某危废处置中心废水处理站工程设计

王睿，闫东杰(北京云水浩瑞环境科技有限公司，北京 100195)

0 引言

根据国内外危险废物综合处置场的运行实践，危险废物主要采用的处理工艺有：物理/化学处理、稳定化/固化处理、焚烧处理、安全填埋处理[1]。由于危险废物种类繁多、处理工艺流程多样化，因此危废处置中心产生的废水具有水量变化大、污染物成分复杂的特点，且含有大量铬、铅、汞、铜、锌等重金属离子，处理难度较大[2]。目前国内典型的危废处置场污水处理工艺包括“物化+生化+过滤”组合工艺[3]，生化部分采用的主要工艺有A2O、MBR[4]等，处理效果良好，处理后均能满足《城市污水再生利用工业用水水质》标准，可进行再生利用。本文以某危险废物处置中心的废水处理工程为例，从废水水质、处理工艺和单体构筑物设计等方面进行了分析和探讨，以期为同类项目的建设提供借鉴和参考。

1 工程概述

1.1 项目概况

危废处置中心分两期建设，废水处理设施为一、二期共用，在危废处置中心一期建设时一次性建成。由于生产废水水质较复杂，且水质波动较大，初期雨水发生在项目所在地频率低，故考虑将生产废水和初期雨水分置处理。生活污水则作为碳源补充在生产废水生化系统中，以改善生产废水的可生化性。

1.2 设计规模

通过水量平衡计算，本项目主要废水水量如表1所示，废水处理站预测水量为719.49 m3/d，废水处理站设计规模确定为750 m3/d。

表1 主要废水产生量一览表

1.3 废水水质

一期废水来源主要为焚烧车间碱液循环排污水、暂存库废水、预处理车间废水、车间地面冲洗水、生活污水及厂区受污染的初期雨水。二期废水来源新增物化车间废水，物化车间废水为经过处理后的外收废液。本项目的生产废水、初期雨水和生活污水主要含重金属、SS、BOD5和CODCr。根据本工程特点，并结合我公司国内外同类工程经验，废水处理站废水设计水质如表2所示。

表2 废水水质一览表

1.4 设计处理要求

废水处理出水达到GB/T 19923—2005中工艺与产品用水指标后全部回用不外排。其中一类污染物执行GB 8978—1996。

2 废水处理工艺流程

由于生产废水水质、生活污水和初期雨水水质不同，因此采用不同的污水处理系统。

生产废水：除了重金属超标外，其有机物浓度较高，需生化处理，因此生产废水采用“物化处理+生化处理+反渗透系统”工艺。

生活污水：主要污染物为有机物，且生化性较好，将其作为碳源加入生产废水处理系统中，采用生化处理工艺。反渗透产生的浓缩液进入蒸发系统，蒸发冷凝水与反渗透产水回用于生产。蒸发残渣外委填埋处理。

初期雨水：主要是重金属、油脂、有机物及SS超标，初期雨水采用“物化处理(沉淀池) +强氧化+过滤+膜系统”工艺；若经物化强氧化处理后初期雨水CODcr仍较高，可进入生产废水生化系统处理和过滤后，再进入膜系统。

废水处理工艺流程如图1所示，浓水部分工艺流程如图2所示。

图1 废水处理工艺流程图

图2 反渗透浓水蒸发工艺流程图

3 主要设计参数与设备选型

废水处理站设计处理能力确定为750 m3/d。其中生产废水物化处理能力540 m3/d，生化处理处理能力550 m3/d，初期雨水物化处理能力180 m3/d，超滤系统的处理能力180 m3/d。反渗透系统的处理能力500 m3/d，蒸发系统处理能力60 m3/d。

(1)生产废水调节池及提升泵。设生产废水调节池一座，钢筋砼结构，设计尺寸11 m×5 m×5 m，有效水深4.5 m，停留时间12.1 h。提升泵选用WQ20-10-2.2型潜水 污水泵2台(一用一备)，Q=22 m3/h，H=10 m，N=2.2 kW。

(2)污染区初期雨水收集池。设污染区雨水收集池1座，钢筋砼结构，设计尺寸33.6 m×20 m×4.5 m， 有 效 水 深3 m。V有效=2 016 m3(其 中 含 初 期 雨 水 1 260 m3+消防事故水756 m3)，提升泵选用WQ10-15-1.5型潜水污水 泵2台(一用一备)，Q=10 m3/h，H=15 m，N=1.5 kW。

(3)废水物化处理系统一(供生产废水用)。处理能力：540 m3/d =22.5 m3/h；包括：加酸反应池、氧化反应池、加碱反应池、DTCR反应池、絮凝反应池和斜板沉淀池。

①加酸反应池。设加酸反应池1座，钢筋砼结构，设计尺寸2.5 m×2.5 m×2.7 m，有效水深2.2 m，配ZJ-700型搅拌机1台，转速85 r/min，功率N=3.0 kW。

