Fine chemical wastewater treatment plant renovation

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精细化工建设用地106.5hm2，其中工业用地面积71.80hm2，定位为：重点发展精细化工类产业，着力建设集生产、研发、贸易为一体的工业集中区。一期已引进落户8家精细化工企业，涉及涂料、化学原料与化学制品制造企业。在相关企业生产过程中使用了较多的有机化合物，排放的废水中含有苯酐、醇酸树脂、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻氨基苯甲酸甲酯、对羟基苯丙酸、燕麦生物碱等原、辅材料带入的难生化降解的高浓度有机物，具有较大的毒性。因此，完善集中区内污水处理设施，确保废水稳定达标排放势在必行。园区污水处理厂建于该集中区西北角，主要处理集中区（一期）已投产的各企业的预处理后纳管外排废水（包括生活污水、生产废水）。现有一期设施于2015年3月建成投产运行，按照原设计出水执行《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）中的一级标准，根据当地生态环境部门要求，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的一级A排放标准。因此，通过一期提标改造工程要实现污水处理厂提质增效、出水安全稳定达标排放的目标。

1 设计进、出水水质污水处理厂一期提标改造工程设计进水水质根据目前一期工程的水质数据及园区企业预处理后纳管污水排放标准等相关资料分析确定。污水经处理后，出水水质须达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中一级A标准。

2 水质特点分析与工艺选择

2.1 水质特点工业集中区生产废水来源主要包括：

（1）涂料类企业（高固体分醇酸涂料和水性丙烯酸涂料）生产废水：间歇式排放，以有机污染物和悬浮物为主，有机污染物含量高，废水中包含苯酐、醇酸树脂等难生化降解的有机污染物。

（2）化学原料制造企业（邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯等难生化降解的有机污染物。

（3）化学制品制造企业（燕麦生物碱制品）生产废水：间歇式排放，以有机污染物为主，有机污染物含量高，废水中包含邻氨基苯甲酸甲酯、对羟基苯丙酸、燕麦生物碱等难生化降解的有机污染物。该工程是把各个企业预处理达到纳管标准排出的生产及生活废水收集后进行集中处理，因而该工程的污水处理不能简单套用单个企业的污水处理方法，应综合统筹考虑。该工程处理的污水典型水质特征可归纳为：

（1）废水水量小、特征污染物复杂多变。

（2）有机污染物为主，难生物降解，可生化性差。

（3）间歇生产、间歇排放等，使得废水水质、水量波动大，冲击负荷严重。

2.2 工艺选择结合污水水质特点，主要考虑以下一些关键点以确定合理的治理工艺路线：

（1）由于进水中含有较多杂质，在污水进入处理系统前需对杂质进行有效清除，否则会影响水泵、曝气器、管道系统的正常运行。

（2）由于进水水质、水量波动大，因此在污水处理系统前端需设置调节水质水量的设施。

（3）化工园区废水可生化性较差，特别是经过企业端预处理后，易生物降解的有机污染物基本被消耗完了，导致集中区污水处理厂原水BOD5/CODCr值一般小于0.2，生化工艺采用常规工艺难以适应，应考虑采用对难降解废水具有强化处理作用且实际应用成熟的工艺。

（4）大部分的生化处理系统是按BOD5进行设计计算的，但对化工园区污水而言，CODCr浓度远远高于BOD5浓度，二者的比值CODCr/BOD5＞2.2，这种情况下如果仍按BOD5进行设计，会存在较大误差，严重影响处理效果[1]，因此该工程的生化系统应以CODCr进行设计计算。

（5）随着排放标准趋严，出水水质要求很高，生化出水需要进一步考虑深度处理措施，以确保出水稳定达标排放。为保证各项污染物指标能达到要求，并解决污水处理厂目前存在的问题，本次提标改造工程在工艺改造上主要涉及：预处理设施的改造、增容；现有二级生化处理系统的改造；增加深度除碳工艺、尾水消毒系统等。

