天津某工業(yè)園區(qū)污水廠擴容與提標改造工程實例

全康環(huán)保:摘要：天津某工業(yè)園區(qū)采用水解酸化/厭氧/缺氧/好氧/MBR/臭氧氧化/紫外消毒工藝對園區(qū)內污水處理廠進行擴容與提標改造。工程設計處理能力為10000m3/d,連續(xù)9個月的運行結果表明，當進水SS、COD、NH₄⁺-N、TP和TN濃度分別為28~84、75~335、17~38.4、2.7~5.2和17~48mg/L時，經該工藝處理后對SS、C0D、NH₄⁺-N、TP和TN的平均去除率分別高達92%、87%、96%、95%、78%,出水水質滿足天津市《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（DB12/599―2015)A標準。該工程具有運營成本適中、自動化程度高及污染小等特點。

近年來，隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展，城市污水量及其污水復雜程度不斷增加，污水處理難度加大。為了保證城市工業(yè)化與生態(tài)化建設的協(xié)調發(fā)展，需對處理不達標污水處理廠進行擴容和提標改造，以便更好地為整體城市建設與發(fā)展提供功能支撐。

天津大港某工業(yè)園區(qū)歷經多年的建設發(fā)展，已經形成以精細化工、合成材料、有機中間體、生物制藥、機械加工等產業(yè)為主的綜合性產業(yè)園區(qū)。隨著園區(qū)各類企業(yè)的入駐，污水量逐年增加，污水水質更加復雜化，已超出當前污水處理站處理能力，且處理效果無法達到排放標準。按天津市最新地方排放標準的要求，需對其進行擴容和提標改造。

1 項目概況

園區(qū)規(guī)劃面積約為7.5k?O。目前已建成污水處理廠一座，污水處理能力為5000m3/d該污水處理廠原設計工藝為預處理+缺氧+接觸氧化+沉淀+多介質接觸過濾+催化氧化+曝氣生物濾池+高效過濾+脫鹽，設計出水水質要求達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918―2002)的一級A標準。但在實際運行過程中，后續(xù)的“多介質接觸過濾+催化氧化+曝氣生物濾池+高效過濾+脫鹽”深度處理工藝未啟用，出水水質未能達標。

根據(jù)目前園區(qū)各企業(yè)污水排放量統(tǒng)計，園區(qū)污水量已增至8000m3/d,超過現(xiàn)有污水廠總處理能力。天津市《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(DB12/599―2015)規(guī)定：當設計處理規(guī)模10000m3/d時，執(zhí)行A標準?；趫@區(qū)污水產量增加和對污水廠排放要求提高的客觀情況，決定將園區(qū)污水廠處理能力擴容至10000m3/d并提標至天津市《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（DB12/599―2015)的A標準。

2 水質及原工藝運行分析

2.1 水質分析

該污水處理廠以處理工業(yè)園區(qū)企業(yè)廢水及生活污水為主，園區(qū)多為石化企業(yè)，水質較復雜。雖然園區(qū)企業(yè)有自身的污水處理設施，但仍有部分含油、含堿廢水進入污水收集管網(wǎng)，繼而進人處理系統(tǒng)。根據(jù)12個月的連續(xù)監(jiān)測結果，確定了污水處理廠進水水質波動范圍，并將其作為設計依據(jù)。設計進水及出水水質見表1。

①可生化性分析

B/C是判斷污水可生化性的重要指標,一般認為B/C>0.45可生化性較好，B/C>0.3可生化，B/C<0.3較難生化，B/C<0.25不易生化。根據(jù)污水處理廠進水水質統(tǒng)計，B/C為0.19~0.29,屬于較難生化廢水。為了提高污水的可生化性，工藝前端采用水解酸化工藝進行預處理，這是本處理工藝的重要環(huán)節(jié)。

