工业园区污水处理厂提标改造工程运行效果分析

秦纪伟，陆 华

（1.北京京北职业技术学院，北京 101400；2.国电银河水务股份有限公司，山东 青岛 266033）

某工业园区污水处理厂于2009 年6 月建成并投入运行，其规划设计处理能力为60000m3/d污水，目前一期处理规模为30000m3/d 污水，现实际运行污水量约12000m3/d。其出水指标执行《 城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A 标准。

由于园区内新企业的投产，将有难降解酸洗磷化废水和印染废水引入，势必对现有工艺造成较大冲击，并且当地环保部门还要求进一步提高出水水质，因此该污水处理厂对原处理工艺进行了改造升级，并于2017 年11 月进入调试运行阶段，2018 年2 月后进入稳定运行状态。现将其情况做如下介绍。

1 原有工艺情况

1.1 工艺流程

污水厂原有污水处理工艺流程见图1。该工艺设计处理进水为生活污水和工业废水的混合污水，但实际进水几乎均为工业废水。这些废水主要来自煤化工企业，含有大量难降解和有毒有机物，处理难度大[1]。其设计进出水水质和实际进出水水质的对比见表1 和表2。从表1 可知，实际进水SS 值高于原设计要求；从表2 可见，实际出水COD 略有超标。

图1 原工艺流

表1 实测进水水质和原设计进水水质/（mg·L-1）

1.2 存在的问题

通过对原有工艺自2016 年7 月至2017 年6月的实际运行结果的分析发现，该工艺存在以下几个方面的问题。

1.2.1 进水水质变化较大，可生化性差。

该污水厂24 小时分时段检测的进水COD 值可在380 mg/L 至3200 mg/L 之间波动，进水水质变化大，对生化系统的冲击较大。由表1 可知，2016 年7 月～2017 年6 月的进水BOD5 只有47.8 mg/L～77.5 mg/L，远远低于原设计值300 mg/L，BOD5/COD 在0.11～0.19 之间，表明进水的可生化性很差，属难降解废水。

表2 实测出水水质和原设计出水水质/(mg·L-1)

此外，氧化沟的MLSS 值在9.7～18.1 g/L 之间，MLVSS 值 在 2.3 g/L ～3.8 g/L 之 间，MLVSS/MLSS 值在20%～27%之间，说明活性污泥中有机性固体物质的比例低，污泥活性较差[2]。以上是导致出水COD 值偏高的根本原因。

1.2.2 二沉池出水SS 值偏高。

2016 年7 月～2017 年6 月二沉池出水SS值偏高，月平均值从133 mg/L 到231 mg/L，说明活性污泥没有良好的絮凝性，因此沉降效果差，从而导致出水SS 值偏高[3]。

1.2.3 面临新的挑战。

工业园区因新企业投产将给污水厂新增酸洗磷化废水800 m3/d、印染废水8000 m3/d，从而给污水厂进水水质带来较大变化。

由此可见，原有工艺方案因本身存在一定不足，加上工业园区内相关新企业投产后新增废水的介入以及当地环保部门对出水水质要求的提高，其难以满足污水处理的实际需要，因此必须对原工艺方案进行提标改造。

2 提标改造方案

2.1 进水水质

从表1 可见，该污水厂在2016 年7 月～2017 年6 月期间的进水SS 值均高于原设计值，12 个月中有3 个月的COD 平均值高于原设计值，BOD5、NH3-N 和TP 均低于原设计值。随着污水厂服务范围内新企业的投产，污水厂进水将会陆续增加酸洗磷化废水和印染废水。酸洗磷化废水中的主要污染因子是磷酸盐、Fe2+ 和Z n2+，其中磷酸盐是该类废水处理的难点[4]，其水质执行《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2015）的B 等级排放标准，主要指标见表3。印染废水主要含有浆料、染料、表面活性剂，其具有色度高、碱性大、有机污染物含量高、组成成分复杂、可生化性差等特点，也属于难处理的工业废水之一[5-6]，其水质执行《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-2012）新建企业水污染排放浓度限值间接排放标准，其主要指标见表4。

