某工业园区皮革废水深度处理工程设计实例

2021-09-07蒋佩娟宇丰方降龙杨阳傅前君

工业用水与废水 2021年4期

蒋佩娟，宇丰，方降龙，杨阳，傅前君

（1.安徽环境科技集团股份有限公司，合肥 230088； 2.安徽省城乡规划设计研究院，合肥 230041）

皮革废水主要来自鞣前准备、鞣制和其他湿加工工段［1］，具有水量波动大、成分复杂、盐度高、有机物浓度高、氨氮浓度高、悬浮物浓度高，含硫化物和重金属离子等特点［2］。采用物化、生化相结合的工艺进行预处理，但出水中仍有较多难生物降解的有机污染物，深度处理的难度仍然较大［3-4］。

本工程针对某工业园区经企业内部生化处理后的皮革废水进行深度处理设计，采用预处理－水解酸化－两级生化系统－气浮－臭氧氧化-曝气生物滤池－反硝化深床滤池组合工艺，处理后出水水质达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A 标准。

1 工程概况

某工业园区污水处理厂进水为皮革生产企业预处理后的生产废水，其中2 500 m3／d 为某皮革集团污水处理厂生化出水， 7 000 m3／d 为拟建某皮革公司出水，经园区污水处理厂处理达到GB 18918—2002 一级A 标准后外排。

2 设计规模及进出水水质

2.1 设计规模

园区现有企业和拟建企业生产废水将达到9 500 m3／d，污水处理站设计规模确定为10 000 m3／d。

2.2 设计进出水水质

某皮革集团污水处理厂2 500 m3／d 生化出水已达到GB 30486—2013《制革及皮毛加工工业水污染物排放标准》中表2 的要求；针对拟建某皮革公司7 000 m3／d 污水，企业内部建设废水预处理设施，将其处理达到GB／T 31962—2015《污水排入城市下水道水质标准》中的B 标准后接入园区污水处理厂。综合考虑两厂排放指标限值，经加权平均计算，预留一定的空间，确定本工程设计进水水质。工业园区污水处理厂排放标准执行GB 18918—2002 中一级A 标准。具体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

3 废水处理工艺

3.1 废水处理工艺选择

各皮革企业生产工艺、污水预处理工艺不同，皮革生化出水水质差别较大，有较多难生物降解有机物、较高浓度硫化物和氯化物等毒性物质，可生化性较差，深度处理难度较大［3-5］， COD、 NH3－N、TN 的深度去除是本工程难点所在。该类废水多采用预处理－生化处理－深度处理工艺［1-6］。

本工程预处理系统采用细格栅去除生化出水中细小漂浮物，设置调节池对水质水量进行调节，同时根据《制革及毛皮加工废水治理工程技术规范》的要求，设置事故池进行事故应急。考虑废水可生化性较差，设置前置水解酸化工艺，利用兼性菌将废水中大分子和难生物降解有机物降解为易生物降解的小分子有机物，提高废水可生化性及后续去除效率。皮革废水成分复杂，且本项目设计出水水质中对NH3-N、 TN 浓度要求较高，为确保出水达标，选用硝化和反硝化能力强，运行高效、稳定的生化处理系统；结合相关工程案例［1，7-8］， A／O 工艺处理效果稳定，操作运维简便，应用普遍。根据本工程特点，拟采用A／O 工艺，分别设置一级A／A／O 生化池、二级A／O 生化池，在二级A／O 生化池后端设置二沉池，省去中沉池，有效节省工程投资。

由于皮革废水经过物化、生化处理，可生化性很差，废水中难降解污染物较多，为满足设计出水水质要求，深度处理系统需采用强化工艺，本工程先采用气浮工艺去除废水中细小悬浮物，同时通过投加除磷药剂进行化学除磷，后续采用臭氧氧化［9－11］、曝气生物滤池［12］组合工艺去除污水中难降解污染物；为确保TN 达标，本工程设置反硝化深床滤池工艺，去除废水中TN、 SS 等污染物，确保出水稳定达标排放。

