引言

精細化工建設用地106.5hm2，其中工業用地面積71.80hm2，定位為：重點發展精細化工類產業，著力建設集生產、研發、貿易為一體的工業集中區。一期已引進落戶8家精細化工企業，涉及涂料、化學原料與化學制品制造企業。在相關企業生產過程中使用了較多的有機化合物，排放的廢水中含有苯酐、醇酸樹脂、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰氨基苯甲酸甲酯、對羥基苯丙酸、燕麥生物堿等原、輔材料帶入的難生化降解的高濃度有機物，具有較大的毒性。因此，完善集中區內污水處理設施，確保廢水穩定達標排放勢在必行。園區污水處理廠建于該集中區西北角，主要處理集中區（一期）已投產的各企業的預處理后納管外排廢水（包括生活污水、生產廢水）。現有一期設施于2015年3月建成投產運行，按照原設計出水執行《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）中的一級標準，根據當地生態環境部門要求，出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中的一級A排放標準。因此，通過一期提標改造工程要實現污水處理廠提質增效、出水安全穩定達標排放的目標。

1 設計進、出水水質污水處理廠一期提標改造工程設計進水水質根據目前一期工程的水質數據及園區企業預處理后納管污水排放標準等相關資料分析確定。污水經處理后，出水水質須達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中一級A標準。

2 水質特點分析與工藝選擇

2.1 水質特點工業集中區生產廢水來源主要包括：

（1）涂料類企業（高固體分醇酸涂料和水性丙烯酸涂料）生產廢水：間歇式排放，以有機污染物和懸浮物為主，有機污染物含量高，廢水中包含苯酐、醇酸樹脂等難生化降解的有機污染物。

（2）化學原料制造企業（鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯等難生化降解的有機污染物。

（3）化學制品制造企業（燕麥生物堿制品）生產廢水：間歇式排放，以有機污染物為主，有機污染物含量高，廢水中包含鄰氨基苯甲酸甲酯、對羥基苯丙酸、燕麥生物堿等難生化降解的有機污染物。該工程是把各個企業預處理達到納管標準排出的生產及生活廢水收集后進行集中處理，因而該工程的污水處理不能簡單套用單個企業的污水處理方法，應綜合統籌考慮。該工程處理的污水典型水質特征可歸納為：

（1）廢水水量小、特征污染物復雜多變。

（2）有機污染物為主，難生物降解，可生化性差。

（3）間歇生產、間歇排放等，使得廢水水質、水量波動大，沖擊負荷嚴重。

2.2 工藝選擇結合污水水質特點，主要考慮以下一些關鍵點以確定合理的治理工藝路線：

（1）由于進水中含有較多雜質，在污水進入處理系統前需對雜質進行有效清除，否則會影響水泵、曝氣器、管道系統的正常運行。

（2）由于進水水質、水量波動大，因此在污水處理系統前端需設置調節水質水量的設施。

（3）化工園區廢水可生化性較差，特別是經過企業端預處理后，易生物降解的有機污染物基本被消耗完了，導致集中區污水處理廠原水BOD5/CODCr值一般小于0.2，生化工藝采用常規工藝難以適應，應考慮采用對難降解廢水具有強化處理作用且實際應用成熟的工藝。

（4）大部分的生化處理系統是按BOD5進行設計計算的，但對化工園區污水而言，CODCr濃度遠遠高于BOD5濃度，二者的比值CODCr/BOD5＞2.2，這種情況下如果仍按BOD5進行設計，會存在較大誤差，嚴重影響處理效果[1]，因此該工程的生化系統應以CODCr進行設計計算。

（5）隨著排放標準趨嚴，出水水質要求很高，生化出水需要進一步考慮深度處理措施，以確保出水穩定達標排放。為保證各項污染物指標能達到要求，并解決污水處理廠目前存在的問題，本次提標改造工程在工藝改造上主要涉及：預處理設施的改造、增容；現有二級生化處理系統的改造；增加深度除碳工藝、尾水消毒系統等。

