農產品加工工業園區污水處理工程設計應用

陳 斌，馬雪林，陳 龍

（湖南華菱節能環保科技有限公司，長沙 410000）

某農產品加工工業集中區占地3 km2，按照“一區兩園”布局，被農業農村部批準為全國農產品加工創業基地。主要支柱產業為農副產品加工業和林業資源綜合開發業，包括紡織、服飾、鞋類與玩具加工產業園項目，麥芽低聚糖生產項目，米杉木工藝鏡框生產項目，竹纖維紡織品加工生產項目，楠竹精深加工綜合產業化開發項目以及生豬養殖和屠宰項目。

工業園區內的排污企業排放的污水，含有蛋白質、糖類、淀粉、動物排泄物、毛發、血液，以及一些化學添加劑、油漆油脂類等，具有排污不規律、水質復雜、各股廢水可生化性區別大等特點[1-3]。工業園區內的污水，均在企業內部先經預處理達到《污水排入城鎮下水道水質標準》后，再進入園區配套的集中式污水處理廠，日處理規模為5 000 m3/d，變化系數Kz=1.74，執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B排放標準。

1 進水水質水量

工業園區排放的污水包括生活污水和生產廢水，其中生活污水直接進入園區污水處理廠，企業排放的生產廢水由各排污企業進行預處理，達到《污水排入城鎮下水道水質標準》要求后，排入園區污水處理廠，與生活污水合并處理。進水水質如表1所示。

2 處理工藝

2.1 污水處理工藝

污水處理廠主體工藝采用“預處理+水解酸化+改良型A2O＋MBR+紫外消毒”。

流程：原水→粗格柵→提升泵房→細格柵→旋流沉砂池→膜格柵→調節池→水解酸化池→改良型A2O→MBR→紫外消毒→達標排放。

污水經粗格柵渠去除其中較大漂浮物后，進入提升泵房，為防止泥砂沉積，井下設有間歇曝氣裝置，再由污水泵提升至細格柵，去除污水中較小漂浮物，污水自流至旋流沉砂池，可減少后續膜格柵的機械磨損[4-5]。沉砂池出水進入膜格柵，膜格柵的設置是為了保護MBR膜系統，用以去除污水中的纖維狀、毛發類物質，以防膜絲被纏繞而造成損壞或膜污染。

膜格柵出水自流入調節池，池內設有潛水攪拌器，均質均量后進入水解酸化池。池內設有組合填料，利用成膜微生物將大分子物質分解成小分子，將難降解部分物質分解成易降解物質，隨后流入改良型A2O池，先進入前置的預缺氧池，之后通過厭氧、缺氧、曝氣，部分污水直接進入厭氧池，即多點配水，在微生物作用下，將污水中有機污染物分解為H2O、CO2、N2等物質。泥水混合物共同進入MBR膜池進行再處理，通過膜設備間的產水抽吸泵將清水泵至紫外消毒渠消毒，然后經出水計量渠計量，最終排入附近河流[6-8]。

2.2 污泥處理工藝

柵渣：粗格柵、細格柵、膜格柵截留的柵渣→收集暫存→外運處置；泥砂：旋流沉砂池→砂水分離器→砂池暫存→外運處置；剩余污泥：MBR膜池配套的污泥回流池剩余污泥、水解池底部污泥→污泥濃縮池→污泥泵→污泥脫水→污泥干化場→外運處置。

2.3 應急處理工藝

對于工業園區污水來說，由于不同類型的生產企業具有不同的生產特性，排水時段也各不相同，導致污水處理廠在不同時段接收到不同水質狀態的污水[9-11]。為確保后續生化處理系統的正常穩定運行，人們對入口水量平衡和水質均化提出了比較高的要求。此外，不可避免地存在生產企業內部治污設施不完善或檢修等異常排水情況，同時因招商引資的不確定性，水質的復雜性和水量的變化特性偏離原設計指標。為確保污水處理廠能正常運行并穩定達標，要設置應急儲水池來接收異常來水，且預留備用預處理設施所需場地。

在膜格柵出水處設有pH、COD、NH4-N、TP在線監測儀，實時監測原水指標，當污水指標超過設計指標時，隨時開啟事故閘門，將異常原水排入應急儲水池；污水在應急儲水池內，采取對應措施進行處置，如調節pH后，檢測指標低于設定值時，或水量水質均偏低時，中控發出并水處理提示，通過人工啟泵的方式，將應急儲水池內的污水按需泵入調節池，與正常原水合并處理[12-13]。

2.4 工藝特點

工業園區進行規劃設計后，因地理環境、營商環境、配套產業鏈和交通物流條件等諸多因素的影響，在招商引資過程中，普遍存在實際產業與規劃不一致，甚至與原規劃存在重大偏離的情形，使得工業園區污水的水質水量存在非常多的不確定因素，這對污水處理廠的工藝設計和建設提出了更高的要求。

本工藝為了考慮入住產業的多變性，在污水處理廠的工藝路線選擇上綜合考慮以下思路：預處理工藝覆蓋面廣、調節能力強、緩沖能力大的組合，并納入應急處理設施和預留針對性強的預處理場地；主體工藝做到操作彈性大、工藝可變性好、穩定性高，做好分組操作。

生化主體采用改良A2O+MBR組合工藝。通過將回流污泥和部分進水先進入預反硝化區（另一部分進水直接進入厭氧池），以達到微生物利用有機碳作為碳源進行反硝化的目的，有效提高系統的生物脫氮能力，同時預反硝化區的設立可以有效保持厭氧區的溶解氧，提高生物除磷能力[14]。

