某經濟開發區廢水處理工程設計實例

蔣佩娟，方降龍，宇 豐，方海超，李少宸，干明瑞

(安徽環境科技集團股份有限公司，安徽 合肥 230024)

經濟開發區作為經濟發展的主戰場，承擔著招商引資的重任，在調結構、優布局方面起著重要作用。作為現代產業的聚集地，園區內各類企業會產生大量廢水，因此，在園區內建設集中式的廢水處理系統也是較為迫切的[1-4]。

本工程以省內某經濟開發區的綜合廢水為設計對象，該園區以醫藥健康、機械機電、電子信息等產業為主，各企業產生的廢水水質水量波動較大[5]，綜合廢水中存在高分子、雜環類等難降解有機污染物，成分復雜、可生化性差，單一的處理工藝很難達標排放[6,7]，因此，優選高效、經濟、穩定的處理工藝是處理該類廢水的關鍵。

1 工程概況

本工程主要以園區內中醫藥、機械加工廢水為主，生活污水占比較少，進水水質復雜，含有難降解和對微生物有毒性的有機物，生化性較差[6-7]，企業外排的廢水需經過預處理達到接管標準后方可排入園區廢水處理系統，出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中規定的一級 A 標準。

2 設計規模及進出水水質

2.1 設計規模

本經濟開發區廢水處理系統總設計規模為15000 m3/d，其中工業廢水和生活污水占比為4:1，分兩期建設，近期規模為7500 m3/d，遠期規模為15000 m3/d。本工程設計規模具體如下：粗格柵及提升泵站、細格柵及旋流沉砂池、調節池、事故池、消毒池、臭氧制備間、鼓風機房、加藥間、污泥脫水間土建按遠期15000 m3/d規模設計，設備按近期7500 m3/d規模安裝；氣浮池、水解酸化池、A/A/O/A/O生化池、二沉池及污泥泵站、磁混凝高效沉淀池及中提泵站、反硝化深床濾池、臭氧氧化池、除臭單元按近期7500 m3/d 規模設計。

2.2 設計進出水水質

為了保證園區內廢水處理系統的正常運行，企業外排的廢水需經過預處理達到《污水排入城鎮下水道水質標準》(GB/T 31962-2015)中規定的B級規定限值，其他污染物應滿足《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)的有關規定后方可排入園區廢水處理系統。生活污水進水水質參考周邊生活污水處理廠設計、運行數據確定。

園區廢水處理系統綜合進水水質按照工業廢水與生活污水的水量比例(4:1)進行加權平均得到綜合加權進水水質，同時考慮到實際經過各企業內部預處理的工業廢水可生化性較差，一般不大于0.3，經預留一部分安全余量并按B/C不大于0.3修正后得到綜合設計進水水質。

經處理后出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中規定的一級 A 標準。具體指標見表1所示。

表1 設計進出水水質

Table1 Designinfluentandeffluentwaterquality

(mg/L)

3 廢水處理工藝選擇

3.1 廢水處理工藝選擇

由于本廢水處理系統以工業廢水為主，水量、水質和上游企業生產工藝及產品種類有關，上游企業排水的不穩定性容易對后端處理單元造成沖擊。同時由于上游企業排放的污染物種類復雜，廢水中可能含有高分子類、雜環類等難降解污染物，對生化有較強的抑制作用，導致污水的可生化性能較差，處理難度較大[6-7]?？傮w而言，廢水處理系統抗沖擊負荷能力的增強，廢水中CODCr、NH3-N、TN等重點污染物的深度去除是本工程重難點所在。

目前，針對該類廢水，主要采用以“預處理-生化處理-深度處理”為主體的組合工藝[6-8]，通過馴化提高微生物的抗毒、抗沖擊的能力。

預處理設施對緩沖水量、水質波動，減輕后續生物處理負荷，穩定出水水質，優化處理效果具有極其重要的保障作用?？紤]工業園區入駐企業的排放水質，本工程預處理段設置沉砂池和氣浮池，可有效去除污水中的懸浮物，并強化對油脂的去除，從而降低后續生化單元的處理負荷。