2.2.1 污水處理工藝

（1）預處理工藝鑒于污水處理廠進水水量、水質波動大，需設置調節池調節水質水量，前段輔以機械格柵去除懸浮物。經核算現有調節池池容不能滿足需要，需新建調節池1座，通過擴容以保證原水調節時間，為后續處理系統穩定運行提供保障。

（2）生化處理工藝化工園區綜合廢水中的難降解有機污染物濃度高且BOD5/CODCr≤0.2，可生化性差，目前國內外大多采用厭氧/好氧生物處理工藝。厭氧工段利用原厭氧濾池進行改造，改造包括：拆除原空氣攪拌系統，設置潛水攪拌機，強化混合反應動力條件；將老化彈性填料更換為生物組合填料。通過改造強化水解酸化功能，將難降解的復雜有機污染物分解為易降解的簡單有機物，從而提高污水的可生化性，降低污水中SS含量。好氧工段的選擇較多，考慮到原污水處理廠采用生物接觸氧化池，因此不再新建好氧單元，僅對其進行改造。改造的目的主要是強化好氧處理效果，具體包括：原有穿孔曝氣系統充氧效果不佳，改為管式微孔曝氣系統；將生物接觸氧化池改為生物活性炭（PACT）模式。研究表明，PACT工藝具有改善污泥沉淀性能、提高不可降解COD去除率、容易改造等優點。在粉末活性炭投加量為100mg/L的情況下，好氧系統可以提高10%左右的COD去除率，而且這部分COD去除率主要來自對難降解有機污染物的去除。

（3）深度處理工藝該工程出水要求達到一級A標準，對于COD、SS排放要求高。考慮到化工廢水的特點，生化出水COD不能達到一級A排放標準的要求且剩余COD以難降解有機物為主，因此深度處理需考慮深度除碳工藝。芬頓催化氧化作為一種高級氧化技術，即利用Fe2+和H2O2之間的鏈反應催化生成·OH自由基，而·OH自由基有強氧化性，能氧化各種有毒和難降解的有機化合物。同時，Fe2+可以被氧化成Fe3+，Fe3+生成氫氧化鐵沉淀，因此芬頓工藝還具有一定的混凝作用。為確保尾水懸浮物排放達標，深度除碳工藝后設置了濾布濾池精密過濾設施。目前無尾水消毒設施，因此考慮設置接觸消毒池一座，消毒藥劑采用次氯酸鈉液體，其不僅具有消毒功能，還有部分氧化脫色功能。

2.2.2 污泥處理工藝該工程技改后污泥處理系統采用污泥濃縮+調理改性+板框壓濾工藝，污泥脫水后含水率≤60%。經過壓濾脫水產生的污泥按危險廢物定性，委托有資質的單位進行后續處置。

3 工藝設計

3.1 工藝流程本工程提標改造后預處理工藝為細格柵及平流沉砂池+調節池工藝，二級生化處理工藝為A池（水解酸化池）+PACT池（生物活性炭好氧池）+二沉池；深度處理工藝為芬頓催化氧化器+混凝終沉池+濾布濾池；尾水消毒采用接觸消毒池。污泥處理采用現有的污泥濃縮+調理改性+板框壓濾脫水。具體污水處理工藝流程見下圖。工業集中區各企業預處理排放廢水通過污水管網收集、輸運至污水處理廠，經細格柵及平流沉砂池攔截過濾后進入調節池均和水質水量。污水經調節池潛污泵提升后進入A池/PACT池進行生化處理，在水解酸化段部分污水被破環斷鏈后，生化性有所提高，后續好氧段采用生物強化處理技術PACT，利用活性污泥生物降解與粉末活性炭吸附間存在的相互促進作用（包括PAC的吸附—生物降解—再生—重吸附協同作用以及PAC的固定化生物載體作用等一系列復合強化作用）實現對污水中BOD5、CODCr的降解去除。生化后的污水進入二沉池進行固液分離，二沉池底部沉淀的污泥通過污泥泵提升后，大部分回流至生物活性炭池以維持生物活性炭濃度，小部分回流至A池/PACT池前端生物選擇區篩選后進入水解酸化池。二沉池的上部清液進入中間泵井，經泵提升后進入芬頓催化氧化器，降解生化出水殘余的難降解有機物，強化廢水脫色效果，出水加堿調節后，進入混凝終沉池，通過投加PAM進一步去除懸浮物。混凝終沉池出水進入濾布濾池，以確保SS達標排放，強化各項污染物的去除效果。濾布濾池出水進入接觸消毒池，消毒池出水進入標準排放池，由超聲波明渠流量計計量和監測后，經現有尾水排放管道最終達標排放。混凝終沉池物化污泥、生化系統剩余污泥進入機械濃縮池濃縮，經泵提升送至板框壓濾機，脫水后污泥外運處置。濃縮池上清液和污泥脫水機的濾液回流至調節池再處理。