3.2 废水处理工艺流程

废水处理工艺流程如图1 所示。

图1 废水处理工艺流程Fig. 1 Process flow of wastewater treatment

两厂出水进入细格栅及进水泵房，经提升后进入调节池进行水量水质的调节，通过搅拌防止池内悬浮物沉积；事故时进水切换至事故池，待来水正常时通过事故提升泵小流量泵回调节池，以避免对系统造成冲击；调节池出水提升进入水解酸化池，通过兼性菌将大分子和难生物降解的有机物降解为易生物降解的小分子有机物，提高废水可生化性及后续去除效率；水解酸化池出水进入两级生化系统，一级A／A／O 池去除废水中大部分有机污染物、NH3-N 等，利用原水中碳源反硝化去除TN，二级A／O 池去除废水中剩余的有机污染物、 NH3-N 等，根据水质情况补加碳源进一步脱除TN；两级生化系统出水进入二沉池固液分离后进入气浮池，通过投加药剂进行深度化学除磷，去除废水中细小悬浮物，降低后续臭氧投加量；气浮出水进入臭氧氧化、曝气生物滤池，通过组合工艺的强耦合作用，去除废水中残留的难降解污染物；曝气生物滤池出水进入反硝化深床滤池，去除废水中SS、 TN 等污染物，确保出水水质稳定；反硝化深床滤池出水进入接触消毒池消毒后达标排放。

处理过程中产生的污泥均进入污泥脱水间，经机械浓缩、板框脱水后外运并处置。

4 主要构筑物及设计参数

（1）细格栅及进水泵房。 1 座，细格栅间尺寸为9.5 m×3.6 m×6.3 m；设机械格栅2 台，栅条间隙为3 mm，配套栅渣输送机1 台，单台功率为1.1 kW；方闸门4 套，单台功率为1.25 kW。进水泵房尺寸为10.2 m×7.6 m×7.2 m；设污水提升泵3 台，2 用1 备，单台流量为330 m3／h，扬程为10 m，功率为18.5 kW。

（2）调节池。 1 座，尺寸为25.7 m×25.4 m×7.0 m，有效水深为6.0 m，超高1.0 m，钢筋混凝土结构，水力停留时间为6 h。设机械搅拌机4 台，单台功率为6 kW；污水提升泵4 台， 2 用2 备，单台流量为330 m3／h，扬程为10 m，功率为18.5 kW。

（3）事故池。 1 座，尺寸为20.0 m×15.0 m×7.0 m，有效水深为6.0 m，超高1.0 m，钢筋混凝土结构，水力停留时间为2.7 h。设机械搅拌机4 台，单台功率为3 kW；事故水提升泵2 台， 1 用1 备，单台流量为210 m3／h，扬程为10 m，功率为15 kW。

（4）水解酸化池。 1 座，尺寸为36.8 m×36.8 m×8.7 m，有效水深为7.95 m，超高0.75 m，钢筋混凝土结构，水力停留时间为25.8 h，采用升流式水解酸化池，利用池底布水装置自下而上通过污泥层，污泥浓度为4 000 mg／L，污泥回流比不小于100%。

（5）一级A／A／O 池。 1 座，分2 系列，单系列尺寸为41.2 m×18.6 m×7.0 m，有效水深6.0 m，超高1.0 m，钢筋混凝土结构，水力停留时间为22.1 h（A1 段2.0 h， A2 段7.1 h， O 段13.0 h），污泥回流比为100%，混合液回流比为100%～400%，污泥浓度为3 500 mg／L，温度为12 ℃， BOD5污泥负荷为0.10 kg［BOD5］／（kg［MLSS］·d）。设潜水搅拌器6 台，单台功率为5.5 kW；设潜水回流泵6台， 4 用2 备，单台流量为420 m3／h，扬程为1.5 m，功率为6 kW；电动调节堰门2 台，单台功率为0.37 kW；微孔管式曝气器605 根；鼓风机3 台， 2 用1备，单台风量为60 m3／min，风压为78.4 kPa，功率为83.5 kW。