②生物脫氮分析

BOD₅/TN值是判別常規(guī)脫氮工藝能否有效脫氮的重要指標。從理論上講，BOD₅/TN多2.86就能進行生物脫氮，但一般認為BOD₅/TN這4.0才能進行有效脫氮。根據(jù)污水處理廠進水水質統(tǒng)計,BOD5/TN為3.83~7.84,原水水質大多數(shù)情況下能滿足生物脫氮要求。根據(jù)水質監(jiān)測數(shù)據(jù)，總氮處于上升趨勢，故該工程預留碳源投加裝置。

③生物除磷分析

BOD5/TP值是鑒別常規(guī)除磷工藝能否生物除磷的主要指標。一般認為該值要大于20,比值越大,生物除磷效果越明顯。根據(jù)污水處理廠進水水質統(tǒng)計，BOD5/TP為32.9~90.9，滿足生物除磷的要求。

2.2 原工藝運行分析

原處理工藝流程見圖1。

原水經格柵、沉砂池等簡單的預處理后進人缺氧+好氧工藝，經沉淀池沉淀后排放。該工藝無法完成生物除磷，磷的去除只能依靠化學絮凝作用，需投加大量藥劑。該工藝結構簡單，污泥負荷低，抗沖擊能力差，高負荷污水尤其是工業(yè)廢水易對污泥系統(tǒng)造成沖擊，致其崩潰，無法達到處理效果,這是目前出水COD、NH₄⁺-N、TN嚴重超標的主要原因，加之后續(xù)深度處理工藝未啟用，使整套污水處理系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)。

3 提標改造工藝

3.1 工藝選擇

該污水處理廠進水B/C值為0.19~0.29,屬難生化廢水，提高廢水的可生化性是必不可少的處理過程，故在生化反應前段設置水解酸化池。生化主體工藝采用A20工藝，該工藝可滿足污水中大部分有機物的去除,且可以充分利用原有缺氧池和接觸氧化池等構筑物，工程量較小。采用MBR膜處理系統(tǒng)進行泥水分離，同時，也將大部分溶解態(tài)和膠體態(tài)的污染物攔截下來。由于化工廢水的特性,MBR池出水含一部分難生物降解的可溶性有機物,故通過臭氧強氧化將其徹底降解，實現(xiàn)有機污染物達標。最后通過紫外線消毒后排放。

3.2 改造后工藝流程

改造后工藝流程見圖2。

原水經調節(jié)池均化水質后進人水解酸化池，水解酸化池可以提高污水的可生化性,從而減少反應時間和處理能耗。水解酸化池出水進人A²O池池進行進一步的生化反應，發(fā)生碳氧化、硝化與反硝化、磷的厭氧釋放與好氧超量吸收。該工藝段是整個工藝的核心工藝，大部分污染物在此去除。

通過MBR膜的過濾作用，實現(xiàn)泥水的有效分離。同時在該工段投加PAC，增強菌膠團的凝聚和吸附作用，提高溶解態(tài)磷的吸附與吸收，TP濃度在此進一步降低。

MBR池出水仍含一部分難生物降解的可溶性有機物，故通過臭氧強氧化將其徹底降解，以達到排放要求。臭氧及其產生的活潑自由基使發(fā)色基團中的不飽和鍵斷裂生成小分子的酸和醛，從而使出水色度顯著降低。

隨后，污水中的病菌在紫外線的照射下被滅活,實現(xiàn)達標排放。

預處理及生化處理產生的污泥均排至污泥濃縮池進行減量化處理。

3.3 主要構筑物及設計參數(shù)

