，排水量约为4 000 m3/d，主要产品为聚四氟乙烯、六氟丙烯、无水氟化氢、二氟一氯甲烷、二氟乙烷、二氟甲烷、二氟一氯乙烷和其他氟系列产品；精细化工企业13家，占企业总数的32.5%，排水量约为3 000 m3/d，主要产品为染料中间体和农药中间体；生物化工企业2家，占企业总数的5%，排水量约为500 m3/d；其他企业7家，占企业总数的17.5%，排水量约为2 500 m3/d。

该化工园区的40家企业均设有预处理设施，其中氟化工及相关新材料企业采用二级或三级物化沉淀工艺，主要去处氟化物和部分难降解物质；精细化工和生物化工企业采用物化预处理—生化处理工艺，主要去除难降解物质、氮和磷；其他企业采用物化处理工艺，去除主要COD和磷。

1.2 污水处理厂的工程概况

根据废水水质的特点及预处理情况，污水处理厂以“分质调节—混凝沉淀—厌氧水解—缺氧生物处理—好氧生物处理”作为主体工艺。废水处理的工艺流程见图1。根据废水水质的不同，将进入污水处理厂的废水分为3类：啤酒厂废水、难降解废水、其他工业废水。采取分质处理的方法进行处理。难降解废水主要表现为水质波动性大、可生化性差和色度高等特点，通过对该企业单独设置污水收集管线，将这部分难降解废水接入2#调节池，充分混合均匀。而其他工业废水由于可生化性一般，可通过3#调节池调节后直接进入混凝沉淀池处理。在混凝沉淀池中加入聚合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）、氯化钙和氢氧化钙，以去除废水中的磷和氟化物。混凝沉淀池出水进入厌氧水解池，改善废水的可生化性，去除部分难降解物质。厌氧水解池出水进入二沉池，进行厌氧污泥和上清液的分离。二沉池出水汇入调节后的啤酒厂废水，采用A/O法进行生化处理，完成污水中有机物、氮、磷等污染物的去除，最终达标排放。

图1 废水处理的工艺流程

1.3 污水处理厂的主要构筑物及设备

污水处理厂的主要构筑物及设备见表1。

2 工程调试

工程调试阶段的运行参数及调试结果见表2。调试启动初期控制进水水量，间歇进水，间歇排水，持续约8 d，厌氧池内的DO约为0，缺氧池内的DO为0.5 mg/L，好氧池内的DO为2.5～3.5 mg/L；调试中后期逐渐增加进水量，直至满负荷运转，调试过程中不进行排泥。经过约43 d的调试，厌氧池的MLSS为8 000～10 000 mg/L；缺氧池的DO约为0.5 mg/L，M LSS=3 500～4 000 mg/L；好氧池的DO为3.0～4.0 mg/L，MLSS=2 500～3 000 mg/L；出水水质稳定。

表1 污水处理厂的主要构筑物及设备

表2 工程调试阶段的运行参数及调试结果

调试初期（a）和调试后期（b）好氧池中的活性污泥形态见图2。由图2a可见，调试初期污泥结构松散。优势微型动物由起初的鞭毛虫和变形虫逐步过渡为草履虫和漫游虫等游动型纤毛虫，最后以钟虫为主。由图2b可见，在调试后期还有少量后生动物轮虫出现。以上结果表明，曝气池活性污泥已培养驯化成功。化工废水的水质、水量波动较大，连续进水驯化时，控制驯化节奏和时间尤为关键。逐步增加系统进水水量时，应加强运行监控、水质监测以及微生物镜检。调试过程中曾出现一次冲击，调试人员采取投加粉末活性炭和增加曝气池DO的方式，使系统较快恢复。

图2 好氧池调试初期（a）和调试后期（b）的污泥形态

3 运行效果及技术经济分析

3.1 运行效果

该工程于2011年6月底竣工经过近43 d的运行，系统运行稳定。废水处理结果见表3。由表3可见：出水COD为35 mg/L，TN=5.2 mg/L，ρ（NH3-N）=3.1 mg/L，TP=0.15 mg/L，均达到DB 32/T1072—2007《太湖地区城镇污水处理厂级重点行业废水排放限值》中的排放标准；COD，TN，NH3-N，TP的去除率分别为91.1%，67.1%，70.5%，89.3%。

表3 废水处理结果

3.2 经济分析及环境效益

该工程设计规模1.0×104m3/d，工程总投资约5 000 万元。直接运行费用1.50 元/ m3。工程实施后，每年减少COD，TN，NH3-N，TP的排放分别约为1 324.6，38.69，11.05，4.56 t，大幅改善了区域的水环境质量。

4 结论

a）采用“分质调节—混凝沉淀—厌氧水解—缺氧生物处理—好氧生物处理”工艺处理以氟化工和精细化工废水为主的工业废水，出水符合DB 32/T1072—2007《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》的要求，COD，TN，NH3-N，TP的去除率分别为91.1%，67.1%，70.5%，89.3%。

b）工程设计规模1.0×104m3/d，工程总投资约5 000 万元，直接运行费用1.50 元/m3。每年减少COD，TN，NH3-N，TP的排放分别约1 324.6，38.69，11.05，4.56 t。明显改善了区域水环境，为太湖流域污染的治理提供技术支撑。

c）化工废水的水质、水量波动较大，调试中需加强对相应水质的监测和微生物镜检，通过投加粉末活性炭可增加污泥浓度，改善沉降性能，使得调试过程顺利进行。

［1］ 杨旸，陆朝阳，凌洪吉，等.太湖流域工业废水为主的污水厂提标改造工程调研［J］. 中国给水排水，2010，26（14）：42-46.

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