根據以往項目工程經驗，結合類似園區廢水進水水質，經過企業內部預處理后的廢水可生化性較差，生化處理前設置水解酸化池，使難降解大分子有機污染物進一步水解為易生化的小分子有機污染物，提高廢水的可生化性，能有效提高后續生化系統去除有機污染物效率[8-10]。

考慮到本工程廢水中NH3-N、TN和TP的指標不低，因此要求生化處理工藝具有較好的脫氮除磷功能。這類生物處理工藝代表性的主要有MBR、SBR和A2O等。MBR工藝整體投資及運行費用均較高，且膜絲易污堵，設備檢修率高，運行維護費用高；SBR和A2O工藝整體投資、運行費用都較低，但考慮到工藝的成熟穩定性、耐沖擊負荷能力、經濟性以及脫氮除磷效果等方面，采用A2/O工藝作為本工程的生化處理工藝。為提高總氮去除率，本工程設計中采用兩級A/O工藝[11](A/A/O/A/O)，同時考慮常規的泥法工藝在運行過程中易出現污泥濃度及生長速率低、處理效果不穩定、污泥松散難沉降等問題，在第二級A/O工藝的O池添加MBBR懸浮填料，采用泥膜法組合，優化生化系統出水水質，有利于提高系統耐沖擊負荷能力，可有效提高總氮總磷去除效率，強化處理效果。

結合相關工程經驗，廢水經泥膜法組合生化處理后，出水CODCr可降到60 mg/L以下，SS約20 mg/L，TN約20 mg/L，TP約1.5 mg/L，由于本工程對污染物去除要求較高，仍需進一步深度去除殘留污染物。

為使SS和TP出水達標并進一步降低CODCr，本工程深度處理段需采用混凝、沉淀工藝。目前，高效沉淀池在污水深度處理中得到了廣泛的應用，綜合考慮各種因素，本工程混凝沉淀采用高效沉淀池[10-12]。

前端生化處理難以使TN持續穩定達標，深度處理段仍需設置具有脫氮功能的單元，強化處理效果，確保出水TN穩定達標。深度處理的生物脫氮工藝主要包括反硝化生物濾池、活性砂濾池和反硝化深床濾池。反硝化生物濾池出水SS的穩定性不高，需在生物濾池后增設濾布濾池或普通砂濾池，運行管理較復雜；活性砂濾池對布水布氣等要求高，且容易堵塞，反沖洗水量也較大；本工程深度處理段采用集生物脫氮及過濾功能合二為一的反硝化深床濾池，可達到預期設計目標[12]。

針對廢水中殘留的部分難降解CODCr，工程上較多的采用高級氧化技術進行深度處理。高級氧化技術可產生大量的·OH自由基過程，利用高活性自由基破壞有機分子結構達到氧化去除有機物的目的，實現高效的氧化處理，主要包括Fenton、臭氧氧化法等。Fenton法可去除水中的有機物，但最佳反應條件為pH值4以下，需要投加大量酸調整pH值，處理后還需要投加堿液反調pH值，不僅增加處理成本，而且廢水中增加了大量的鹽分；本工程采用臭氧氧化法，參與反應的僅為O3，反應過程中不加任何藥劑，不增加污水中的鹽分，工藝流程簡單[9,11-14]。

深度處理段設置磁混凝高效沉淀池+反硝化深床濾池+臭氧氧化池[9-14]，深度去除殘留CODCr及懸浮物、色度等，并可保證出水總氮、總磷達標。

3.2 廢水處理工藝流程

廢水處理工藝流程如圖1所示。

圖1 廢水處理工藝流程Fig.1 Process flow of wastewater treatment station

調節池出水通過泵提升進入氣浮池，去除水中部分SS、COD和大部分油脂，出水自流至水解酸化池，在水解酸化池內通過微生物的水解酸化作用進一步將污水中難降解的有機物轉為易于生化降解的中間體，進一步提高廢水的可生化性，水解酸化池內部增加填料以強化水解酸化效果。

