含高比例工業(yè)廢水的污水如何處理

某開發(fā)區(qū)是工業(yè)企業(yè)最集中的區(qū)域，精細(xì)化工、機械制造為該區(qū)的支柱產(chǎn)業(yè)，工業(yè)廢水濃度較高、可生化性差、水質(zhì)波動較大，該市污水廠設(shè)計進(jìn)水中工業(yè)廢水比例高達(dá)60%，故確定采用水解酸化/改進(jìn)型MSBR 工藝，具有節(jié)省占地、處理效果好、抗沖擊負(fù)荷強的特點。目前該污水廠已運行近1 年，運行良好，出水水質(zhì)達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)的一級B 標(biāo)準(zhǔn)。該廠設(shè)計規(guī)模為3．0×104 m3 /d，其中一期規(guī)模為2．0×104m3 /d，二期為1．0×104 m3 /d，占地面積為2．3 hm2。

1 設(shè)計水質(zhì)及工藝流程

該廠進(jìn)水中工業(yè)廢水比例為60%，生活污水為40%，設(shè)計出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級B 標(biāo)準(zhǔn)(見表1)。

表1 設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)

Tab．1 Design influent and effluent quality

 工藝流程如圖1 所示。

 圖1 污水處理工藝流程

Fig．1 Flow chart of wastewater treatment process

2 主體工藝設(shè)計

本污水處理廠核心處理單元為水解酸化池和改進(jìn)型MSBR 池。針對高負(fù)荷、來源復(fù)雜的原水，在主反應(yīng)系統(tǒng)改進(jìn)型MSBR 池前增設(shè)水解酸化池，以提高污水的B /C 值，降低后續(xù)生化系統(tǒng)的處理負(fù)荷。改進(jìn)型MSBR 工藝在MSBR 工藝基礎(chǔ)上，針對原水水質(zhì)進(jìn)行了優(yōu)化，取消了污泥濃縮段和預(yù)缺氧段，延長了缺氧段的停留時間。

①水解酸化池。本工程正常情況下水質(zhì)較為穩(wěn)定，但不排除企業(yè)廢水間歇排放及事故排放的可能，因此考慮采用完全混合式厭氧水解池，水解酸化池1 座，設(shè)計水力停留時間為8 h。水解酸化池為推流流態(tài)，好氧池污泥部分回流至水解酸化池以增加池內(nèi)污泥濃度，并可同時讓好氧污泥厭氧消化，減少剩余污泥產(chǎn)量。池內(nèi)剩余污泥通過排泥泵提升至儲泥池。污水 經(jīng)水解酸化，在可生化性提高的同時，COD 去除率約為30%，BOD5去除率約為20%，SS去除率約為40%。

水解酸化池采用專利技術(shù)—一體化環(huán)流厭氧水解池，該池型將水解酸化池和沉淀池合為一體，沉淀池底部設(shè)置排泥裝置，中部均勻設(shè)置一組斜管，頂部設(shè)置排水裝置，其特征在于: 反應(yīng)池為環(huán)形，并通過中間墻分隔成內(nèi)外兩層，沉淀池布置在反應(yīng)池正中央，且兩者之間通過隔墻隔開，隔墻上對稱開設(shè)一組連通反應(yīng)池和沉淀池的布水孔。該池體具有結(jié)構(gòu)緊湊，占地省，能耗、造價和運行成本低等優(yōu)點。水解酸化池共設(shè)2 組，單組設(shè)計規(guī)模為1×104m3 /d，2 組合建，具體形式見圖2。

 圖2 水解酸化池平面布置

Fig．2 Plan view of hydrolysis acidification tank

水解酸化池設(shè)備配置見表2。

表2 水解酸化池主要工藝設(shè)備

Tab．2 Equipment for hydrolysis acidification

 ②改進(jìn)型MSBR 池。水解酸化池出水進(jìn)入改進(jìn)型MSBR 池，在厭氧池與回流污泥混合，富含磷的污泥在厭氧池進(jìn)行釋磷反應(yīng)后進(jìn)入缺氧池，缺氧池用于反硝化脫氮，原水提供碳源，由主曝氣池至缺氧池的回流系統(tǒng)提供硝態(tài)氮。缺氧池出水進(jìn)入主曝氣池經(jīng)有機物降解、硝化、磷吸收反應(yīng)后再進(jìn)入序批池1 或序批池2。兩個序批池交替作為沉淀出水和好氧反應(yīng)單元。

