北京某工廠工業污水處理提標改造設計

易亞杰

(湖南中集環境投資有限公司,湖南 長沙 410002)

0 前言

近年來，由于環境、生態問題日益受到重視，各地的污水排放標準不斷提高，排污物排放指標上限值不斷下探。為了防止污水造成城市黑臭，設定氮、磷污染因子去除率，研究降低CODCr，去除氨氮、總磷濃度，有效提高各污染因子去除率的方法在污水處理項目中的應用。

1 污水處理系統存在問題及原因分析

1.1 污水處理存在問題

本項目污水處理規模為800 t/d，原污水處理系統流程如圖1 所示。

圖1 改造前工藝流程圖

最初的排放標準為《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)。由于工廠的發展，排放物種類、濃度發生變化，導致污水廠出水水質不穩定，廢水中多個污染因子的含量已不能滿足北京市地方標準《水污染物綜合排放標準》(DB 11/307—2013)的要求[1]。污水廠的進水水質、出水水質及出水指標見表1。

表1 進水水質、出水水質及出水指標 mg/L

1.2 原因分析

原污水站建設較早，無論是設計還是環保指標檢測，均沒有考慮廢水的氨氮、總磷排放問題，導致現有處理工藝缺少脫氮、除磷的單元及設備，處理后的水中氨氮和總磷含量嚴重超標，且由于生化停留時間較短，出水CODCr、BOD5同樣不能穩定。

2 改造內容及新工藝流程

2.1 主要改造內容

針對污水處理系統存在的問題和近期水質檢測狀況及排放標準，主要改造項目見表2，改造后的工藝流程如圖2 所示。

圖2 改造后工藝流程圖

表2 升級改造工程項目清單

2.2 工藝改造后各主要單元

2.2.1 隔油沉淀池

隔油沉淀池利用廢水中懸浮物和水的比重不同的原理達到分離的目的。原有污水站的隔油沉淀池和配套設施設備運行正常，故改造項目僅對隔油池進行清淤處理，仍利用原設施作為隔油預處理工藝，去除水中少量重油、機油(石油類)。

2.2.2 氣浮池

2.2.2.1 一級氣浮池

一級氣浮池是對含油污水隔油后的補充處理以及二級生物處理前的預處理，目的是保證生物處理進水水質的相對穩定，去除比重接近于水、難以沉淀的懸浮物(例如油脂、纖維等)，同時使水中表面活性劑、石油類附著在氣泡表面上浮，從而與水分離。一級氣浮池設置1 座，尺寸為9.5 m×6.0 m×5.0 m(H)，有效容積為280 m3。

2.2.2.2 二級氣浮池

二級氣浮池的功能和一級氣浮池相同，是對一級氣浮池作用的強化。二級氣浮池設置1 座，尺寸為8.5 m×6.0 m×5.0 m(H)，有效容積為250 m3。

2.2.3 缺氧反硝化池

將現有中間水池改造為缺氧反硝化池，與好氧池共同組成混合液回流系統，既充分利用了現有的設施，降低建設投資成本，又升級了原處理工藝。改建的缺氧反硝化池尺寸為4.8 m ×5.1 m ×5.0 m(H)，有效容積為100 m3，水力停留時間為3 h。

2.2.4 好氧池+MBR 池

將原有的調節池改造為合建式“好氧池+MBR池”，充分利用現有調節池，不另增設構筑物，既提升了處理效果，也節約了建設成本。合建式“好氧池+MBR 池”與缺氧反硝化池組成了AO+MBR 池系統。

新增AO +MBR 生化與膜系統有兩個原因：一是原生化池尺寸僅為5.5 m×4.7 m×5.2 m，水力停留時間短，為3.6 h，無法有效提高CODCr與BOD5的去除率，出水水質不穩定，而新增好氧池，水力停留時間增加為6 h，加大了生化段的可靠性；二是可通過回流系統，在缺氧反硝化池內去除氨氮，同時MBR 膜池降低SS 含量，增加出水水質穩定性，避免出現由于污泥老化使二沉池沉淀效果不佳的情況[2]。

好氧池+MBR 池尺寸為13.2 m ×5.1 m ×5.0 m(H)；有效容積為300 m3；水力停留時間為9 h。主要設備包括1 套MBR 膜組件、2 臺污水提升泵(流量Q=35 m3/h，揚程H=7 m，電機功率N=1.5 kW)、2 臺反洗水泵(流量Q=40 m3/h，揚程H=12 m，電機功率N=3.0 kW)、1 臺污泥回流泵(流量Q=25 m3/h，揚程H=8 m，電機功率N=2.2 kW)、1 套曝氣裝置。