考虑到酸洗磷化废水和印染废水引入后对进水水质的影响，提标改造方案中的设计进水水质主要指标见表5。由于原实际进水BOD5 只有47.8 mg/L ～77.5 mg/L，印染废水BOD5 ≤50 mg/L，虽然酸洗磷化废水BOD5 ≤350 mg/L，但是新增酸洗磷化废水只有800 m3/d（占提标改造后运行水量的4%），因此将进水BOD5 设计值由原来的300 mg/L 降低至250 mg/L。

表3 酸洗磷化废水水质指标/(mg·L-1，p H 值除外)

表4 印染废水水质指标/(mg·L-1，色度、p H 值除外)

表5 提标改造设计进水水质/(mg·L-1)

2.2 出水水质

依据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级标准的A 标准和当地环保部门的要求，最终确定提标改造后的设计出水水质，其主要污染物指标见表6。

表6 提标改造设计出水水质/(mg·L-1，p H 值除外)

2.3 工艺流程

本着节约成本，避免浪费的原则，尽量充分利用原有构筑物和设施，减少不必要的重复拆改建设，保证原有工程设施同新建工程的合理衔接。提标改造方案保留原有预处理环节，主要对原二级处理、深度处理以及污泥处理环节进行调整，改造后的工艺流程见图2。

图2 改造后水厂工艺流程

此次提标改造方案增设了二沉池至水解酸化池的污泥回流设施，以增加水解酸化池的生物量、提高污水的生物降解率、减小对后续生化池的有机负荷。

由于水厂进水BOD5 浓度较低，水中碳、氮、磷的比例不满足100:5:1 的要求，为保证微生物分解代谢与合成代谢所需的营养物质，促进活性污泥菌胶团的形成，满足生物除碳脱氮的正常进行，需向缺氧池补充碳源（甲醇）[7]，投加量为35～65 mg/L。

提标改造方案考虑在深度处理环节除保留原有的活性砂滤池和臭氧氧化池之外，增设了活性炭滤池，利用活性炭吸附降解水中有机污染物，以确保出水达标。提标改造前污水处理厂日均排泥量为6.6 tDS/d，改造升级后产泥量设计值为13 tDS/d。考虑到新增设备与原有设备的配套问题以及运行管理维护的方便，改造方案确定在污泥处理工段新增同型号的浓缩脱水一体机1 套。

2.4 运行方法与效果

2.4.1 运行方法

为确保运行效果，达到提标改造目标，实际运行中，必须坚持以下原则。

⑴根据进水悬浮物含量，每班需开启曝气沉砂池抽泥泵10～30 分钟，并同时开启提升池内污泥泵将池内泥水混合物送到污泥均质池。

⑵向缺氧池内投加甲醇的量，按每克总氮投加2.5 克甲醇计算。由于生化系统内回流效果较差，安装了搅拌器，以促进回流。

⑶污泥脱水环节所用絮凝剂每到一批新药或更换了药剂型号，都要通过烧杯实验确定其合理投加量。

⑷当活性炭滤池的滤层空隙堵塞或吸附能力下降时，就要反洗或更换滤料。如果要进行加强反洗，可同时打开两台风机或两台反洗水泵，时间控制在3～5 分钟。反洗操作时必须及时查看废水池的液位，及时开启废水泵，以免反洗水溢出。

2.4.2 运行效果

经过试运行发现，本次提标改造后系统运行稳定，出水中COD、NH3-N 的浓度分别满足40 mg/L、2 mg/L 的要求，其他出水指标满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A 标准的要求（见表7），即出水水质完全满足设计要求。

表7 试运行出水水质/(mg·L-1，p H 值除外)

3 工程经济分析

该工程总投资为2400 万元，包括各种建（构）筑物、厂区平面、电气及自动化仪表等相关工程的投资。

运行成本主要包括人工费、药剂费、水电费。其中药剂包括甲醇、聚硅酸硫酸铁、COD 降解剂、脱水PAM 等。各项日均消耗量见表8。

运行期间污水处理厂平均日进污水量12782.5 m3。劳动定员4 人，工资按4000 元/（人﹒月）计算。经测算单位污水处理运营成本为1.2 元/m3，其运行成本较低。

表8 药剂及水电消耗

4 结语

综上可见，文中所提提标改造是一种可行方案，在我国对环境保护各项政策深入推进的大背景下，现有的一些污水处理厂进行提标改造已是当务之急，笔者希望此文能够起到抛砖引玉的作用。