李飛飛, 張 祥, 雷 敏, 龐 婭

（1.山西清澤陽(yáng)光環(huán)?？萍加邢薰?山西 太原 030024；2.長(zhǎng)沙學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410003）

山西某經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū),主要是以煤焦、化工、冶煉、機(jī)械鑄造和建材為特色的符合工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū),開(kāi)發(fā)區(qū)80余家企業(yè),其中較大型企業(yè)共計(jì)35個(gè)。該開(kāi)發(fā)區(qū)涉及產(chǎn)業(yè)門(mén)類(lèi)較多,主要為煤焦、化工、機(jī)械加工、材料加工、鑄造、玻璃加工、建材、電力和農(nóng)副產(chǎn)品加工。產(chǎn)生的廢水成分復(fù)雜、含鹽量高,具有難生物降解的特性［1］。經(jīng)預(yù)處理的廢水進(jìn)入此污水處理廠(chǎng)后,廢水中剩余的有機(jī)物大部分難以生化降解,COD和氨氮更高,BOD會(huì)比常規(guī)污水更低［2］?？紤]水量比較大,本著節(jié)能減排的原則,建設(shè)規(guī)劃部分出水處理到滿(mǎn)足回用水要求后回用。納濾產(chǎn)水主要流向附近電廠(chǎng)等企業(yè),作為企業(yè)脫鹽水制備系統(tǒng)的原水；濃水經(jīng)處理后可回用至附近企業(yè),用于洗煤水等對(duì)水質(zhì)要求不高的用途。本項(xiàng)目污水排放口設(shè)置于某河流,出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 18918－2002）》中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

目前,開(kāi)發(fā)區(qū)排污量約5.3×104t/d,主要廢水來(lái)源為煤化工廢水,部分企業(yè)排放的生產(chǎn)廢水COD、氨氮等污染物濃度很高、可生化性較差。部分企業(yè)排水含脫鹽水站和循環(huán)冷卻水排污水,預(yù)計(jì)污水廠(chǎng)進(jìn)水中將含有一定量的鹽分。

建設(shè)規(guī)模：7×104t/d,主要處理對(duì)象為園區(qū)工業(yè)廢水及各企業(yè)及生活區(qū)排放的生活污水。

該污水處理廠(chǎng)出水部分處理到滿(mǎn)足回用要求后回用為附近電廠(chǎng)等企業(yè)鍋爐補(bǔ)給水的原水；其余尾水到達(dá)標(biāo)排放,出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918－2002）一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)［3－4］。

設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)對(duì)照如第163頁(yè)表1所示。根據(jù)進(jìn)、出水水質(zhì)比較,該污水處理廠(chǎng)排放水處理工藝以去除有機(jī)物為主,同時(shí)具有脫氮的功能；而回用水處理工藝以軟化脫鹽為主。

2 工藝流程的選擇

2.1 園區(qū)污水的水質(zhì)特性

2.1.1 污水的可生化特性

園區(qū)污水 BOD5/CODcr＝0.3。由于 BOD5/CODcr＜0.35,表明園區(qū)污水的可生化性較差,生化處理難度較大。廢水來(lái)源含有大量焦化廢水,這些水經(jīng)過(guò)園區(qū)各企業(yè)的預(yù)處理系統(tǒng)處理之后,大部分可生化降解的有機(jī)物都已經(jīng)被降解,廢水中所剩有機(jī)物有很大一部分為難降解有機(jī)物。為達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn),必須盡可能提高廢水的可生化性,并且采用混凝沉淀等物化方法進(jìn)行預(yù)處理和后處理,才能夠?qū)崿F(xiàn)難降解有機(jī)物去除目標(biāo)。

2.1.2 污水的反硝化特性

園區(qū)污水BOD5/ρ（TN）＝150/100＝1.5。由于BOD5/ρ（TN）＜3.0,故表明污水的碳源不能滿(mǎn)足反硝化需求,需要外加碳源。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì) mg/L

2.2 工藝流程

廢水經(jīng)園區(qū)排水管網(wǎng)輸送重力自流入污水廠(chǎng)進(jìn)水泵房,進(jìn)水泵前設(shè)粗格柵。進(jìn)水泵提升后廢水經(jīng)過(guò)細(xì)格柵進(jìn)入調(diào)節(jié)池,調(diào)節(jié)水質(zhì)水量。調(diào)節(jié)池出水通過(guò)泵送入反應(yīng)沉淀氣浮池預(yù)處理,去除部分SS、油分及難降解有機(jī)物。出水進(jìn)入生化池,依次經(jīng)過(guò)水解酸化、缺氧、好氧處理。在水解酸化段,大分子有機(jī)物被分解成小分子,廢水的可生化性提高,再經(jīng)過(guò)脫氮并去除可降解有機(jī)物,然后經(jīng)二沉池沉淀。生化出水經(jīng)過(guò)循環(huán)澄清池反應(yīng)沉淀去除SS和磷,最后采用超濾＋納濾雙膜法軟化除鹽,以滿(mǎn)足回用要求?；赜盟飨蜾撹F廠(chǎng)、熱電廠(chǎng)及其他有用水的企業(yè),作為回用水制備系統(tǒng)原水。