（6）二级A／O 池。 1 座，分2 系列，单系列尺寸为24.4 m×19.0 m×7.0 m，有效水深为6.0 m，超高1.0 m，钢筋混凝土结构，水力停留时间为13.3 h（A 段4.0 h， O 段9.3 h），污泥回流比为100%，混合液回流比为100%～300%，污泥浓度为3 500 mg／L，温度为12 ℃， BOD5污泥负荷为0.10 kg［BOD5］／（kg［MLSS］·d）。设潜水搅拌器6台，单台功率为4.0 kW；潜水回流泵3 台， 2 用1备，单台流量为420 m3／h，扬程为1.5 m，功率为6 kW；电动调节堰门2 台，单台功率为0.37 kW；微孔管式曝气器380 根；鼓风机3 台， 2 用1 备，单台风量为45 m3／min，风压为78.4 kPa，功率为61.7 kW。

（7）二沉池。 2 座，单座直径为19.0 m，池边水深4.2 m，钢筋混凝土结构，表面负荷为1.18 m3／（m2·h）。设中心传动单管吸泥机2 台，功率为1.5 kW；回流污泥泵3 台， 2 用1 备，单台流量为210 m3／h，扬程为7 m，功率为7.5 kW；剩余污泥泵2 台， 1 用1 备，单台流量为70 m3／h，扬程为7 m，功率为3.1 kW；潜水提升泵3 台， 2 用1 备，单台流量为330 m3／h，扬程为7 m，功率为15 kW。

（8）气浮池。处理能力为660 m3／h，一体化钢设备， 3 套，表面负荷为3.6 m3／（m2·h），水力停留时间为45 min，溶气水回流比为10%～20%。配套空压机、溶气压力罐、溶气释放器等设备； PAC 药剂投加量为30 mg／L， PAM 药剂投加量为1 mg／L。

（9）臭氧接触池。 1 座，尺寸为14.9 m×11.1 m×8.0m，有效水深6.5 m，超高1.5 m，钢筋混凝土结构，接触池停留时间为0.5 h，缓冲池停留时间为1.1 h。设臭氧发生器2 套， 1 用1 备，单套臭氧产量为5 kg／h，功率为35 kW。

（10）曝气生物滤池。 4 格，单格尺寸为7.0 m×7.0 m×8.2 m，有效水深7.7 m，超高0.5 m，钢筋混凝土结构，填料高度为4 m，滤速为3.4 m／h。设超细格栅1 台，栅条间隙为1 mm；曝气风机6台， 4 用2 备，单台风量为5 m3／min，升压为78.4 kPa，功率为15 kW；设反洗风机2 台， 1 用1 备，单台风量为43.2 m3／min，升压为78.4 kPa，功率为75 kW；反洗水泵2 台， 1 用1 备，单台流量为857 m3／h，扬程为10 m，功率为30 kW。

（11）反硝化深床滤池。 3 格，单格尺寸为9.5 m × 3.6 m × 6.3 m，有效水深5.6 m，超高0.7 m，钢筋混凝土结构，填料高度为2 m，平均滤速为6.4 m／h。设反洗风机3 台， 2 用1 备，单台风量为51.6 m3／min，升压为78.4 kPa，功率为110 kW；反洗水泵2 台， 1 用1 备，单台流量为140 m3／h，扬程为8 m，功率为11 kW。

（12）接触消毒池。 1 座，尺寸为16.0 m×5.0 m×3.5 m，有效水深2.85 m，超高0.65 m，钢筋混凝土结构。设铸铁圆闸2 台，规格φ600 mm；次氯酸钠消毒，投加量为10 mg／L。

5 工程运行效果

本工程调试期间出现系统波动、毒性物质超标等情况，主要原因是上游企业内部处理后的出水水质波动大，对下游污水处理厂的运行造成了冲击。调试后期通过严格监管上游皮革集团的运行情况，保证了废水处理工程进水水量、水质、毒性物质等指标的稳定性。

本工程运行后，工业园区污水处理厂进水量约为8 500 m3／d，经采样分析，进水COD、 BOD5、NH3－N、 TN、 TP 和SS 的质量浓度分别约为430、110、 35、 60、 4、 300 mg／L，出水分别约为40 ～45、 8、 4、 10～12、 0.5、 8 mg／L，各项水质指标均达到设计要求。