①調節(jié)池。2座，鋼筋混凝土結構，總有效容積為8400m3,停留時間為21h。

②事故池。2座，鋼筋混凝土結構，總有效容積為3150m3,停留時間為7.7h。

③水解酸化池。4座，鋼筋混凝土結構，總有效容積為6051.5m3，停留時間為14.52h。

④A²O池。設計水量為10000m3/d，水溫為12℃。污泥負荷為0.081kgBOD₅/(kgMLSS.d)。

厭氧池:4座，總有效容積為810m3,停留時間為1.94h，MLSS為3333mg/L，D0值為0.2mg/L。

缺氧池:4座，總有效容積為3600m3,停留時間為8.64h,MLSS為5000mg/L，DO值為0.5mg/L,缺氧池至厭氧池回流比為200%。

好氧池:4座，總有效容積為7962m3,停留時間為19.16h,曝氣量為63.50Nm3/min,MLSS為6667mg/L,好氧池至缺氧池回流比為300%，DO值為2.3mg/L,好氧泥齡??20d。

⑤MBR池。20座，單池設計尺寸：L x Bx H =5.6m x 3.0m x 3.5m，其中膜池12座，反洗水池4座，化學清洗水池4座。膜瞬時過濾通量為15L/(?O?h),日累計過濾時間21.6h，日累計反洗時間0.48h,反洗通量為25L/(?O?h)，日累計過濾水量為10445.8m3，日累計反洗水量為386.8m3，日累計有效產水量為10059m3,MLSS為8000mg/L，膜池至好氧池回流比為500%，DO值為2.0mg/L,剩余干污泥量為805kg/d。

⑥污泥濃縮池。1座，鋼結構，圓形，有效容積為254.3m3。

⑦臭氧接觸池。2座,總有效容積為162m3,采用曝氣投加方式，臭氧產生濃度為60kg/h。臭氧破壞器規(guī)格為40~50Nm3/h，N=5.5kW,2套（1用1備）。

⑧除臭系統(tǒng)。生物濾床1座，一體化玻璃鋼設備，有效容積為435m3。生物濾床為全封閉，設檢修口、觀察口、裝卸料口、進出氣口、給排水裝置等。內含新型營養(yǎng)型生物濾料，生物濾料為礦石覆蓋營養(yǎng)膜無機濾料，典型的濾料尺寸為15~25mm。

生物濾床除臭工藝基本流程見圖3。

廢氣經導人口先平流進入預處理床，經前級清水洗滌,在洗滌區(qū)完成對酸性和水溶性氣體污染物的吸收、除塵及加濕的預處理。未清除的惡臭氣體再進入生物濾床過濾區(qū)，污染物從氣相轉移到生物膜表面。生物濾床利用微生物的代謝活動降解揮發(fā)性有機化合物（VOCs)和惡臭物質，從而達到無臭化、無害化的目的。

⑨紫外消毒渠。1座，有效容積為47.3m3,接觸時間為408s。

4 運行效果

4.1 對SS的去除效果

改造后運行期間系統(tǒng)對SS的去除效果如圖4所示。

如圖4所示,運行期間進水SS不穩(wěn)定,5月一9月進水SS為69~84mg/L,10月之后SS降至28~40mg/L，出水SS穩(wěn)定保持在4mg/L，SS去除率在92%左右波動。SS的去除主要依靠MBR膜的過濾作用實現(xiàn)，由于MBR膜孔徑為0.1pm并結合定期自動反洗，因此,膜通量基本維持不變，從而保證出水SS穩(wěn)定達標。

4.2 對COD的去除效果

運行期間對COD的去除效果見圖5。

如圖5所示，運行期間進水COD不穩(wěn)定，最低為75mg/L,最高335mg/L;出水COD較為穩(wěn)定，維持在11~28mg/L;C0D去除率較穩(wěn)定，平均去除率為87%,且整體呈逐步升高趨勢。難降解有機物經水解酸化池處理后，被分解為小分子易降解有機物,提高了廢水的可生化性，進而提高了后續(xù)處理工藝對COD的去除率。隨著運行時間的不斷增加，水解酸化池和后續(xù)工藝的活性污泥穩(wěn)定性逐漸提高，處理效率隨之提高。