3.2 主要構筑物尺寸與工藝參數

（1）細格柵及平流沉砂池1座，細格柵柵渠寬800mm，配備旋轉式格柵除污機1臺，格柵寬700mm，間距5mm，安裝傾角75°。采用平流沉砂池，配套氣提排砂裝置2套。

（2）新建1座調節池并與已有調節池組合使用，總有效容積為300m3，總停留時間為24h。配套空氣攪拌系統2套。

（3）A池/PACT池1座，內部尺寸：生物選擇區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（兩組），有效水深4.5m。總有效容積295m3，總停留時間23.6h，其中生物選擇區1.2h、水解酸化段9.3h、好氧段13.1h。有機污泥負荷為0.1kgCODCr/（kgMLSS·d），內回流比為100%—200%，污泥回流比為50%—100%，污泥濃度為4000mg/L，水解酸化段設生物組合填料，填料負荷為0.25m3/m3填料·h。

（4）斜管二沉池1座，內部尺寸為4.8m×3.8m×5.0m，有效水深4.4m；沉淀區表面負荷為0.87m3/（m2?h）。

（5）芬頓催化氧化器1座，內部尺寸為2.0m×5.0m，有效水深4.5m；芬頓反應時間為65min。

（6）混凝終沉混合池1座，混凝反應池內部尺寸為3.5m×1.0m×5.0m，沉淀池內部有尺寸為4.75m×3.0m×5.0m，有效水深4.3m；混凝終沉池由芬頓后反應區、慢速絮凝反應區、斜管沉淀區組成，后反應區反應時間為72min，慢速絮凝反應區反應時間為20min，沉淀區表面負荷為1.28m3/（m2·h）；配套曝氣攪拌裝置2套、絮凝攪拌機2臺、排泥泵2臺。

（7）濾布濾池1座，內部尺寸為1.6m×1.5m×2.0m，有效水深1.6m；設計濾速8.3—12.3m/h；轉盤過濾器1臺，濾盤直徑1.2m，配套沖洗泵1臺。

（8）接觸消毒及排放池1座，內部尺寸為2.5m×2.5m×2.5m，有效水深2.0m；接觸消毒時間為34min。

（9）機械濃縮池2座，內部尺寸為3.5m×3.5m×5.0m，有效水深4.5m，濃縮方式為連續重力濃縮；剩余污泥量56m3/d，平均設計進水含固率為8kg/m3，出水含固率為30kg/m3，污泥固體負荷為18.3kg/（m2·d）；中心傳動刮泥機2臺，直徑為3.5m。

4 結語精細化工工業集中區污水處理廠采用預處理+A池/PACT池+芬頓催化氧化器+濾布濾池+接觸消毒池組合工藝對一期工程進行提標改造，項目總投資約400萬元，完工后污水處理廠總占地面積約為2500m2。工程于2020年10月開工建設，目前已建成正式投入運營，出水穩定達標排放，具備較好的技術經濟可行性，可為類似工程提供借鑒。

---