某水溶性丙烯酸酯乳液生產廢水處理站工程設計

溫貝貝，程 燕

（1.安徽皖欣環境工程有限公司，安徽合肥 230000；2.合肥市環境監測中心站，安徽合肥 230000）

1 工程概述

某化工有限公司成立于2019年12月，是以有機硅新材料、紡織及印染助劑、化工染料為主要產品的新型化工企業。

水溶性丙烯酸酯乳液生產過程中產生設備及回收包裝桶清洗廢水、地坪沖洗水、尾氣吸收水，以及少量的初期雨水、地坪沖洗水、尾氣吸收水和地坪沖洗水。在丙烯酸的生產和使用過程中，對貯槽、管道、設備等的清洗會產生丙烯酸廢水。該廢水外觀性狀為乳狀，CODCr高達40 000mg/L，B/C比僅為0.01。丙烯酸乳液廢水水質成分復雜，含有苯類、醇類、脂類、丙烯酸、有機助劑、無機助劑、氨氮等。廢水水質復雜，對苯乙烯和丙烯酸特征污染物的排放要求高，采用高效的高級氧化等工藝處理費用高，且廢水不宜直接進入生化體系，采用合適的預處理工藝和生化處理工藝是處理水溶性丙烯酸乳液廢水的關鍵。

2 廢水水量及水質

本工程處理來自水溶性丙烯酸酯乳液生產過程中的所有工業廢水，廢水的種類、水量和水質不同，主要參數見表1。

表1 生產廢水來源及水質參數

續表

處理后的水質達到當地園區接管標準，并且滿足行業間接排放標準《合成樹脂工業污染物排放標準》（GB 31572—2015），見表2。

表2 設計出水水質

考慮到總氮會影響后續接管后的總氮處理能力，設計中增加出水總氮的控制，設計總氮出水為40mg/L。

3 工藝流程

設備及設備及回收包裝桶清洗廢水（90m3/d）、地坪沖洗廢水（1.2m3/d）、尾氣吸收水（9m3/d）、冷凝廢水（0.64m3/d），經收集池1收集后泵送至破乳氣浮設備。收集池設提籃式過濾器，用于浮渣等的收集。破乳氣浮階段首先加酸或堿調節pH到弱堿性后，依次加入破乳劑、混凝劑PAC、助凝劑PAM后進行氣浮反應，氣浮反應出水自流進入調節池。初期雨水直接進入調節池。為了調配后續的水質，在調節池末端加入營養劑。

圖1 廢水處理工藝流程圖

在調節池調配好的廢水泵送至水解酸化池，完成廢水的水解酸化提高廢水生化性后自流進入一級好氧池，一級好氧池主要完成易降解COD的去除。一級好氧池出水經中沉池沉淀后自流進入二級A/O工藝，在此階段主要完成特征污染物、氨氮和總氮的去除。二級A/O工藝出水經二沉池沉淀后自流進入三級A/O工藝，在此階段繼續完成特征污染物、氨氮和總氮的去除。三級A/O工藝出水自流進入終沉池，然后進入出水池。出水池內的水泵送進入后續管網。破乳氣浮階段產生的浮渣進入物化污泥池，脫水后進行污泥脫水。中沉池、二沉池和終沉池產生的生化污泥并入生化污泥池進行污泥濃縮后，進入污泥脫水機，進行污泥脫水。

物化預處理階段和污泥脫水階段的加藥由加藥系統完成。加藥系統位于加藥間，由溶藥桶、溶解攪拌、計量泵、加藥管線等組成。

物化污泥脫水和生化污泥的脫水由污泥脫水系統完成。污泥脫水系統位于污泥脫水間，由污泥池、污泥輸送泵、污泥脫水機、污泥輸送管線等組成。

4 主要建（構）筑物設計

4.1 收集池1

收集池1為全地下鋼砼結構，設計水量為100m3/d，設計水力停留時間為1d，有效水深為2.5m，有效池容為100m3。收集池1采用三涂五布防腐。收集池1設耐腐蝕PP材質籃式過濾器，保護后續廢水泵運行。收集池1的廢水通過泵送進入破乳氣浮一體化設備。收集池1設浮球液位計連鎖廢水提升泵的高開低停。