3 主要構筑物及設計參數

3.1 預處理

預處理主要包括粗格柵渠、提升泵房、細格柵渠、旋流沉砂池、膜格柵渠、調節池，以及應急儲水池。

3.1.1 粗格柵渠

2座，1用1備；B＝800 mm，設計流量Qmax=362.5 m3/h。配套設備：回轉式格柵除污機2臺，柵隙20 mm，安裝角度α＝75°，N＝0.55 kW，配套液位差計，自動控制啟停；手輪式插板閘門4套。

表1 設計進、出水水質

3.1.2 提升泵房

1座，有效容積190 m3，HRTmax=31 min，全地下式。配套設備：潛污泵3臺，2用1備，Q=185 m3/h，N=15 kW，變頻控制；電磁流量計1臺；離心通風機1臺，風量1 000 m3/h，風壓498～317 Pa，N=1.1 kW。

3.1.3 細格柵渠

2座，1用1備；B＝800 mm，設計流量Qmax=362.5 m3/h。配套設備：回轉式格柵除污機2臺，柵隙5 mm，安裝角度α＝75°，N＝0.55 kW，配套液位差計，自動控制啟停；手輪式插板閘門4套。

3.1.4 旋流沉砂池

1座，Qmax＝362.5 m3/h，停留時間85.7～49.25 s，表面負荷67.63 m3/（m2·h）。配套設備：旋流沉砂器1臺，1.1 kW，配羅茨鼓風機1臺，1.5 m3/min，N=2.2 kW；砂水分離器1臺。

3.1.5 膜格柵渠

2座，1用1備；B＝800 mm，設計流量Qmax=362.5 m3/h。配套設備：超細膜格柵機2臺，柵隙1 mm，安裝角度α＝90°，N＝0.55 kW，自動控制啟停；手輪式插板閘門4套。

3.1.6 調節池

1座，有效容積1 700 m3，HRT=8.16 h，全地下式。配套設備：潛污泵3臺，2用1備，Q=100 m3/h，N=7.5 kW，變頻控制；電磁流量計1臺；潛水攪拌機4臺，N=2.5 kW；離心通風機1臺，風量1 000 m3/h，風壓498～317 Pa，N=1.1 kW。

3.1.7 應急儲水池

1座，有效容積2 500 m3，HRT=12 h，全地下式。配套設備：潛污泵2臺，2用，Q=100 m3/h，N=7.5 kW，變頻控制；電磁流量計1臺；潛水攪拌機4臺，N=4.0 kW；離心通風機1臺，風量2 000 m3/h，風壓498～317 Pa，N=2.2 kW。

3.2 生化處理

生化池按5 000 m3/d設計，主要包括水解酸化池+改良型A2O生化池+MBR池。

3.2.1 水解酸化池

2座，并聯運行，有效容積852 m3，HRT=4.0 h，填充Φ150組合填料182.3 m3。

3.2.2 改良型A2O生化池

2組，并聯運行，采用普通活性污泥法，分為預缺氧池、厭氧池、缺氧池和曝氣池。其中：預缺氧池，有效容積104.2 m3，HRT=0.5 h；厭氧池，有效化池容積416.7m3，HRT=2.0 h；缺氧池，有效容積1 064.2 m3，HRT=5.0 h；好氧池，有效容積1 406.6 m3，HRT=6.75 h。配套設備：預缺氧池潛水攪拌機2臺，單臺功率1.5 kW；厭氧池潛水攪拌機4臺，單臺功率2.5 kW；缺氧池潛水攪拌機4臺，單臺功率4.0 kW；好氧池鼓風機2臺，1用1備，24 m3/min，單臺功率45 kW，微孔曝氣器Φ260，1 110套；混合液回流泵2臺，Q=200 m3/h，N=15 kW。

3.2.3 MBR膜池

2組，并聯運行，有效容積617.4 m3，HRT=2.96 h。配套設備：浸沒式中空纖維簾式膜組件1套，PVDF膜材，共608片，膜面積共計13 376 m2，設計通量15.6 L/m2·h；抽吸泵3臺，2用1備，Q=143 m3/h，N=11 kW；污泥回流泵2臺，Q=100 m3/h，N=7.5 kW。

3.3 尾水消毒

紫外消毒渠1座，B=800 mm，紫外線有效劑量不低于20 mJ/cm2，設超越渠1座。配套設備：紫外消毒系統1套，矩陣順水流安裝方式，3個模塊，含紫外線消毒燈18支，燈管功率320 W，紫外C輸出功率108 W，總裝機功率7.5 kW。為確保設備檢修或雨季汛期的出水消毒效果不打折扣，另配備次氯酸鈉應急投加設備1套，作為應急補充消毒設施。

4 運行效果

工程投運后，跟蹤現場實際運行過程中的檢測數據，系統運行穩定，出水水質良好。

表2 實際進、出水水質

在實際運行過程中，該污水處理廠的夜間水量遠超過設計流量，水質濃度也高出設計指標，與城鎮污水的排水規律、水質特性區別較大。因此，前期調研對工業園區污水處理的設計尤為重要。本項目在設計之初，已對原水的異常情況進行了充分考慮，如設計有調節池和應急儲水池等設施，可以很好地解決水質水量的沖擊問題，實現緩沖過渡，為生化系統的穩定運行提供有力的保障。

5 結論

工業園區廢水水質水量變化大，難降解成分多，設置調節池和應急儲水池是有必要的，可為后續生化系統均質均量運行提供保障，提高處理效率；改良型A2O+MBR的組合型工藝，可以應用于以農產品加工為主導產業的工業園區污水處理；從MBR系統回流污泥至前端的厭氧池時，以及從曝氣池回流混合液時，需要增設預缺氧池，以盡可能地釋放掉混合液以及MBR過度曝氣所攜帶的氧氣，同時可起到生物選擇器的作用，為厭氧池的正常運行提供有力的保障。