2.2.1 污水处理工艺

（1）预处理工艺鉴于污水处理厂进水水量、水质波动大，需设置调节池调节水质水量，前段辅以机械格栅去除悬浮物。经核算现有调节池池容不能满足需要，需新建调节池1座，通过扩容以保证原水调节时间，为后续处理系统稳定运行提供保障。

（2）生化处理工艺化工园区综合废水中的难降解有机污染物浓度高且BOD5/CODCr≤0.2，可生化性差，目前国内外大多采用厌氧/好氧生物处理工艺。厌氧工段利用原厌氧滤池进行改造，改造包括：拆除原空气搅拌系统，设置潜水搅拌机，强化混合反应动力条件；将老化弹性填料更换为生物组合填料。通过改造强化水解酸化功能，将难降解的复杂有机污染物分解为易降解的简单有机物，从而提高污水的可生化性，降低污水中SS含量。好氧工段的选择较多，考虑到原污水处理厂采用生物接触氧化池，因此不再新建好氧单元，仅对其进行改造。改造的目的主要是强化好氧处理效果，具体包括：原有穿孔曝气系统充氧效果不佳，改为管式微孔曝气系统；将生物接触氧化池改为生物活性炭（PACT）模式。研究表明，PACT工艺具有改善污泥沉淀性能、提高不可降解COD去除率、容易改造等优点。在粉末活性炭投加量为100mg/L的情况下，好氧系统可以提高10%左右的COD去除率，而且这部分COD去除率主要来自对难降解有机污染物的去除。

（3）深度处理工艺该工程出水要求达到一级A标准，对于COD、SS排放要求高。考虑到化工废水的特点，生化出水COD不能达到一级A排放标准的要求且剩余COD以难降解有机物为主，因此深度处理需考虑深度除碳工艺。芬顿催化氧化作为一种高级氧化技术，即利用Fe2+和H2O2之间的链反应催化生成·OH自由基，而·OH自由基有强氧化性，能氧化各种有毒和难降解的有机化合物。同时，Fe2+可以被氧化成Fe3+，Fe3+生成氢氧化铁沉淀，因此芬顿工艺还具有一定的混凝作用。为确保尾水悬浮物排放达标，深度除碳工艺后设置了滤布滤池精密过滤设施。目前无尾水消毒设施，因此考虑设置接触消毒池一座，消毒药剂采用次氯酸钠液体，其不仅具有消毒功能，还有部分氧化脱色功能。

2.2.2 污泥处理工艺该工程技改后污泥处理系统采用污泥浓缩+调理改性+板框压滤工艺，污泥脱水后含水率≤60%。经过压滤脱水产生的污泥按危险废物定性，委托有资质的单位进行后续处置。

3 工艺设计

3.1 工艺流程本工程提标改造后预处理工艺为细格栅及平流沉砂池+调节池工艺，二级生化处理工艺为A池（水解酸化池）+PACT池（生物活性炭好氧池）+二沉池；深度处理工艺为芬顿催化氧化器+混凝终沉池+滤布滤池；尾水消毒采用接触消毒池。污泥处理采用现有的污泥浓缩+调理改性+板框压滤脱水。具体污水处理工艺流程见下图。工业集中区各企业预处理排放废水通过污水管网收集、输运至污水处理厂，经细格栅及平流沉砂池拦截过滤后进入调节池均和水质水量。污水经调节池潜污泵提升后进入A池/PACT池进行生化处理，在水解酸化段部分污水被破环断链后，生化性有所提高，后续好氧段采用生物强化处理技术PACT，利用活性污泥生物降解与粉末活性炭吸附间存在的相互促进作用（包括PAC的吸附—生物降解—再生—重吸附协同作用以及PAC的固定化生物载体作用等一系列复合强化作用）实现对污水中BOD5、CODCr的降解去除。生化后的污水进入二沉池进行固液分离，二沉池底部沉淀的污泥通过污泥泵提升后，大部分回流至生物活性炭池以维持生物活性炭浓度，小部分回流至A池/PACT池前端生物选择区筛选后进入水解酸化池。二沉池的上部清液进入中间泵井，经泵提升后进入芬顿催化氧化器，降解生化出水残余的难降解有机物，强化废水脱色效果，出水加碱调节后，进入混凝终沉池，通过投加PAM进一步去除悬浮物。混凝终沉池出水进入滤布滤池，以确保SS达标排放，强化各项污染物的去除效果。滤布滤池出水进入接触消毒池，消毒池出水进入标准排放池，由超声波明渠流量计计量和监测后，经现有尾水排放管道最终达标排放。混凝终沉池物化污泥、生化系统剩余污泥进入机械浓缩池浓缩，经泵提升送至板框压滤机，脱水后污泥外运处置。浓缩池上清液和污泥脱水机的滤液回流至调节池再处理。