4.2 破乳氣浮

破乳氣浮采用成套一體化處理設備，根據水質特征，設備采用碳鋼防腐材質。根據設計水量，選擇設計處理能力5~10m3/h的破乳氣浮設備。在破乳段依次加堿調節pH到10左右，加入破乳劑進行破乳劑，加入混凝劑進行破乳后的混凝作用，加強破乳效果，加入絮凝劑進行絮凝反應。然后進入氣浮池，氣浮池主要由接觸區和分離器組成。pH調節、破乳段、混凝段、絮凝段的設計水力停留時間為0.5h。氣浮的接觸區設計水力停留時間為5min，分離器設計表面負荷為6~8m3/（m2·h）。

加堿段的pH由pH計監控，并連鎖酸、堿加藥泵的啟停。

破乳劑采用小試效果較好的FP系列破乳劑，經過破乳后，能實現廢水中大部分COD的有效去除，經過破乳氣浮，廢水的 COD可以從37 000mg/L降低到3 700mg/L左右；且能實現大部分懸浮物的去除，懸浮物可從6 000mg/L降低到100mg/L左右。

4.3 調節池

調節池為全地下鋼砼結構，設計水量為100m3/d，設計水力停留時間為20h，有效水深為2.5m，有效池容為100m3。調節池內壁防腐，采用環氧煤瀝青防腐。調節池設耐腐蝕PP材質籃式過濾器，保護后續廢水泵送泵。調節池的廢水通過泵送進入破乳氣浮一體化設備。調節池設超聲波液位計連鎖廢水提升泵的高開低停。調節池廢水輸送泵出口管線上有電磁流量計，用以監控廢水的流量。調節池后端通過投加營養劑調配廢水水質，解決廢水中缺少微生物生長所需要的磷源、微量元素的問題。

4.4 水解酸化池

水解酸化池為半地下鋼砼結構。設計水量為120m3/d，設計水力停留時間為1.5d，有效水深為4.5m，有效池容為100m3。 為了保證水解反應的接觸反應條件，水解酸化池內設3臺潛水攪拌機，沿池體三角布設。

4.5 一級好氧

水解酸化池出水自流進入一級好氧池。一級好氧池為半地下鋼砼結構。設計水量為120m3/d，設計水力停留時間為2d，有效水深為4.5m，有效池容為240m3。

一級好氧段、二級O段和三級O段的曝氣，設計總的汽水比為46∶1。曝氣由羅茨風機供應，設3臺FSR-65羅茨風機，2用1備，風量為2.2m3/min，風壓為5.7kPa。

一級好氧池設穿孔曝氣管，保證曝氣均勻性。穿孔曝氣管采用UPVC管道制作，按照制作圖現場加工。

4.6 中沉池

一級好氧池出水自流進入中沉池。中沉池設計考慮污泥回流流量，設計水量為10m3/h，設計表面負荷為0.5m3/（m2·d）。中沉池為半地下鋼砼結構，表面積為20m2。中沉池配有污泥回流泵和污泥排放泵，流量均為10m3/h。

4.7 二級A/O池

二級好氧池內出水自流進入二級A/O池。二級A/O池包括二級A池和二級O池。二級A/O池設計水量為1 200m3/d，設計水力停留時間為2.7d，有效水深為4.5m，有效池容為325m3。二級A池和二級O池的容積比為1∶2。

為了保證二級A池的接觸反應條件，二級A池內設3臺潛水攪拌機，沿池體三角布設。

為提高曝氣效率，二級O池內設旋混曝氣器。并設DO在線監測儀，用以監測水池內的溶解氧。二級O池內的硝化液通過硝化液回流泵回流到二級A池。

4.8 二沉池

二級O池出水自流進入二沉池。二沉池設計考慮污泥回流流量，設計水量為10m3/h，設計表面負荷為0.5m3/（m2·d）。二沉池為半地下鋼砼結構，表面積為20m2。二沉池配有污泥回流泵和污泥排放泵，流量均為10m3/h。