水解酸化池出水進入A/A/O/A/O池，在缺氧環境下將進水及從O池回流混合液中的硝酸鹽氮還原化成氮氣；缺氧池出水進入好氧池，好氧池內設鼓風曝氣，在好氧的環境下去除污水中大部分的有機污染物，并將廢水中的氨氮轉化成硝酸鹽氮。A/A/O/A/O池出水進入二沉池進行固液分離，部分污泥通過泵提升回流至前端缺氧池，其余剩余污泥去污泥儲池。

二沉池出水進入磁混凝高效沉淀池，與投加的絮凝劑和助凝劑混合，經過混凝反應進一步去除有機污染物、色度以及懸浮物，減少臭氧用量。磁混凝高效沉淀池經過提升后進入反硝化深床濾池，通過投加碳源和物理過濾，保障出水總氮、TP和SS達標。深床濾池出水進入臭氧氧化池，進一步去除污水中不可生化降解的有機物。臭氧氧化池的出水進入消毒池，對出水水質進行消毒并在線監測，達標后外排受納水體，其中部分出水可回用于污泥脫水間，進行地坪沖洗。

若因工藝裝置運行不正常或來水沖擊較為嚴重而導致出水不達標時，則消毒池出水通過泵送至事故池或調節池進一步處理，確保出水穩定達標。

4 主要構筑物及設計參數

(1)粗格柵及進水泵房。1座，格柵渠與進水泵房合建，總尺寸為17 m×11.2 m×11 m；設機械粗格柵2臺，柵條間隙為10 mm，配套柵渣輸送機1臺；污水提升泵3臺，2用1備，單臺流量為157 m3/h，揚程為18 m，功率15 kW。

(2)細格柵及旋流沉砂池。1座，細格柵渠與旋流沉砂池合建，細格柵渠尺寸為10.35 m×2.6 m×1.75 m；設孔板式格柵2臺，柵條間隙為3 mm，配套細柵渣壓榨機1臺，沖洗水泵2臺，1用1備，單臺流量為20 m3/h，揚程為40 m，功率4.5 kW；旋流沉砂池2套，1用1備，單套直徑為3.05 m，鼓風機2臺，1用1備，單臺風量為2.5 m3/min，風壓為49 kPa。

(3)調節池。1座，尺寸為59.5 m×19.9 m×7.55 m，超高1 m，鋼筋混凝土結構，水力停留時間為12.4 h；設機械攪拌機8臺，單臺功率為6 kW。

3.發展中國家應對BEPS的弱征管能力尋求中國的幫助。BEPS是全球化深入發展的產物，AP-BEPS是多邊框架，實施AP-BEPS，需要發展中國家參與共同協力合作，才能形成全球稅收征管合力，維護發達經濟體和發展中經濟體的稅收利益。發展中國家征管基礎薄弱，應對BEPS的征管能力相對較弱，AP-BEPS的實施成本較高，迫切需要中國等新興市場經濟體幫助其征管能力建設，切實提高其應對BEPS的征管能力。

(4)氣浮池。2套，高效溶氣氣浮成套設備，單套處理能力Q=157 m3/h，成套設備包括溶氣氣浮池設備本體2套；溶氣罐2套，尺寸：Φ1200×1650(直筒段)設計流量Q=70 m3/h，工作壓力P=0.5 MPa；溶氣泵4套，2用2備，單臺流量Q=70 m3/h，H=46.5 m；排渣機2套；空壓機2套；混合攪拌機2套；絮凝攪拌機2套。

