江西省某縣工業園區主要以精細化工企業為主,其中包括醫藥、農藥、染料等高污染的化工企業,這些企業的生產廢水經過預處理后達到納管要求排入管網,經管網收集后進入園區廢水處理站進行處理。由于該工業園區的廢水污染物復雜、水質波動沖擊負荷大、且含有大量難降解有機物如苯酚、苯胺和硝基苯類污染物,采用一般的物理、化學、生物法去除效果并不理想,故根據該園區廢水特點,提出采用UASB+A/O+Fenton氧化工藝處理該工業園區廢水,使出水達到GB 8978—1996中的一級標準。
1 污水的水質水量和排放標準
該園區廢水總規模為20 000 t/d。根據建設方提供的水質數據,并考慮園區企業的特殊性及對應行業的排水水量比例,污水廠進水水質的設計采取保守設計,對污水廠的進水水質設計值適當放大;同時考慮園區內各企業污水排放達到《污水排入城市下水道水質標準》(CJ 3082—1999)和《綜合污水排放標準》(GB 8978—1996)三級標準,并借鑒省內外其他相關工業園區污水處理廠的進水水質狀況,確定污水 廠的進水水質,設計進水水質見表 1。
項目 |
COD |
BOD 5 |
pH |
SS |
總氮 |
總磷 |
進水 |
500 |
300 |
6~9 |
400 |
30 |
3.0 |
出水 |
100 |
20 |
6~9 |
70 |
15 |
0.5 |
注:除 pH 外其他項目單位均為 mg/L 。 |
2 廢水處理工藝
2.1 工藝流程
廢水處理工藝流程見圖 1。
從園區管網收集來的廢水進入污水處理廠區,首先經過粗格柵攔截處理,然后通過泵房提升至細格柵。調節池末端設污水提升泵,將調節池污水提升進入UASB+A/O池。UASB+A/O池工藝是一種生物脫氮除磷工藝,其生物反應池包括UASB(厭氧池)、A(缺氧池)、O(好氧池)3個組成部分。
生化池處理出水排入二沉池,進行泥水分離后,上清液自流進入Fenton氧化池進行深度處理,進一步去除水體中的有機物,出水消毒后排放。污水處理廠的物化污泥利用板框壓濾機脫水,生化污泥利用帶式壓濾機脫水,濃縮脫水后的污泥外運填埋處理,濾液回流至調節池進行再處理。
2.2 處理工藝說明及主要設計參數
(1)調節池。用于接納細格柵來水,對進廠污水進行水質水量的調節,減少因企業不達標排放或事故排放導致的水質超標和水量波動。采用地下式砼結構,有效容積3 332 m3,HRT=4 h,池體根據廠區地形圖設為梯形結構,占地面積 833 m2。
(2)UASB+A/O工藝系統。利用厭氧區、缺氧區和好氧區的不同功能,進行生物脫氮除磷,同時去除污水中的BOD5和COD,其中厭氧區的結構形式為UASB,采用脈沖進水方式,半地上式砼結構。總水力停留時間21.9 h,其中UASB停留時間為8.0 h,缺氧池停留時間為2 h,好氧池停留時間為11.9 h。氣水比為10.7∶1,UASB設置4個脈沖罐,內徑 2.05 m,缺氧池設4臺功率為4 kW的水下低速潛水推流器,好氧池至缺氧池的混合液內回流比取300%。生物處理池設兩座,單座池體平面尺寸 62.4 m×25.0 m,UASB池高度為8.85 m(有效深度為8.55 m),A/O池高度為5.5 m(有效深度為5 m)。
(3)二沉池。對好氧池混合液進行泥水分離,出水進入Fenton氧化池,污泥一部分回流至生物處理池,另一部分進入儲泥池后脫水處理。表面負荷為0.90 m3/(m2·h),由兩座直徑為24.3 m的池體組成,采用中間進水周邊出水輻流式沉淀池。
(4)Fenton氧化池。接納二沉池出水,利用Fe2+與H2O2產生的羥基自由基氧化有機物,同時利用Fe(OH)3的絮凝沉淀作用去除有機物〔2〕,更徹底地將廢水中的小分子有機物降解,并基本實現懸浮物質的完全去除,保證水質穩定達到排放標準?偼A魰r間6.4 h,其中Fenton反應池停留時間為2.7 h,沉淀停留時間為3.7 h。Fenton反應池采用曝氣攪拌,絮凝反應采用機械攪拌方式,沉淀池采用平流式沉淀池。設兩座Fenton處理池,每座工藝尺寸為10.2 m×65.8 m×5.0 m。
3 實際運行效果和分析
3.1 運行情況
該廢水處理設施經調試后穩定運行一段時間,系統運轉情況良好,設備運轉正常。經該系統處理后,廢水COD由500 mg/L降至90 mg/L以下,BOD5由300 mg/L降至20 mg/L以下,整體生化處理效率均達到82%以上,出水pH保持在7~8。表 2為該污水處理廠穩定運行30 d時的出水水質。
項目 |
COD |
BOD 5 |
pH |
SS |
總氮 |
總磷 |
數值 |
90 |
15 |
6~9 |
50 |
13 |
0.1 |
注:除 pH 外其他項目單位均為 mg/L 。 |

3.2 運行費用分析
(1)工資福利費:全廠定員26人,平均每人按1.5萬元/a計,則工資福利費為39萬元/a。
(2)電費:全廠耗電量412.32 kW·h/a,單價按0.738元/(kW·h)計算,總電耗304.29萬元/a。
(3)藥劑費:污水處理廠消耗的藥劑主要有 PAM、硫酸、液堿、硫酸亞鐵和雙氧水,合計藥劑消耗為775.92萬元/a。
(4)水費:每人按50 L計,水費單價1.3元/t,則全年水費為2.4萬元/t。
(5)污泥處置費:每年產生污泥量為9 115 t/d,按50元/t計,則污泥處置費為45.58萬元/a。
可知該工程污水處理運行費用為1 167.19萬元/a,折合噸水處理成本為1.95元(年運行時間按300 d計)。
4 結論及建議
針對該工業園區廢水的特點,采用UASB+A/O+Fenton氧化工藝進行處理,經工程實踐證明此工藝成熟,治理效果穩定。其中深度處理Fenton池是保證該工藝出水COD穩定<90 mg/L的關鍵。
建議當地環保局加強對工業企業預處理水質的監督管理,以保證廢水處理廠進水水質穩定,從而使處理后廢水穩定達到排放標準要求。