改進(jìn)型MSBR 池(見圖3)共設(shè)2 組，單組設(shè)計規(guī)模為1×104 m3 /d。改進(jìn)型MSBR 池的設(shè)計參數(shù)見表3。每座改進(jìn)型MSBR 系統(tǒng)由5 個單元組成，分設(shè)在反應(yīng)池兩側(cè)的是MSBR 池，起著好氧氧化、缺氧反硝化、預(yù)沉淀和沉淀作用，內(nèi)設(shè)管式微孔曝氣器及潛水?dāng)嚢杵?，并在出水處設(shè)有空氣堰。

 圖3 改進(jìn)型MSBR池示意

Fig．3 Plan view of modified MSBR

表3 改進(jìn)型MSBR池工藝設(shè)計參數(shù)

Tab．3 Design parameters of modified MSBR

 厭氧池出水經(jīng)過缺氧池進(jìn)入主曝氣池，主曝氣池設(shè)在反應(yīng)池的一端，內(nèi)設(shè)管式微孔曝氣器; 缺氧池設(shè)在厭氧池和主曝氣池之間，通過2 臺硝化液回流泵回流主曝氣池的混合液至缺氧池進(jìn)行生物除氮，為防止污泥沉底，缺氧池內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢杵? 臺。如果不讓混合液進(jìn)入缺氧池，則此時缺氧池充當(dāng)了厭氧池的作用，可用于強化除磷。改進(jìn)型MSBR 池各單元運行狀態(tài)見表4。

表4 各運行時段反應(yīng)單元的運行狀態(tài)

Tab．4 Operation state of each unit in each sequence

 每座改進(jìn)型MSBR 系統(tǒng)由5 個單元組成，缺氧池、厭氧池、主曝氣池始終處于連續(xù)運行狀態(tài)，SBR池1 和SBR 池2 交替運行，一個運行周期為4 h。其中各時段的持續(xù)時間: 時段1 和時段4 為30 min;時段2 和時段5 為60 min; 時段3 和時段6 為30min。

當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)較差、COD 和NH3-N 去除效果差時，模式進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整: 曝氣90 min，預(yù)沉30 min，出水仍為120 min。

當(dāng)出水SS 較高、出水效果較差時，可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整: 曝氣60 min，預(yù)沉60 min，出水仍為120 min。

如仍出現(xiàn)COD 或NH3-N 去除效果不佳等工況，則可調(diào)整運行周期為6 h，模式調(diào)整如下: 曝氣150 min，預(yù)沉30 min，出水180 min?；虿捎瞄g歇出水，適當(dāng)縮短出水時間，模式調(diào)整如下: 曝氣120min，預(yù)沉30 min，沉淀出水90 min。