3.2 主要构筑物尺寸与工艺参数

（1）细格栅及平流沉砂池1座，细格栅栅渠宽800mm，配备旋转式格栅除污机1台，格栅宽700mm，间距5mm，安装倾角75°。采用平流沉砂池，配套气提排砂装置2套。

（2）新建1座调节池并与已有调节池组合使用，总有效容积为300m3，总停留时间为24h。配套空气搅拌系统2套。

（3）A池/PACT池1座，内部尺寸：生物选择区1.8m×1.8m×5.0m，A池（水解酸化段）6.8m×3.8m×5.0m，PACT池（好氧段）4.8m×3.8m×5.0m（两组），有效水深4.5m。总有效容积295m3，总停留时间23.6h，其中生物选择区1.2h、水解酸化段9.3h、好氧段13.1h。有机污泥负荷为0.1kgCODCr/（kgMLSS·d），内回流比为100%—200%，污泥回流比为50%—100%，污泥浓度为4000mg/L，水解酸化段设生物组合填料，填料负荷为0.25m3/m3填料·h。

（4）斜管二沉池1座，内部尺寸为4.8m×3.8m×5.0m，有效水深4.4m；沉淀区表面负荷为0.87m3/（m2〮h）。

（5）芬顿催化氧化器1座，内部尺寸为2.0m×5.0m，有效水深4.5m；芬顿反应时间为65min。

（6）混凝终沉混合池1座，混凝反应池内部尺寸为3.5m×1.0m×5.0m，沉淀池内部有尺寸为4.75m×3.0m×5.0m，有效水深4.3m；混凝终沉池由芬顿后反应区、慢速絮凝反应区、斜管沉淀区组成，后反应区反应时间为72min，慢速絮凝反应区反应时间为20min，沉淀区表面负荷为1.28m3/（m2·h）；配套曝气搅拌装置2套、絮凝搅拌机2台、排泥泵2台。

（7）滤布滤池1座，内部尺寸为1.6m×1.5m×2.0m，有效水深1.6m；设计滤速8.3—12.3m/h；转盘过滤器1台，滤盘直径1.2m，配套冲洗泵1台。

（8）接触消毒及排放池1座，内部尺寸为2.5m×2.5m×2.5m，有效水深2.0m；接触消毒时间为34min。

（9）机械浓缩池2座，内部尺寸为3.5m×3.5m×5.0m，有效水深4.5m，浓缩方式为连续重力浓缩；剩余污泥量56m3/d，平均设计进水含固率为8kg/m3，出水含固率为30kg/m3，污泥固体负荷为18.3kg/（m2·d）；中心传动刮泥机2台，直径为3.5m。

4 结语精细化工工业集中区污水处理厂采用预处理+A池/PACT池+芬顿催化氧化器+滤布滤池+接触消毒池组合工艺对一期工程进行提标改造，项目总投资约400万元，完工后污水处理厂总占地面积约为2500m2。工程于2020年10月开工建设，目前已建成正式投入运营，出水稳定达标排放，具备较好的技术经济可行性，可为类似工程提供借鉴。

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