生化—深度處理工藝用于危廢廢水處理工程

趙 慶

（中國瑞林工程技術股份有限公司，江西南昌330038）

危險廢物處置[1]主要采用焚燒、穩定固化、綜合利用、安全填埋等方法處理各種具有毒害性、爆炸性、腐蝕性、易燃性、化學反應性等的有毒有害物質。受危廢處置過程中原生廢物多變的影響，危廢處置中心的廢水種類較多、水質成分復雜、波動性較大。筆者以實際工程為依托，對危險廢物處置項目廢水的水質、處理工藝和單體構筑物等方面進行分析和探討，以期為同類項目的建設提出借鑒和參考。

1 工程概述

某危險廢物處理處置中心主要處理醫療廢物，精（蒸）餾殘渣，廢礦物油，含銅、砷、鉛廢物，有色金屬冶煉廢物、廢酸、廢堿，高濃度有機廢液及其他廢物等。其處理能力為71 kt/a，主要包括焚燒處理、物化處理、穩定化/固化處理、安全填埋及廢水處理等工藝。本文主要針對該中心廢水處理工藝進行分析。

處置中心的廢水主要有一般生產廢水、高鹽廢水蒸發冷凝水及生活污水，設計規模為400 m3/d。廢水經處理達到《城市污水再生利用 工業用水水質》（GB/T 19923—2005）[2]中工藝與產品用水的要求后外排或回用。設計進出水水質見表1。

表1 設計進出水水質 mg/L(除pH）

2 工藝流程

該處置中心廢水處理工藝流程如圖1所示。

圖1 廢水處理工藝流程

由圖1可以看出，結合本工程廢水特點，廢水生化處理工藝采用厭氧+A/O（缺氧+好氧）的生化—深度處理工藝。該工藝同時具有脫氮除磷的功能。

厭氧工序中采用水解酸化工藝，將廢水控制在含有大量水解細菌、酸化菌的條件下，利用水解菌、酸化菌將水中不溶性有機物水解為溶解性有機物，將難生物降解的大分子物質轉化為易生物降解的小分子物質，從而改善廢水的可生化性，為后續生化處理提供良好的水質環境；同時進行磷的釋放，使污水中磷的濃度升高。

在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有機物作碳源，將回流混合液中帶入的大量NO3-N和NO2-N還原為N2釋放至空氣，因此BOD5濃度繼續下降，NO3-N濃度大幅度下降，而磷的變化很小。

在好氧池中，有機物被微生物生化降解，而繼續下降；有機氮被氨化繼而被硝化，使NH3-N濃度顯著下降，但隨著硝化過程使NO3-N的濃度增加，而磷的濃度隨著聚磷菌的過量攝取，也以較快的速率下降。好氧池采用生物接觸氧化法，該法凈化污水的基本原理是利用棲息在生物處理池填料表面的生物膜的作用來達到凈化污水的目的。生物膜是由菌膠團、絲狀菌、真菌、原生動物和后生動物組成。生物膜的形成、生長、增殖、脫落的過程交替進行，得以保證其穩定的處理能力。

在二沉池出水中，投加除磷化學試劑，磷酸鹽沉淀與生化處理過程分離。投藥量可按磷負荷變化進行控制。

反滲透預處理采用砂濾、碳濾及超濾截留水體中的大分子物質和微粒，使進水符合反滲透要求。后端采用兩段式反滲透系統，第一段產生的濃水進入特種膜（DTRO）系統。第二段特種膜（DTRO）采用特殊改性專用膜片，能優化流體在膜柱內部流動形態；采用開放式的寬流道，膜片與支撐導流盤空間高度達到2.5 mm，有效地避免了物理堵塞，可允許淤泥密度指數（SDI）高達20的料液直接進入膜系統。其膜分離功能層更厚、電負性該工藝更低、膜表面更光滑、親水效果更好，具有更強的抗污染和耐高壓性能。兩段反滲透的產水達到《城市污水再生利用 工業用水水質》（GB/T 19923—2005）中工藝與產品用水的要求后回用或外排。特種膜（DTRO）的濃水進入蒸發車間。

廢水處理產生的污泥經污泥濃縮池濃縮后通過隔膜壓濾機進行污泥脫水，脫水后的污泥送至穩定固化車間固化后送安全填埋場填埋處理。

3 主要構筑物及其設計參數[3-6]

3.1 生化系統

生化系統主要構筑物包括厭氧池、缺氧池、好氧池、二沉池、混凝池、沉淀池等。

1）厭氧池。厭氧池2座，每座設計尺寸為18.0 m×4.0 m×6.0 m，有效水深為5.5 m，總有效容積為792 m3。2）缺氧池。缺氧池2座，每座設計尺寸為9.0 m×2.0 m×6.0 m，有效水深為5.5 m，總有效容積為196 m3。3）好氧池。好氧池2座，每座設計尺寸為9.0 m×2.0 m×6.0 m，有效水深為5.5 m，總有效容積為198 m3，容積負荷為1.0 kg/（m3·d），采用立體彈性填料，填料總容積為108 m3，氣水比為30∶1，混合液回流比為100%～200%。4）二沉池。采用豎流式沉淀池，共2座，每座設計尺寸為3 m×3 m，表面負荷為0.93 m3/（m2·h），污泥回流比為100%。5）混凝池。設混凝池2座，每座設計尺寸為2.0 m×2.0 m×2.3 m，有效水深為1.8 m，反應時間為42 min。6）沉淀池。采用豎流式沉淀池，共2座，每座設計尺寸為3 m×3 m，表面負荷為0.93 m3/（m2·h）。

3.2 深度處理

深度處理主要需要建設UF系統、RO系統、特種膜（DTRO）系統。1）UF系統采用聚偏氟乙烯（PVDF）材質中空纖維膜，設計膜通量為30 L/（h·m2），每支膜表面積為40 m2，共14支。2）一段RO系統。采用卷式膜，膜通量為18 L/（h·m2），每支膜表面積為32.5 m2，共30支，按2∶1排列，產水率為50%。3）二段RO系統。采用特種膜（DTRO）系統處理規模200 t/d，產水率為50%，膜通量為8.5 L/（h·m2），每支膜表面積為11.22 m2，取90支。

4 主要技術經濟指標及運行效果

該工程于2017年9月完成設備安裝，2017年11月開始試運行。該工程主要經濟技術指標見表3。

表3 主要經濟技術指標

經過2年多的運行，項目運行穩定，出水水質較好。出水水質穩定在CODcr 10～20 mg/L、BOD510～15 mg/L、NH3-N質量濃度為3～5 mg/L、SS濃度為30～40 mg/L范圍內，能穩定達標排放。圖2為某月出水監測指標。

圖2 某月出水監測指標

5 結論及建議

該危險廢物處理處置中心采用“厭氧+A/O-UFRO組合”工藝處理綜合廢水的實踐表明：該工藝出水效果好，能穩定達到《城市污水再生利用 工業用水水質》（GB/T 19923—2005）中工藝與產品用水的要求，對同類廢水處理項目具有參考意義。由于廢水的成分復雜多變，具有很大的不可預見性，筆者提出以下建議：1）控制對廢水生化處理系統的微生物有抑制作用的各類重污染物濃度，保證生化處理平穩運行。2）根據廢水的性質及操作條件確定膜的清洗頻率，以保持一定的膜通量，并延長膜的壽命。3）反滲透產生的濃水需蒸發車間進一步處理。