②氧化反应池。设氧化反应池1座，钢筋砼结构，设计尺寸2.5 m×2.5 m×2.7 m，有效水深2.2 m，配ZJ-700型搅拌机1台，转速85 r/min，功率N=3.0 kW。

③斜管沉淀池一。设斜管沉淀池1座，钢筋砼结构，设计尺寸8 m×2.5 m×5.0 m，表面负荷1 m3/(m2·h)，斜管长L=1 000(倾角60°)，沉淀时间120 min。

④加碱反应池。设加碱反应池1座，钢筋砼结构，设计尺寸2.5 m×2.5 m×2.7 m，有效水深2.2 m，配ZJ-700型搅拌机1台，转速85 r/min，功率N=3.0 kW。

⑤ DTCR反应池。设DTCR反应池1座，钢筋砼结构，设计尺寸2.5 m×2.5 m×2.7 m，有效水深2.2 m，配ZJ-700型搅拌机1台，转速85 r/min，功率N=3.0 kW。

⑥絮凝反应池。絮凝反应池1座，钢筋砼结构，设计尺寸2.5 m×2.5 m×2.8 m，有效水深2.3 m，配絮凝搅拌机1台，外缘线速度0.7～0.8 m/s，N=0.55 kW。

⑦斜管沉淀池二。设斜管沉淀池1座，钢筋砼结构，设计尺寸8 m×2.5 m×5.0 m，表面负荷1 m3/(m2·h)，斜管长L=1 000(倾角60°)，沉淀时间120 min。

(4)废水物化处理系统二(供初期雨水用)。处理能力：180 m3/d =7.5 m3/h；包括：加碱反应池、DTCR反应池、絮凝反应池和斜板沉淀池。

①加碱反应池。设加碱反应池1座，钢筋砼结构，设计尺寸2.0 m×2.0 m×2.0 m，有效水深1.7 m，配ZJ-700型搅拌机1台，转速85 r/min，功率N=3.0 kW。

②DTCR反应池。设DTCR反应池1座，钢筋砼结构，设计尺寸2.0 m×2.0 m×2.0 m，有效水深1.7 m，配ZJ-700型搅拌机1台，转速85 r/min，功率N=3.0 kW。

③絮凝反应池。设絮凝反应池1座，钢筋砼结构，设计尺寸2.0 m×2.0 m×2.0 m，有效水深1.7 m，配絮凝搅拌机1台，外缘线速度0.7～0.8 m/s，N=0.55 kW。

④斜管沉淀池。设斜管沉淀池1座，钢筋砼结构，设计尺寸5.0 m×2.0 m×5.0 m，表面负荷0.75 m3/(m2·h)，斜管长L=1 000(倾角60°)，沉淀时间120 min。

(5)均质池。设均质池1座，钢筋砼结构，设计尺寸5.0 m×2.5 m×5.0 m，有效水深3.8 m。提升泵选用CDL20-3型超滤进水泵2台(一用一备)，Q=22.5 m3/h，H=28 m，N=4.0 kW。

(6)生化处理系统。处理能力：550 m3/d =22.9 m3/h；包括：厌氧池、缺氧池、好氧池、混凝沉淀池及MBR池。

①厌氧池。厌氧池2座合建，钢筋砼结构，每座设计尺寸14.0 m×7.0 m×5.0 m，有效水深4.3 m，总有效容积842.8 m3，水力停留时间36.8 h。

②缺氧池。缺氧池2座合建，钢筋砼结构，每座设计尺寸7.0 m×7.0 m×5.0 m，有效水深4.2 m，总有效容积411.6 m3，水力停留时间18 h。每池配QJB2.2/6-260/3-980/C/S型潜水搅拌机1台，叶片转速980 r/min，叶片直径260 mm，电机功率N=2.2 kW。设缺氧池回流泵2台，Q=23 m3/h，H=12.5 m，N=3 kW。

③好氧池。好氧池2座合建，钢筋砼结构，每座设计尺寸16 m×7.0 m×5.0 m，有效水深4.1 m，总有效容积910.2 m3，水力停留时间40 h。设好氧池回流 泵2台，Q=50 m3/h，H=15 m，N=7.5 kW。容 积 负荷0.5 kgBOD5/(m3·d)，采用立体弹性填料，填料总容积555 m3，配罗茨鼓风机3台，两用一备，每台Q= 8.09 m/min，H=53.9 kPa，N=15 kW。汽水比46∶1。

④混凝沉淀池。设加酸反应池2座，钢筋砼结构，设计尺寸2 m×2 m×2.3 m，有效水深1.8 m，配絮凝搅拌机1台，外缘线速度0.7～0.8 m/s，N=0.55 kW。

设斜管沉淀池2座，钢筋砼结构，设计尺寸5.0 m× 2 m×5.0 m，表面负荷1 m3/(m2·h)，斜管长L=1 000 (倾角60°)，沉淀时间120 min。

