某有機化學原料制造企業廢水處理工程設計及運行實例

蔡國飛，李 斌，范素婷*

(1.池州南環環保科技有限公司，安徽 池州 247100； 2.江蘇南大華興環保科技股份公司，江蘇 鹽城 224000)

有機化學原料制造企業廢水來源包括車間工藝用水、設備管線清洗廢水、提取和精制工序固液分離產生的廢水等。廢水中溶入了生產過程中使用的全部物料成分，其中包括中間體、未知物和目標物(殘留的產品)，也包括廢水在混合有氧與缺氧條件下的新產物，水質成分復雜[1]。

為了企業的可持續發展，企業建設污水處理設施，生產生活產生的廢水經污水站處理后納管排放至園區污水處理廠，處理達標后排入周邊水體。本文主要研究該有機化學原料制造企業廢水處理工程的工藝技術路線、構筑物參數設計、設備設施配備、污染物去除效果以及污水站實際運行過程中產生的各種問題，可為類似工程提供參考。

1 設計廢水水量、水質

根據企業環評及以后發展規劃需要，設計水量依據 200 m3/d 進行，物化處理系統每天10小時運行，設計處理水量 20 m3/h；生化處理系統每天按照24小時運行，設計處理量為 8.5 m3/h。

有機化學原料制造企業因廢水中物料成分復雜，水質來源不一，企業遵循污水“分類收集、分類處理”的原則，進行預處理后匯聚至收集池，故只對收集池的廢水進行水質調研、設計。設計進水和出水水質情況見表1。

2 廢水處理工藝

2.1 工藝流程

污水站設計工藝路線如圖1。

圖1 污水處理工藝流程圖

2.2 處理工藝說明

污水處理站主要包括四大部分：物化處理系統、混凝沉淀系統、生化處理系統和污泥濃縮脫水。

物化處理系統：物化系統采用芬頓氧化工藝。全廠所有廢水統一收集至污水站集水池，若收集池中COD濃度較高，廢水可生化性較差，則將收集池內廢水通過泵提升至污水站預處理系統pH調節池內，經過調酸后進入芬頓氧化系統，在芬頓氧化池內投加硫酸亞鐵、雙氧水，該系統可以對廢水中難降解及大分子物質進行氧化降解[2]。

混凝沉淀系統：混凝沉淀系統為混凝沉淀池。芬頓氧化池出水自流至混凝沉淀池，收集池中的低COD廢水也送至污水站混凝沉淀池，通過投加酸堿調節廢水的pH值至中性，而后投加PAC及PAM藥劑[3]。通過藥劑的絮凝作用，廢水的懸浮狀顆粒物形成大型絮體并通過沉淀池沉降，該系統可以有效除去水中的懸浮物。

生化處理系統：生化處理系統采用“A/O”的組合工藝。絮凝沉淀池出水自流至后續生化工段的生化調節池，廠區生活污水、初期雨水亦送至污水站生化調節池，各類廢水通過生化調節池攪拌機的均質調節后由提升泵提升至后A池，A池內缺氧、兼氧微生物可降解廢水中的大分子有機物。A池廢水自流至后續好氧曝氣池，通過O池內好氧微生物降解廢水中的有機污染物。通過水解酸化和好氧曝氣工藝，能去除大部分的有機物。

污泥濃縮脫水：污水站混凝沉淀池、二沉池產生的物化污泥和生化系統的剩余污泥由泵輸送至污泥池，通過污泥池濃縮后動力輸送至壓濾機進行污泥脫水，脫水后污泥委外處置。

2.3 設計特點

1)本工藝采用芬頓氧化-混凝沉淀-水解酸化-好氧曝氣-沉淀組合流程，工藝設計較為成熟。

2)物化處理采用芬頓氧化，將難降解的大分子有機物分解為易降解的小分子有機物，提高廢水可處理性，降低后生化系統負荷[4]。

3)混凝沉淀采用投加PAC及PAM藥劑，去除廢水中的懸浮狀顆粒物，去除水中懸浮物。

4)生化處理采用水解酸化-好氧曝氣工藝，進一步去除水中的污染物，確保廢水治理的聯系穩定可靠達標。

3 構筑物參數、設備設施配備情況

1)收集池。1座，地下鋼砼結構，防腐，尺寸為 7.0 m×9.5 m×4.5 m(長×寬×高，下同)，池內配備鋼襯塑耐腐耐磨泵2臺，一用一備；PP 材質引水筒1個，潛水攪拌機2臺，排泥泵2臺，一用一備；超聲波液位計1個，電磁流量計1個。