超濾＋納濾雙膜法的設(shè)計(jì)回收率為80%。占污水總量20%的濃水由于富集了較高濃度的難生化降解有機(jī)物,采用fenton法氧化去除難生化降解COD后,經(jīng)過(guò)沉淀池＋循環(huán)澄清池（投加粉末活性炭去除剩余微量COD）＋浸沒(méi)式超濾處理后,達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)。尾水經(jīng)白石南河最終排放入汾河。

廢水處理工藝流程及水量平衡如圖1所示。

圖1 處理工藝流程及水量平衡圖

二沉池排放剩余污泥和沉淀池排放化學(xué)污泥在儲(chǔ)泥池混合,采用機(jī)械濃縮＋板框脫水機(jī)脫水至含水率低于60%后外運(yùn),進(jìn)附近電廠(chǎng)摻燒處置。

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 調(diào)節(jié)池和事故池

調(diào)節(jié)池與事故池合建。調(diào)節(jié)池用于調(diào)節(jié)進(jìn)水水量與水質(zhì),保障后續(xù)處理系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí),使后續(xù)構(gòu)筑物可按平均時(shí)流量進(jìn)行設(shè)計(jì),利于縮小投資規(guī)模。事故池用于在企業(yè)因種種事故排放出超過(guò)設(shè)計(jì)負(fù)荷的廢水時(shí),暫時(shí)儲(chǔ)存事故廢水,并通過(guò)提升泵緩緩送入廢水處理系統(tǒng),以免對(duì)系統(tǒng)造成過(guò)大的沖擊負(fù)荷。調(diào)節(jié)池設(shè)置2格,總停留時(shí)間按12h設(shè)計(jì)；事故池設(shè)1格,停留時(shí)間按6h設(shè)計(jì)。

總體布置：設(shè)置1座,平面尺寸為46.0m×149.0m,有效水深8m。其中,調(diào)節(jié)池2格,單格尺寸49.0m×45.0m×8.5m,有效容積35 280m3；事故池1格,尺寸49.0m×45.0m×8.5m,有效容積17 640m3。調(diào)節(jié)池和事故池前端設(shè)細(xì)格柵。

3.2 反應(yīng)沉淀氣浮池

反應(yīng)沉淀氣浮池集破乳、混凝、絮凝、pH調(diào)節(jié)、氣浮、沉淀等功能于一體。反應(yīng)段投加硫酸亞鐵、氫氧化鈉和絮凝劑。硫酸亞鐵作為混凝劑的同時(shí),還可沉淀廢水中的硫化物?；炷跄磻?yīng)需在中性條件下進(jìn)行,由于投加了鐵鹽,廢水可能呈現(xiàn)弱酸性,需投加氫氧化鈉中和。

總體布置：設(shè)置4座,氣浮池尺寸27.0m×17.5m×6.0m,帶泥斗,采用重力排泥排渣,每座分4組并聯(lián)運(yùn)行；每座氣浮池附設(shè)污泥池1座（尺寸6.6m×6.6m×3.5m）,設(shè)備區(qū)1座（鋼結(jié)構(gòu)雨棚,20.5m×6.6m×6.0m）。

3.3 生化池

生化池含水解酸化段、缺氧段和好氧段。

總體布置：設(shè)置2座,水解酸化池、缺氧池、好氧池合建,共2座,每座分2個(gè)系列。單座總尺寸202.0m×73.0m×8.5m。

水解酸化池采用完全混合的氧化溝型式,提高抗沖擊負(fù)荷能力,每座分成2格,有效水深8m,水力停留時(shí)間24h。缺氧池每座分成2格,有效水深8m,水力停留時(shí)間11h。好氧池每座分成2格,有效水深7m,水力停留時(shí)間38h。

混合液回流比5∶1,污泥回流比1∶1,混合液質(zhì)量濃度4gMLSS/L。

3.4 循環(huán)澄清池

總體布置：設(shè)置3座,循環(huán)澄清池包含反應(yīng)區(qū)和斜板沉淀區(qū)。單座總平面尺寸為25.2m×18.9m,有效水深5.0m。