2.2.5 化學除磷沉淀池

將原有的生化池改造為化學除磷沉淀池，且通過添加PAC、PAM(助凝)等化學藥劑去除水中磷污染。化學除磷沉淀池數量為1 座；尺寸為5.5 m×4.7 m×5.2 m(H)；有效容積為120 m3；混凝反應時間為0.5 h，沉淀時間為3 h。主要設備包括1 套攪拌機、1 套PAC 加藥裝置、1 套PAM 加藥裝置、1 臺剩余污泥泵、1 批斜管填料。

2.2.6 折點加氯反應池

將現有砂濾池改造為折點加氯反應池，目的是對前端工藝處理的廢水中剩余的氨氮進行深度凈化，確保出水中的氨氮含量達標。通過在折點加氯反應池內投加次氯酸鈉(工業級，有效氯35%)進行反應，可進一步去除AO+MBR 系統未去除的氨氮，同時次氯酸根對出水具有消毒殺菌的功能。折點加氯的方法可解決北方水溫低影響生化效率，從而導致氨氮去除低的問題。

折點加氯池設置1 座，尺寸為7.5 m ×3.2 m ×3.5 m (H)，有效容積為70 m3，水力停留時間為2 h。主要設備包括：1 臺攪拌機、1 套次氯酸鈉投加系統(產量4 kg/h)、2 套投加系統(其中1 套可用于加酸回調pH 值，體積為3 m3)、2 臺計量泵(流量Q=20 L/h)。

2.2.7 自控儀表

在污水廠內設置較完善的儀表監測系統和微機監控系統，且從儀表精度、耐腐蝕度、工作可靠性、安裝方便的角度對儀表進行選型[3]。由于污水處理站工作環境、介質條件較差，特別是傳感器直接與污水、污泥接觸時，極易腐蝕、結垢，因此選用非接觸式、無阻塞隔膜式、電磁式和可清洗式的傳感器。

3 運行效果分析

3.1 CODCr、BOD5、SS、氨氮去除率

投加接種污泥后，調節曝氣量，好氧池出水口與MBR 膜池進水口處的溶解氧含量控制在2 mg/L 左右。為有效去除氨氮，不斷調節好氧池回流量，最佳回流比最終鎖定在150%，污水氨氮去除率逐漸提高，最后達到80%。隨著調試深入，運行10 d 后，污泥濃度升高至2 500 mg/L，各污染因子去除率趨于穩定，如圖3 所示。

圖3 AO+MBR 對各污染因子去除率

由圖3 可知，調試10 d 后，CODCr去除率達到90%，BOD5去除率為95%，氨氮去除率達到80%，SS 去除率為98%。另外，由于項目采用MBR 膜設備，生化出水SS 含量穩定，初期即可達標。

3.2 化學除磷池加藥量對出水總磷濃度的影響分析

由于改造后的生化系統缺乏厭氧池，生化除磷效率有限，污水經過MBR 膜池后，總磷去除率僅50%，總磷濃度仍約為3 mg/L。污水進入化學除磷池后，通過池內添加PAC(有效含量為26%)、PAM(投加量為5 mg/L)，不斷調節PAC 濃度，研究藥劑投加量對出水總磷濃度的影響，結果如圖4 所示。當PAC 濃度為35 mg/L 時，總磷去除率可達95%；之后再增大投加量，總磷去除率的增幅不大。

圖4 PAC 添加量對總磷去除率的影響

3.3 折點加氯池反應分析

二沉池出水的氨氮濃度為7 mg/L 左右，北方冬季水溫較低，約7 ℃，不利于生化。通過投加不同量次氯酸鈉，研究次氯酸鈉投加量對氨氮去除率的影響[4-5]，結果如圖5 所示。次氯酸鈉的投加量分別為5‰、6.5‰、8‰、9.5‰(重量比)時，對應的氨氮去除率分別為70%、85%、90%、98%；繼續增大次氯酸鈉投加量，氨氮濃度甚至可以降到0.2 mg/L 以下，同時能夠去除約20%的CODCr。

圖5 次氯酸鈉投加量對氨氮去除率的影響

3.4 小結

將原中間水池及調節池升級為AO +MBR 系統后，通過增加水力停留時間提高CODcr與BOD5的去除率，通過MBR 膜處理設備提高出水水質穩定性；污水中氮、磷污染比較嚴重，針對北方溫度低不利于生化的問題，增加化學除磷、折點加氯工藝，有效提高氮、磷的去除率，使出水水質穩定達標。

4 結束語

通過研究考慮污水的特點，對標地方環境與生態的要求，對原污水處理系統進行改造。經過調試，最終出水水質高標準地達到了《水污染物綜合排放標準》(DB 11/307—2013)的要求，并確定了化學除磷、折點加氯工藝的最佳加藥濃度參數，其中折點加氯工藝可克服北方冬季水溫低生化活性差的特點，適合推廣于北方小規模工業污水去除氨氮的應用。