各單元配置的主要工藝設(shè)備見表5。

表5 單座改進(jìn)型MSBR池主要工藝設(shè)備

Tab．5 Equipment of modified MSBR

 3 設(shè)計特點

設(shè)計特點如下: ①水解酸化池采用一體化環(huán)流水解厭氧池，有效緩解了占地緊張的問題，經(jīng)過水解處理，污水可生化性得到提高。當(dāng)水解區(qū)域的泥量不足時，排泥回流進(jìn)行補充，使實際運行更加靈活，具有運行效果好、處理效率高的優(yōu)點。②水解酸化池中沉淀區(qū)為斜管沉淀池形式，增大了表面負(fù)荷，節(jié)省了占地。③水解酸化池污泥回流采用內(nèi)回流穿墻泵的形式，降低了運行能耗。④改進(jìn)型MSBR 工藝在MSBR 工藝基礎(chǔ)上，針對進(jìn)水水質(zhì)氮高磷低的特點，取消了預(yù)缺氧池和濃縮池，縮短厭氧池的停留時間，適當(dāng)加大了好氧池和缺氧池的停留時間，強化了好氧除碳、硝化和反硝化脫氮效果。⑤將改進(jìn)型MSBR 池的污泥回流和剩余污泥排放通過八爪型穿孔集泥管有效連接在一起，提高了污泥回流和剩余污泥的排放濃度，將穿孔排泥系統(tǒng)、混合液井和混合液回流泵巧妙地結(jié)合在一起，能夠有效降低運行能耗和費用。⑥改進(jìn)型MSBR 池將低揚程內(nèi)回流泵和滑閥結(jié)合使用，在降低了回流系統(tǒng)能耗的同時，使回流量具備了可調(diào)節(jié)性。

4 運行效果分析及問題討論

4. 1 運行效果

污水處理廠實際運行效果見表6。

表6 污水處理廠實際進(jìn)、出水水質(zhì)

Tab．6 Actual influent and effluent quality　 mg·L-1

 由表6 可見，污水廠實際進(jìn)水中工業(yè)廢水比例約在60% ～ 80%，B /C 值在0．12 ～ 0．28。在實際進(jìn)水水質(zhì)遠(yuǎn)差于設(shè)計水質(zhì)的情況下，污水處理廠出水基本能達(dá)標(biāo)排放，COD、BOD5、NH3-N、TN、TP 達(dá)標(biāo)排放率分別達(dá)到了79．3%、100%、100%、100% 和92%，表明水解酸化/改進(jìn)型MSBR 工藝對含高比例工業(yè)廢水的污水具有很好的處理效果，在對納管的工業(yè)廢水水質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)控制的情況下，出水水質(zhì)能夠達(dá)到一級B 排放標(biāo)準(zhǔn)。

4. 2 設(shè)計存在問題

①受占地限制，水解酸化池的沉淀區(qū)采用了斜管沉淀池形式，雖然能提高沉淀區(qū)的效率，但生化污泥的沉降性能差，易附著在斜管區(qū)域并積壓，一段時間之后可能影響出水水質(zhì)。運行時需通過高壓水槍定期沖洗方式解決。具體參見m.tax-pages.com

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②改進(jìn)型MSBR 池采用了八爪型穿孔集泥管，在一定程度上改善了池體的排泥效果，但仍存在排泥不徹底的情況，穿孔集泥管的周邊區(qū)域排泥效果好，但距離較遠(yuǎn)區(qū)仍存在排泥不暢的現(xiàn)象，并在序批池終端出水區(qū)域存在出水時污泥上浮現(xiàn)象。一方面由于此區(qū)域無集泥管，污泥推流至此后難以排出系統(tǒng); 另一方面是因為空氣堰出水負(fù)荷雖低于潷水器，但仍存在負(fù)荷偏高的問題。

針對污泥上浮問題，設(shè)計時可考慮增加穿孔排泥管的布置范圍，特別是空氣堰下方排泥系統(tǒng)布置，避免此區(qū)域集泥而影響出水水質(zhì)。空氣堰出水負(fù)荷在有條件的情況下應(yīng)盡量取低值，有利于避免跑泥現(xiàn)象，提高出水水質(zhì)。

③改進(jìn)型MSBR 池出水堰出水時存在虹吸現(xiàn)象?？諝庋唛_始出水時流量較大且存在紊流狀態(tài)，空氣隨出水帶入出水管引起負(fù)壓虹吸現(xiàn)象，出水流量大大增加，嚴(yán)重時導(dǎo)致改進(jìn)型MSBR 池液面明顯下降，不利于出水水質(zhì)穩(wěn)定。設(shè)計時可考慮出水管采用P 形管結(jié)構(gòu)，能夠一定程度上避免出水管的虹吸現(xiàn)象。運行時可采用空氣堰進(jìn)氣的方式，以補充出水中夾帶的空氣，平衡空氣堰內(nèi)外壓力，避免負(fù)壓虹吸帶來的影響。