加藥區(qū)內(nèi)添加粉末活性炭、混凝劑和PAM,用于進(jìn)一步去除COD和SS。

3.5 Fenton反應(yīng)器

設(shè)計(jì)規(guī)模：用于去除雙膜系統(tǒng)排放的濃水中的COD,濃水水量14 000m3/d。

總體布置：設(shè)3組fenton反應(yīng)器,并聯(lián)運(yùn)行。

3.6 加藥間

總體布置：設(shè)置加藥間1座,含干粉藥劑加藥間、液體藥劑加藥間、藥劑儲(chǔ)存間、值班室等。加藥間1層,建筑平面尺寸18m×42m,層高8m。內(nèi)設(shè)鋼砼結(jié)構(gòu)硫酸亞鐵配藥池1座,分2格,總尺寸4.6m×8.9m×4.5m。

其中包括雙氧水（fenton反應(yīng)用）、氫氧化鈉（反應(yīng)沉淀氣浮池、生化池和fenton反應(yīng)用）、濃硫酸的儲(chǔ)罐（fenton反應(yīng)用）、PAC（循環(huán)澄清池用）、硫酸亞鐵（反應(yīng)沉淀氣浮池和fenton反應(yīng)用）、PAM（反應(yīng)沉淀氣浮池、循環(huán)澄清池和fenton反應(yīng)用）、磷酸鹽（生化池用）及粉末活性炭（生化池用）的溶解配制裝置及投加設(shè)備。

3.7 濃水循環(huán)澄清池

總體布置：按總規(guī)模1.4×104m3/d設(shè)計(jì)。循環(huán)澄清池包含反應(yīng)區(qū)和斜板沉淀區(qū),總平面尺寸為25.2m×18.9m,有效水深5.0m。

加藥區(qū)內(nèi)添加粉末活性炭、混凝劑和PAM,用于進(jìn)一步去除COD和SS。

3.8 儲(chǔ)泥池

設(shè)計(jì)規(guī)模：儲(chǔ)泥池設(shè)置1座。生化池的剩余污泥通過(guò)剩余污泥泵排入儲(chǔ)泥池,反應(yīng)沉淀池及fenton反應(yīng)沉淀池產(chǎn)生的化學(xué)污泥也通過(guò)污泥泵排入儲(chǔ)泥池。儲(chǔ)泥池內(nèi)的上清液通過(guò)上清液管排入廠(chǎng)內(nèi)污水管,流入進(jìn)水泵房格柵井。

總體布置：儲(chǔ)泥池分2格,平面總尺寸32.0m×16.5m,每格凈尺寸為15.0m×15.0m,有效水深4m,總有效池容積1 800m3,停留時(shí)間約12h。池內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī),防止污泥沉積。

4 工程效益

本工程項(xiàng)目是一項(xiàng)水環(huán)境治理的系統(tǒng)工程,項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)改善園區(qū)及周邊地區(qū)的環(huán)境、實(shí)現(xiàn)地方經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。

本工程的實(shí)施對(duì)緩解黃河流域水環(huán)境污染狀況有積極的促進(jìn)作用。作為一項(xiàng)重要的環(huán)保工程,本工程的建設(shè)將有效地改善經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)的環(huán)境條件,對(duì)改善居民生活條件和居民健康水平有十分重要的作用。

經(jīng)計(jì)算,該工程的實(shí)施,每年將減少向黃河流域排放污染物如下：一期,COD總量為11 242t/a、BOD5為3 577t/a、SS為9 965t/a、氨氮為1 022t/a、總磷為192t/a；二期,COD總量為22 630t/a、BOD5為7 665t/a、SS為18 433t/a、氨氮為2 044t/a、總磷為411t/a。

5 結(jié)論

山西某經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)主要聚集了煤化工、機(jī)械加工等行業(yè),產(chǎn)生的廢水水量大、水質(zhì)水量變化大、難生物降解、含有一定的鹽度。建設(shè)規(guī)模為7×104t/d時(shí),采用氣?。馑峄獳/O組合工藝。本著節(jié)能減排原則,部分出水經(jīng)超濾＋納濾雙膜法軟化除鹽后,回用為附近電廠(chǎng)等企業(yè)鍋爐補(bǔ)給水的原水。經(jīng)過(guò)近一年的運(yùn)行,通過(guò)對(duì)各COD、BOD、氨氮等指標(biāo)的測(cè)定,發(fā)現(xiàn)運(yùn)行效果良好,出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)和回用標(biāo)準(zhǔn),部分處理出水回用作鍋爐補(bǔ)給水原水,提高了水資源利用率,大大減少了工業(yè)區(qū)的用水量,實(shí)現(xiàn)了水資源的循環(huán)利用,削減了該經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)對(duì)黃河流域的污染。

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