2)pH調節池。1座，半地下鋼砼結構，防腐，尺寸為 5.5 m×4.0 m×4.5 m，池內配備DN25，UPVC穿孔曝氣管1套，pH計(在線)1個。

3)芬頓池。1座，半地下鋼砼結構，防腐，5.5 m×7.0 m×4.5 m，池內配備不銹鋼槳式攪拌機1臺。

4)混凝反應池。1座，半地下鋼砼結構，防腐，1.3 m×1.5 m×4.5 m，池內配備液下不銹鋼槳式攪拌機2臺、框式攪拌機1臺。

5)絮凝沉淀池。1座，半地下鋼砼結構，防腐，4.0 m×8.0 m×4.5 m，池內配備2.2KW排泥泵2臺，DN350中心導流筒2套。

6)生化調節池。1座，半地下鋼砼結構，防腐，10.0 m×5.0 m×5.0 m，池內配備0.75KW廢水提升泵2臺，引水筒一個，液下不銹鋼潛水攪拌機2臺，超聲波液位計1個，電磁流量計1個。

7)A池+O池。各1座，半地下鋼砼結構，防腐，A池 4.0 m×5.0 m×5.0 m，O池 9.0 m×5.0 m×5.0 m。池內配備液下不銹鋼潛水攪拌機2臺，混合液回流泵2臺，ORP 計1個，DO 溶氧儀1個，電磁流量計 2個，Φ215微孔曝氣盤1套。

8)二沉池。1座，半地下鋼砼結構，防腐，3.0 m×3.0 m×4.5 m，池內配備污泥泵2臺，電磁流量計1個，出水堰板1套。

9)外排池。1座，半地下鋼砼結構，防腐，13.0 m×10.0 m×4.5 m，池內配備外排泵2臺，流量計1個，液位計1個。

10)污泥池。1座，半地下鋼砼結構，防腐，4.5 m×4.5 m×4.5 m，池內配備污泥泵2臺，液位計1個。

4 調試與運行結果

該企業污水站于2022年7月建成并開始調試運行，調試主要針對芬頓氧化、混凝沉淀和水解酸化-好氧生化工藝環節。

芬頓氧化主要是對進水酸堿度、雙氧水和硫酸亞鐵等藥劑投加量進行調整，經氧化反應后COD部分去除；混凝沉淀通過不斷調整PAC和PAM藥劑比例，尋找最佳混凝條件，去除污水中的懸浮物；生化處理工藝調試較為復雜，接種城市污水處理廠污泥 45 m3于功能池內，接種后SV30為6%，后對污泥進行培養、馴化，并進水調試，不斷提高進水污染物濃度，并監測出水水質。

經三個月調試運行后，芬頓氧化、混凝沉淀以及水解酸化+好氧曝氣生化處理工藝污染物去除效率滿足設計要求，化驗室連續監測20天各功能池污染物濃度，各處理單元污染物平均濃度及去除率見表2，出水水質均低于排放限值，達到設計要求。該企業污水站處理工藝路線設計合理，設備配備滿足要求，實際運行效果良好，出水限值滿足排放標準。

表2 各處理單元運行效果

5 問題與解決措施

5.1 問題

5.1.1 施工及設備安裝問題

1)溢流口標高錯誤。土建驗收時，發現混凝沉淀池至生化調節池溢流口、芬頓氧化池溢流口施工錯誤，位置、標高等與土建設計圖紙不符。好氧曝氣池至二沉池溢流槽處，未預埋管道，好氧曝氣池出水無法溢流至沉淀池。

2)加藥罐攪拌機攪拌效果差。液堿、硫酸、雙氧水、硫酸亞鐵、PAC、PAM加藥罐內攪拌機攪拌軸過短，距離加藥罐底部較遠，加藥攪拌效果差，藥劑不能順利溶解、充分混合。