(5)水解酸化池、A/A/O/A/O池。1座，合建，總尺寸為58.7 m×30 m×7 m，超高1 m，鋼筋混凝土結構；水解酸化池水力停留時間為16.3 h，手動插板閘門2套，潛水攪拌機16臺，葉輪直徑Φ=400 mm，組合填料1810 m3，材質為聚乙烯，填料規格Φ150 mm；A/A/O/A/O池MLSS為4000 mg/L，硝化液回流比Ri為300%，污泥回流比R為100%，厭氧段設計停留時間1.0 h，一級缺氧段設計停留時間5.0 h，一級好氧段設計停留時間7.5 h，二級缺氧段設計停留時間2.0 h，二級好氧段設計停留時間2.0 h，潛水攪拌機8臺，葉輪直徑Φ=400 mm，單臺功率為4 kW，硝化液回流泵4臺，2用2備(變頻)，單臺流量Q=470 m3/h，揚程P為0.01 MPa；二級好氧段添加MBBR懸浮填料，填充率為45%，材質為聚乙烯，管式微孔曝氣器110套，曝氣器規格為φ65，曝氣量為7 m3/h。配套鼓風機3套，2用1備，單套風量為37 m3/min，升壓為78.4 kPa，功率為75 kW。

(6)二沉池及污泥泵站。2座，單座直徑為16 m，池邊水深4.2 m，鋼筋混凝土結構；表面負荷0.77 m3/m2·h；設周邊傳動半橋式刮泥機2臺，功率為1.5 kW；回流污泥泵3臺，2用1備，單臺流量為157 m3/h，揚程為8 m，功率7.5 kW；剩余污泥泵2臺，1用1備，單臺流量為20 m3/h，揚程為15 m，功率1.5 kW；手動圓閘門2臺，規格DN600，手動圓閘門2臺，規格DN400。

(7)磁混凝高效沉淀池及中提泵站。1座，尺寸為15 m×7.6 m×7.0 m，超高0.5 m，成套設備包括快混區攪拌機2臺，槳葉直徑為Φ800 mm，轉速n為80 r/min；磁介質混合區攪拌機2臺，槳葉直徑為Φ800 mm，轉速n為80 r/min；絮凝區攪拌機2臺，槳葉直徑為Φ1500 mm，轉速n為35 r/min；中心傳動刮泥機2臺，直徑為Φ4 m；磁泥剪切機2臺，流量Q為5 m3/h；磁粉回收機2臺，流量Q為5 m3/h。

污泥回流泵3臺，2用1備(變頻)，單臺流量為20 m3/h，揚程為10 m，功率1.1 kW；沖洗水泵2臺，1用1備，單臺流量為10 m3/h，揚程為20 m，功率1.1 kW；斜管填料25 m2，斜管長度L為1000 mm，孔間距d為80 mm，傾角60°；提升水泵3臺，2用1備(變頻)，單臺流量為157 m3/h，揚程為24 m，功率22 kW；污泥泵2臺，1用1備，單臺流量為20 m3/h，揚程為15 m，功率1.5 kW；移動式潛污泵1臺，單臺流量為10 m3/h，揚程為15 m，功率1.1 kW。

(8)反硝化深床濾池。4格，單格尺寸為7 m×3 m×6.3 m，超高0.7 m，鋼筋混凝土結構；填料高度為1.83 m，平均濾速3.72 m/h，強制濾速4.96 m/h；氣水分布底盤裝置、反沖洗空氣分布系統、出水堰板、驅氮裝置4套；混合攪拌機2臺，槳葉直徑為Φ800 mm，轉速n為50～60 r/min；反洗水泵2臺，1用1備，單臺流量為320 m3/h，揚程為10 m，功率為15 kW；反洗風機2臺，1用1備，單臺風量為32.2 m3/min，升壓為68.6 kPa，功率為70 kW；廢水提升泵2臺，1用1備，單臺流量為130 m3/h，揚程為12 m，功率為8 kW。