4.3 對NH₄⁺-N的去除效果

運行期間對NH₄⁺-N的去除效果見圖6。

如圖6所示，2018年運行期間進水NH4+-N穩(wěn)定在17~29mg/L，出水NH₄⁺-N維持在3mg/L以下。2019年1月由于園區(qū)某工廠超標排放，進水NH4+-N突然增高至38.4mg/L,但出水NH4+-N濃度依然維持在較低水平，說明已經形成穩(wěn)定的污泥系統(tǒng)，具有一定的抗沖擊負荷能力。除2018年10月夕卜，NH₄⁺-N去除率均在96%以上，10月去除率為84%，造成該情況原因是進水污染物濃度較低，未及時調小曝氣量，活性污泥自身發(fā)生氧化，使其活性降低，從而導致NH₄⁺-N去除率降低。

如圖7所示，運行期間進水TP在2.7~5.2mg/L范圍內波動，出水TP穩(wěn)定在0.26mg/L以下，TP去除率在95%上下浮動。TP是依靠系統(tǒng)排出剩余污泥而得以去除，MBR處理單元將污泥完全截留，使得出水TP去除率得以保障，該套污水處理裝置在缺氧、好氧、MBR工藝段均設有排泥系統(tǒng)，可確保在系統(tǒng)內污泥濃度足夠的情況下，將多余的污泥排出，阻止TP的二次釋放。

4.5 對TN的去除效果

運行期間對TN的去除效果見圖8。

如圖8所示，運行期間進水TN在17~48mg/L范圍內波動，出水TN穩(wěn)定在4~8mg/L，均達到排放標準，TN去除率為60%-90%,平均為78%。TN的去除主要發(fā)生在缺氧段，通過投加醋酸鈉，為反硝化菌提供碳源，投加少量氫氧化鈉，維持必要的堿度，并控制溶解氧濃度在0.5mg/L,是實現(xiàn)較高TN去除率的重要保障。

5 運行中的問題與分析

①加藥量控制。應每天檢測進水水質，經匯總分析后，確定碳源最佳投藥量，每月根據(jù)水質進行調整，避免藥劑浪費和確保水質達標。

②進水嚴重超標情況處理。如發(fā)現(xiàn)進水水質嚴重超標或pH值異常、含油污水進入，則嚴禁污水直接進人生化系統(tǒng)，需經稀釋等預處理后方可進人后續(xù)工藝，防止對污泥系統(tǒng)造成沖擊。

③MBR膜清洗。該污水處理廠主要處理工業(yè)廢水和生活污水，其中工業(yè)廢水中含油成分易對MBR造成堵塞，需定期清洗，保證膜通量。

6 技術經濟分析

6.1 建設成本

該項目總投資為9889萬元，其中第一部分工程費用為8077萬元，工程建設其他費用為1144萬元，預備費用為461萬元，建設期貸款利息為169萬元，鋪底流動資金為38萬元。

6.2 運行成本

該工程處理水量為365x10⁴m3/a，具體運行成本:外購原材料費68萬元/a,外購燃料動力費452萬元/a，污泥處置費514萬元/a，膜更換清洗費37萬元/a,工資及福利費135萬元/a，修理費197萬元/a,其他費用70萬元/a;經營成本1472萬元/a,單位經營成本4.03元/m3。

7 結論

采用水解酸化+厭氧+缺氧+好氧+MBR+臭氧氧化+紫外消毒組合工藝對天津某工業(yè)園區(qū)污水處理廠進行擴容和提標，解決了廠區(qū)處理能力不足和水質不達標的問題，對SS、COD、NH₄⁺-N、TP和TN的平均去除率分別達到92%、87%、96%、95%、78%，出水水質優(yōu)于天津市《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（DB12/599―2015)A標準，滿足園區(qū)發(fā)展的污水治理需求，且處理工藝具有自動化程度高、運行穩(wěn)定、對環(huán)境污染小、費用適中等特點，具有良好的經濟和環(huán)境效益。