3)現場設備安裝時，將應安裝于pH調節池內的pH計(在線)錯誤安裝在芬頓氧化池內，無法有效調節芬頓進水pH值，影響氧化效果。

4)O池內DO溶解氧儀(在線)設備安裝之前底蓋未開，安裝后儀器無數值顯示。

5)沉淀池污泥回流泵功率小，污泥回流泵開啟時無法將沉淀池混合液泵入水解酸化池。

5.1.2 運行問題

1)冬季氣溫過低，系統污染物去除效果降低。冬季運行時池內水溫低，微生物生物活性降低，導致污染物去除效果受影響。

2)混凝沉淀攪拌機轉速較慢，攪拌效果低于預期。

3)好氧曝氣池池面出現大量白色泡沫。

5.2 解決措施

5.2.1 建筑及設備升級改造

1)土建單位重新對上述構筑物進行施工。改變混凝沉淀池、芬頓氧化池溢流口位置、標高；好氧曝氣池溢流槽開口并預埋管道，管道延伸至沉淀池處。整改后溢流口位置及標高與設計圖紙相符，現構筑物建設滿足設計要求以及污水處理的需要，污水處理系統能正常運轉。

2)將加藥罐內攪拌機拆除，安裝DN16曝氣管道，以曝氣代替攪拌，使溶液充分混合、溶解。現藥劑配制時開啟曝氣后，藥劑能順利溶解并混合均勻，藥劑投加系統運行正常。

3)拆除芬頓氧化池內pH計，并將其安裝于pH調節池內。現pH計能順利監測調節池內酸堿度變化，數據顯示靈敏，可有效調節進水至合適的pH，使之滿足芬頓氧化的進水要求。

4)將好氧曝氣池內DO溶解氧儀取出，打開底蓋，重新安裝于池體內。現DO溶解氧儀已能正常使用，儀器數據顯示正常，能準確監測好氧曝氣池內溶解氧變化，保證污水站正常運行。

5)經與工程師對接、核實、核算后，將原功率為 1.5 KW 的污泥回流泵更改為 2.2 KW，現沉淀池混合液已能順利回流至水解酸化池，實現外循環，保證池內污泥濃度。

5.3 污水站穩定運行

1)根據企業擬定的污水站進水升溫方案，通過蒸汽加熱，保證進水溫度不低于 15 ℃。蒸汽管管徑DN32，垂直布設于生化調節池及好氧曝氣池內，蒸汽管道延伸至液面下 1 m 處。當溫度降低時，打開生化調節池內蒸汽，對生化段進水進行升溫；當溫度極低，生化段升溫無法滿足好氧曝氣池水溫要求時，控制曝氣，同步開啟好氧曝氣池內蒸汽，在不損害菌體的情況下對池內污水進一步加熱。現生化調節池內進水升溫效果符合預期，能夠保證污泥的生物活性，污染物去除效果良好。

2)在原有安裝槳式攪拌機和框式攪拌機的基礎上，混凝沉淀池內增加曝氣裝置，曝氣管管徑DN16。當攪拌機攪拌效果較差時，開啟曝氣，保證廢水與溶劑充分混合，不影響混凝沉淀池的穩定運行。現混凝沉淀效果良好，污染物去除效果符合預期，去除效率滿足設計要求。

3)針對好氧曝氣池池面出現白色泡沫，對照水質化驗臺賬以及進排水數據，排查泡沫原因為進水負荷過高，生化進水酸堿度和進水要求不符造成。進一步加強生化段進水污染物濃度監測，控制進水負荷，生化段進水pH控制在6.5～8之間，“A/O”體系正常穩定運行。

現污水站好氧曝氣池泡沫得到有效控制，進水負荷滿足設計要求，不影響生化出水穩定性。

6 工程投資及運行成本

工程總造價為373萬元，其中土建投資181萬元，設備費用162萬元，設備安裝費以及工程調試費30萬元。

此污水處理工程運行成本包括電費、藥劑費、污泥處置費、人工費等，共計16.48元/噸，其中電費2.66元/噸，藥劑費0.82元/噸，污泥處置費7.0元/噸，人工費6.0元/噸。

7 結語

1)某有機化學原料制造企業廢水處理工程采用“芬頓氧化+混凝沉淀+A/O+沉淀”的處理工藝，出水能夠達到園區污水處理廠的接管標準要求，該工藝運行穩定可靠。

2)芬頓氧化和混凝沉淀工藝可以提高污水的可生化性，并去除廢水中大部分懸浮物，COD和懸浮物的平均去除效率分別為51.7%、64.8%。

3)A/O作為有機原料制造廢水處理的生化工藝，工藝運行穩定，污染物去除效率高，COD、氨氮、總磷和懸浮物的平均去除率為67.9%、86.0%、90.1%和48.9%。