4.9 三級A/O池

二級O池內出水自流進入三級A/O池。三級A/O池包括三級A池和三級O池。三級A/O池設計水量為120m3/d，設計水力停留時間為1.5d，有效水深為4.5m，有效池容為180m3。三級A池和三級O池的容積比為1∶2。

為了保證三級A池的接觸反應條件，三級A池內設2臺潛水攪拌機，沿池體對角布設。

為提高曝氣效率，三級O池內設曝氣盤。并設DO在線監測儀，用以監測水池內的溶解氧。為提高污泥停留時間，三級O池內組合式生物填料。三級O池內的硝化液通過硝化液回流泵回流到三級A池。

4.1 0 終沉池

三級O池出水自流進入終沉池。終沉池設計考慮污泥回流流量，設計水量為10m3/h，設計表面負荷為0.5m3/（m2·d）。終沉池為半地下鋼砼結構，表面積為20m2。終沉池配有污泥排放泵，流量為10m3/h。

4.1 1 出水池

出水池為半地下鋼砼結構。設計水量為120m3/d，設計水力停留時間為0.2d，有效水深為4.5m，有效池容為24m3。出水池出水通過泵泵送至園區管網。泵出口設電磁流量計用以監測出水流量。

4.1 2 物化污泥池

物化污泥池為半地下鋼砼結構。設計水量為55m3/d，設計水力停留時間為1d，有效池容為55m3，有效水深為3m。物化污泥池濃縮后的污泥通過污泥輸送泵泵送至壓濾機。

4.1 3 生化污泥池

生化污泥池為半地下鋼砼結構。設計水量為250m3/d，設計水力停留時間為1d，有效池容為250m3，有效水深為3m。生化污泥池濃縮后的污泥通過污泥輸送泵泵送至壓濾機。

4.1 4 輔助用房

設計輔助用房有加藥間、風機間、污泥脫間、操作間，根據設備布置需要，分別占地70m2、50m2、50m2、15m2。輔助用房為框架結構。

5 公用工程和化學藥劑消耗

項目裝機功率為107kw，運行功率約為89kW，均為380/ 220V低壓設備，單機容量最大7.5kW，日用電量為1 613kW·h，功率因素取0.8，電費為1 613×0.80×0.8/120=8.60元/m3（電費以0.80元/度計）。

項目用到的藥劑有鹽酸、液堿、營養劑、破乳劑、混凝計PAC、助凝劑PAM，藥劑投加費用共為37.95元/噸水（表3）。

表3 藥劑消耗量費用表

6 工程投資

設備總投資：69.32萬元

主要構筑物總投資：94.85萬元

設備安裝費：18.60萬元

其他費用：33.00萬元

工程總投資：215.77萬元

7 廢水站占地面積

構筑物占地：400m2；輔助用房占地：185m2；廢水站總占地面積（含綠地及道路）：750m2。

8 環境效益

生產廢水達標排放接入園區管網，該廢水處理站年處理污染物COD總量約115.2t，對廢水中的特征污染物也有很好的去除。同時，也為企業創造了良好的生產環境。

9 結束語

1）本項目以某公司的廢水處理站產生的生產廢水為設計對象，基于生產廢水的小試試驗結果進行了工程設計。工程設計參數主要通過小試數據并結合理論計算最終確定工程設計參數的取值。

2）破乳氣浮預處理采用小試效果較好的FP系列破乳劑，經過破乳后，能實現廢水中大部分COD和SS的有效去除，減輕后續生化處理體系的有機負荷，并提高了系統運行的穩定性。

3）因廢水可生化性差，利用水解酸化可大幅度提高可生化性。因廢水COD較高，氨氮濃度較高，特征污染物甲苯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸、環氧氯丙烷的濃度高，采用三級生化體系（一級好氧-二級A/O-三級A/O）實現污染物的經濟高效降解。

4）該處理系統具有運行能耗低、投資省，可靈活調整運行工況的優點。為水溶性丙烯酸乳液生產廢水的處理提供借鑒參考。