(9)臭氧氧化池。1座，尺寸為19 m×9.7 m×6 m，超高1.5 m，鋼筋混凝土結構，停留時間為2.7 h。設臭氧發生器3套，2用1備，單套臭氧產量5 kg/h。

(10)消毒池。1座，尺寸為17.9 m×11 m×4.3 m，超高0.65 m，鋼筋混凝土結構；采用次氯酸鈉消毒工藝，加氯量10 mg/L；尾水提升泵3臺，2用1備，單臺流量為172 m3/h，揚程為18 m，功率為16 kW；回用水泵2臺，1用1備，單臺流量為55 m3/h，揚程為25 m，功率為7 kW。

(11)加藥間。1座，尺寸為17.6 m×14.5 m×6.8 m，框架結構；PAM制備和投加裝置1套；PAC加藥裝置1套；乙酸鈉加藥裝置1套；次氯酸鈉加藥裝置1套。

(12)污泥脫水間。1座，尺寸為24 m×15 m×6.5 m，框架結構；帶式濃縮脫水一體機2臺，1用1備，處理能力75～150 kgDS/h，工作時間16 h/d，PAM制備和投加裝置1套。

(13)生物除臭。生物除臭成套設備位于室外，地坪尺寸21.4 m×12.5 m；一體化生物除臭設備1套，處理工藝為堿洗+生物濾池，風量為Q=28000 m3/h；離心風機2臺，1用1備，風量Q為28000 m3/h，風壓為3500 Pa；循環水泵2臺，1用1備，風量Q為60 m3/h，揚程H為23 m；加濕水泵1臺，風量Q為30 m3/h，揚程H為22 m。

5 工程設計特點

(1)本工程針對廢水排放量大、污染嚴重的企業采用“一企一管”設計，管線上設置流量計、取樣分析裝置和控制閥等，由園區環境管理部門對其進行監測和管控，避免不合格廢水的排放對后續處理單元的沖擊。

(2)考慮到廢水經各企業預處理后，易降解的有機物已得到去除，可生化較差，通過設置水解酸化改善可生化性，同時在工藝流程尾端設置臭氧氧化工藝單元進行把關，保證出水COD穩定達標排放。

(3)生化主體工藝采用A/A/O/A/O+MBBR池的泥膜法組合工藝，增加了泥齡，可有效提高系統耐沖擊負荷能力及污染物去除效率。

(4)深度處理段采用磁混凝高效沉淀池+反硝化深床濾池+臭氧氧化的組合工藝，深度去除廢水中殘留的CODCr及色度等污染物，并保證出水總氮、總磷達標。

6 工程運行效果

本工程運行后，園區廢水處理系統進水量約為7000 m3/d，經3月16日，廢水處理系統日常例行采樣分析，各項水質指標均達到設計要求。實際進出水水質見表2所示。

表2 實際進出水水質Table 2 Influent and effluent water quality of the wastewater treatment process (mg/L)

7 投資及運行成本

本工程概算總投資11958.13萬元，單位總成本2.38元/t，單位經營成本約為1.55元/t。

8 結 論

(1)本工程污水處理采用“粗格柵及進水泵房+細格柵及旋流沉砂池+調節池(事故池)+氣浮池+水解酸化池+A/A/O/A/O+二沉池+磁混凝高效沉淀池+臭氧氧化池+反硝化深床濾池+消毒池”組合處理工藝，該組合工藝對CODCr、BOD5、NH3-N、TN、SS、TP去除率可分別達到90.7%、93.3%、90.7%、82.1%、98.4%、95%，處理尾水可穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)中一級A標準。

(2)本工程應加強對企業外排廢水的監測，若符合進水水質標準，企業廢水進入園區廢水處理系統進行下一步處理；若不滿足要求，則建議企業加強預處理，避免不合格廢水對園區廢水處理系統產生過大沖擊。園區綜合廢水水質、水量波動大，成分復雜，可生化性差，處理難度較大，通過本工程的實施，以期為類似園區廢水處理提供工程經驗。