⑤MBR反应池。选用MBR膜生物反应池2座，钢筋砼结构，每座设计尺寸：L×B×H=7 000 mm× 4 000 mm×5 000 mm，有效水深3.5 m，停留时间8.6 h；供气量18 m3/min；平板膜设计膜通量10 L/(m2·h)，总膜面积2 100 m2，配抽吸泵2台，(1用1备)Q=24 m3/h，H=10 m，N=4 kW。配回流泵1台Q=20 m3/h，H=10 m，N=3 kW。

(7)超滤系统(供初期雨水用)。处理能力：180 m3/d= 7.5 m3/h；包括：多介质过滤器、超滤正洗水箱、超滤反洗水箱和自动投药系统。

①多介质过滤器。设ID1500×4020型多介质过滤器1台，石英砂滤层厚度1.35 m，白煤滤层0.5 m，运行流速4.2 m/h；配反洗水泵1台，Q=65 m3/h，H=20 m，N=11 kW。

②超滤装置。选用中空纤维，膜材质：PVDF(聚偏氟乙烯)，膜丝过滤形式：外压式，膜通量(L/(m2·h))= 30 L/(m2·h)，膜表面积：40 m2，取7支。

UF清洗水箱1座，设计尺寸：ID1100×1365 mm，UF清 洗水泵1台，配CDL30-20-2型 清洗泵1台，Q=24 m3/h，H=27 m，N=3 kW。

UF反洗水箱1座，设计尺寸：ID1100×1365 mm，UF反洗水泵1台，Q=8 m3/h，H=23 m，N=1.5 kW。

③自动投药系统。自动加药器4套，制备介质：次氯酸钠、盐酸、亚硫酸氢钠和阻垢剂，加药罐尺寸：ID450×720 mm；配套计量泵功率：16 W。

(8)卷式RO(反渗透)系统(供生产废水和生活污水用)。

①中间水箱。中间水箱1座，设计尺寸：ID2400× 2500 mm，玻璃钢材质；配RO进水泵CDL12-62台，1用1备，每台Q=22.5 m3/h，H=47 m，N=5.5 kW。

②保安过滤器。设10 μm型保安过滤器2台，配CDL16-12型RO高压泵1台，Q=22.5 m3/h，H=141 m，N=15 kW。

③反渗透装置。选用卷式抗污染膜，膜规格： 8 040，膜通量(L/(m2·h))=10 L/(m2·h)，产水率60%，膜表面积：32.5 m2，取64支，2∶1排列。

RO清洗水箱1座，设计尺寸：ID1100×1365 mm，RO清洗水泵1台，配CDL30-20-2型清洗泵1台，Q=36 m3/h，H=16 m，N=3 kW。

④自动投药系统。自动加药器4套，制备介质：次氯酸钠、盐酸、亚硫酸氢钠和阻垢剂，加药罐尺寸：ID 450×720 mm；配套计量泵功率：16 W。

(9) DTRO(碟管式反渗透)系统。处理规模：200 t/d， 产水率70%。膜规格：MFT-SRO90，膜通量(L/(m2·h))= 8.5 L/(m2·h)，每支膜表面积：11.22 m2，取90支。

(10)三效蒸发系统。蒸发器蒸发量：60 t/d。

(11)回用水系统。设清水回用池1座，钢筋砼结构，设计尺寸：6.6 m×6.6 m×4.0 m(有效水深3.5 m)。配WQ25-30-5.5型 回 用 水 泵2台，1用1备，每 台Q=25 m3/h，H=30 m，N=5.5 kW。

(12)污泥处置系统。污泥产量：16 m3/d，设污泥浓缩池1座，钢筋砼结构，设计尺寸4.5 m×4.5 m×5.0 m；污泥提升泵选用DFGG30-1型螺杆泵2台，1用1备，Q=5 m3/h，H=60 m，N=2.2 kW。

污泥脱水采用XAZ30/800-UK型厢式压滤机1台，有效过滤面积30 m2，配W-1/7型空压机1台，Q=1 m3/min，H=0.7 MPa，N=7.5 kW。

(13)回用水系统。设回用水池一座，钢筋砼结构，设计尺寸15 m×6 m×5 m，有效水深4.5 m，停留时间12.6 h。提升泵选用WQ20-10-2.2型潜水污水泵2台(一用一备)，Q=35 m3/h，H=30 m，N=7.5 kW。

4 车间布置

废水处理车间分为厂房和处理水池两部分。厂房平面尺寸为60 m×30 m，层高7 m，钢结构。内设加药间、风机房、压滤机房、膜处理车间、值班室、工具间、配电室及废水处理设备间等。

5 结语

(1)本工程工艺设计根据来水性质的不同，将生活污水、初期雨水及生产废水进行分别收集及分质处理，不仅提高了废水处理的效率，而且节约了工程投资。

(2)生产废水采用“两级混凝沉淀+A2O+MBR+RO”工艺，出水达到GB/T 19923—2005后回用于前端生产工艺，不外排。膜系统产生的浓液进行蒸发结晶，基本实现了零排放。