1、項目背景
湖南某化工農藥產業(yè)基地包括農藥和制藥工業(yè)、精細化工、冶金工業(yè)、石油化工為主的產業(yè)集聚區(qū)，主要引進發(fā)展農藥、制藥類、精細化工、石油化工、精細化工、冶金行業(yè)類等企業(yè)。園區(qū)污水處理廠設計總規(guī)模為4.0x104m3/d，目前一期工程(2.0x104m3/d)已于2016年建成投產。原水經各生產企業(yè)自行處理到《污水綜合排放標準》(GB89%—1996)三級標準后進人該廠，采用預處理(粗格柵+細格柵)+A2/O氧化溝+混凝沉淀工藝組合，設計出水水質為《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)一級標準和《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)的一級B標準的加權平均值(各占50%權重)。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，污水處理廠進水水質波動較大，進水C0D、氨氮、總氮濃度超標嚴重，由此導致污水處理系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，出水水質波動較大，超標情況時有發(fā)生。根據(jù)最新的環(huán)保要求，園區(qū)污水廠出水水質需提升至《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)的一級A標準，故需對原有污水處理工藝進行提標改造。
2、原有工藝問題分析
原廢水處理工藝流程如圖1所示。由于化工農藥廢水中多為具有苯環(huán)類、雜環(huán)類等復雜結構的難降解有機污染物，COD濃度高、鹽分高，還具有一定的毒性?；まr藥廢水經過園區(qū)企業(yè)預處理后，易生物降解有機物優(yōu)先被去除，剩下難降解有機物處理難度較大。原有處理工藝對廢水水質的復雜性、進水水質超標處理難度認識不足，缺乏針對性的工藝設計，如調節(jié)池停留時間(5.8h)過短、水解酸化池水力停留時間(6h)過短、缺少強氧化預處理、廢水可生化性差、系統(tǒng)處理效率低、設計進水水質(如鹽分)與實際存在較大差異等，導致實際運行效果較差，出水不能穩(wěn)定達標排放。
3、改造工程設計
3.1 設計規(guī)模及進、出水水質
根據(jù)園區(qū)企業(yè)的廢水排放現(xiàn)狀，結合污水處理廠進水水質要求，確定設計進、出水水質見表1。出水水質需達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)的一級A標準。
根據(jù)建設單位要求及對園區(qū)污水處理廠進水類別及水質的摸查，改造工程設計規(guī)模為2.0x104m3/d，其中低濃度廢水為0.6x104m3/d，高濃度廢水為1.4x104m3/d，低濃度廢水包括：園區(qū)生活污水、鍋爐廢水、地面沖洗水、企業(yè)收集的初期雨水、預處理后生化性較好(B/C>0.3)的排水以及低COD(<100mg/L)的廢水。高濃度廢水包括：除低濃度廢水之外經預處理后的企業(yè)生產廢水。
3.2 改造工藝
由于化工農藥廢水中含有多環(huán)芳香烴和雜環(huán)化合物等復雜有機物，屬于難降解廢水，單純的生化工藝無法對其開環(huán)開鏈，所以生化處理之前需要進行高級氧化預處理。采用高級氧化前置預處理+強化生化+后置高級氧化+深度處理的工藝改造路線，工藝流程如圖2所示。企業(yè)高濃度廢水經過預處理進入粗格柵池、調節(jié)池、細格柵池、沉砂池，隨后進入Fenton池，通過強氧化作用進行開環(huán)、斷鏈，提高廢水的可生化性。然后與經粗格柵池預處理的低濃度廢水一同進人復合水解酸化池進行厭氧生物反應，使大分子有機物分解轉化為小分子有機物，可生化性大大提高，隨后進入氧化溝，在氧化溝好氧段設有曝氣系統(tǒng)。好氧微生物在氧氣充足的條件下，利用微生物新陳代謝的作用將廢水中的有機物分解成二氧化碳和水，硝化細菌則將氨氮轉化為硝酸鹽，混合液通過回流至缺氧段，在缺氧段內進行反硝化脫氮。隨后廢水經過沉淀池，活性污泥在此單元沉淀后回流，上清液再次絮凝沉淀，絮凝沉淀后出水進人臭氧催化反應池充分反應，再次提高可生化性后進人曝氣生物濾池(BAF)，廢水中的有機物在BAF池內進一步降解，然后經消毒后達標排放。
3.3 提標改造構筑物及主要技術參數(shù)
提標改造工程主要新建、改造建(構)筑物及主要技術參數(shù)見表2。
主要設備及參數(shù)見表3。
3.4 運行效果
該項目自2017年11月開工，2018年6月完工投入試運行，2019年4月環(huán)保監(jiān)測驗收合格。表4為2019年4月1日-3日的驗收監(jiān)測數(shù)據(jù)。
3.5 提標改造特色及經驗
?、俪浞挚紤]進水水質的復雜性和波動性，加強廢水水質監(jiān)控和事故調節(jié)。由于園區(qū)廢水種類的多樣性，不同企業(yè)的廢水特征污染物的差異很大，混合處理難度大，且投資和運行成本過高。通過“一企多管(或一企一管)”，園區(qū)污水處理廠單獨對每根管道廢水進行監(jiān)測，如發(fā)現(xiàn)污染物超標，即通過閥門阻斷排污管或將超標廢水排人污水處理廠增設的事故池另行處理，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
②增加前端高級氧化和水解酸化，徹底解決原生化處理效率低的問題，保證生化處理效果。由于難降解廢水中大多為難生物降解的復雜有機物，實際可利用作為脫氮除磷的易降解碳源有限，原水解酸化池水力停留時間也較短。在改造工藝采用化學預處理和強化水解酸化相結合的預處理工藝，可以提高廢水的可生化性。
化學預處理采用芬頓氧化，將難降解的高分子有機物轉化為易降解的有機物，新建水解酸化池，大幅提高水解酸化池水力停留時間，強化水解酸化效果，利用水解酸化菌對復雜有機物進行開環(huán)、斷鏈，提高廢水的可生化性，為后續(xù)氧化溝脫氮除磷提供充足的可利用碳源，提高處理系統(tǒng)的效能。
③充分利用現(xiàn)有處理設施，挖掘池體潛力，強化好氧生物處理。現(xiàn)狀氧化溝水力停留時間相對較長，采用簡單易行的改造方式，在氧化溝內加設填料，充分挖掘其潛力，提高其脫除COD、脫氮除磷效率，對毒性、沖擊負荷和高含鹽量有較強的適應能力。
?、茉黾由疃忍幚砉に嚕行ПＷC出水水質。因廢水成分復雜，處理難度很大，故在氧化溝后再設置臭氧催化氧化和BAF結合的深度處理工藝，進一步去除廢水中的難降解有機物(包括微生物代謝產物等)和SS，提高水質穩(wěn)定達標率。
4、主要技術經濟指標
本次提標改造工程直接投資(建筑安裝費)約為6141萬元，其中土建為2662萬元，設備及安裝工程為3479萬元。
直接運行費用為8.004元/m3，包括電費、藥劑費、人工費、污泥處置費。其中：工業(yè)用電價格為0.62元/(kW•h)，用電量為850xl04kW.h/a，折合用電成本為0.722元/m3，藥劑包括硫酸、H2O2、七水合硫酸亞鐵、NaOH、PAM、粉末活性炭、純氧、PAC、二氧化氯等，費用為55144元/d，折合藥劑成本為2.755元/m3，污水廠定員16人，費用為90萬元/a，折合人工費為0.12元/m3，污泥運輸處置費用為5000元/t，污泥產量為17.5t/d，折合污泥運輸處置費為4.407元/m3。
廢水處理量為2x104m3/d，COD去除率為93.4%，TN去除率為90.4%。按年運行360d計，則可減少向環(huán)境排放的COD約為30%t/a，TN約為505t/a。
5、結語
?、偬針烁脑觳捎肍enton+混凝沉淀+水解酸化+氧化溝+臭氧氧化+BAF的工藝組合處理化工農藥廢水，于2019年4月通過環(huán)保監(jiān)測驗收，處理能力達到設計要求，出水水質穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)—級A標準。
?、谠摴に囘\行效果良好，運行直接費用為8.004元/m3，每年可減少向環(huán)境排放COD約為3096t/a，TN約為505t/a。
?、鄢浞掷迷性O施，做到新舊設施銜接順暢，減少了工程投資。（ >
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