沈阳市某工业园区污水处理厂工程设计及运行效果_张璞.pdf

摘要：某装备制造工业园区污水处理厂设计规模 2.0104m3/d，采用“A2/O+高密度沉淀池+纤维转盘过滤”组合工艺处理废水。由于污水处理厂进水包含市政污水和工业废水，进水水质波动较大。运行结果显示，出水水质可以稳定达到 GB 189182002城镇污水处理厂污染物排放标准 的一级 A 标准，设计工艺具有良好的抗冲击负荷性能。关键词：污水处理厂；工业园区；金属加工业Abstract：An existing wastewater treatment plant in an equipment manufacturing park has a designed capacity of 2.0104m3/d，the combined processes of anoxic/anoxic/oxic，high-sludge sedimentation tank and fiber wheel filter wereadopted to treat wastewater.Due to the fact that the wastewater is a mixture of municipal wastewater and industrialwastewater，the inlet water quality fluctuated greatly.The results showed that the effluent quality not only met the firstlevel A criteria specified in the Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant（GB 18918-2002）and the design process has good resistance to water quality fluctuation.Key words：wastewater treatment plant；industrial park；metal processing industry中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：16741021（2023）050034-041引言产业集聚化发展可以降低企业成本，提高企业生产效率。工业园区由于具有统一管理、集约节约的优势而成为工业企业发展的主流1。然而，工业园区因产业活动规模大，污染排放集中，对区域水环境质量具有较大的潜在威胁，提高工业废水处理水平已经成为工业园区可持续发展亟待解决的问题2。本文以沈阳市某工业园区污水处理厂为研究对象，主要讨论其工程设计及运行效果，以期为工业园区废水处理提供技术参考。2工程概况沈阳市某开发区规划面积966 km2，包括先进装备制造产业片区、国际商贸物流产业片区及新兴产业发展片区。其中先进装备制造产业片区规划面积222 km2，区域排水体制为雨污分流制。某污水处理厂占地面积为 405 hm2，设计规模为 20104m3/d，主要处理该开发区内先进装备制造产业片区内的工业废水和生活污水。该厂进水中工业废水占比约为 60，以金属加工废水为主，出水水质要求达到 GB 189182002 城镇污水处理厂污染物排放标准 一级 A 标准。该厂设计进出水水质指标见表 1。表 1设计进出水水质指标mg/L注：*括号外数值为水温12 时的控制指标，括号内数值为水温12 时的控制指标。3工艺流程及设计参数31工艺流程该工业园区内企业执行辽宁省地方标准 DB 21/16272008 污水综合排放标准 和 GB 219002008收稿日期：2023-04-19；修订日期：2023-05-12。作者简介：张璞，男，1975 年生，工程师，主要从事给排水方面相关工作。沈阳市某工业园区污水处理厂工程设计及运行效果张璞1金延2吴峰1宋歌1（1.沈阳市水务事务服务中心，辽宁沈阳 110011；2.沈阳市建设工程质量监督站，辽宁沈阳 110002）项目CODCrTNNH3-N设计进水水质4403040设计出水水质505（8）*15TP4.00.5SS1801034环境保护与循环经济32主要设备及构筑物（1）粗格栅及提升泵房。粗格栅间和提升泵房合建，其平面尺寸（LB）为 12 m126 m。粗格栅选用回转式格栅，共 2 台。粗格栅宽度为 10 m，栅条间隙为 20 mm，设计过栅流速为 0508 m/s。提升泵房内安装提升泵 4 台，其中，大泵 2 台，单台流量 833 m3/h，扬程 132 m；小泵 2 台，单台流量 208 m3/h，扬程 132 m。污水提升采用大小泵搭配的方式，平时启动 1 台大型提升泵，水量较大同时启动 1 台大型提升泵和 2 台小型提升泵。（2）细格栅。细格栅间的平面尺寸（LB）为 96 m51 m，内设回转式格栅 2 台。细格栅宽度为 14 m，栅条间隙为 50 mm，设计过栅流速为 0510 m/s。（3）旋流沉砂池。旋流沉砂池和细格栅间合建，共 2 座，每座沉砂池的内径为 305 m，水深为 28 m（含砂斗）。设计停留时间为 35 s，水力表面负荷为130 m3/（m2 h）。（4）生化池。设计生化池 2 座，采用 A2/O 工艺，单座生化池有效容积为 8 0388 m3，其厌氧区、缺氧区和好氧区的容积比为 116。生化池设计污泥负荷为 009 kg BOD5/（kg MLSS d）；污泥龄 18 d；水力停留时间为 170 h。生化池好氧区设计气水比为 711，配套罗茨鼓风机 4 台（3 用 1 备），单台鼓风机风量为 396 m3/min，扬程 7 m；安装内回流泵 2 台，单台流量为 420 m3/h，扬程 12 m。（5）二沉池及污泥泵房。设计辐流式二沉池 2座，二沉池形式为中心进水、周边出水，池体直径为 30 m，设计停留时间为 30 h，表面负荷为 09 m3/（m2 h）。建设回流污泥泵房 1 座，直径为 146 m，与二沉池合建。泵房内安装 3 台污泥回流泵，单台流量为277 m3/h，扬程为 7 m；安装 2 台剩余污泥泵（1 用 1备），单台流量为 16 m3/h，扬程为 9 m。（6）高密度沉淀池。设计高密度沉淀池 2 座，每座池体的平面尺寸（LB）为 156 m94 m。高密度沉淀池分为混合区、絮凝区和沉淀区，设计停留时间分电镀污染物排放标准，控制限值较为严格3，排入污水处理厂的废水中重金属离子浓度较低，因此一级处理单元沿用城镇污水处理厂工艺路线，采用“格栅沉砂池”。二级处理单元选用技术成熟、应用广泛的传统 A2/O 工艺4进行有机污染物的降解和氮、磷污染物的去除。三级处理单元采用“高密度沉淀池纤维转盘过滤紫外线消毒”，将处理水质进一步提升至排放标准。该污水处理厂工艺流程如图 1 所示。图 1某污水处理厂工艺流程带式压滤泥饼储泥池乙酸钠空气进水粗格栅提升泵房细格栅旋流沉砂池厌氧区缺氧区好氧区配水井及污泥泵房二沉池剩余污泥化学污泥达标排放高密度沉淀池纤维转盘紫外消毒槽硝化液回流回流污泥剩余污泥FeCl3，PAM35别为 51 s，18 min 和 86 min。混合区投加的絮凝剂选用 FeCl3，设计平均投加量为 30 mg/L。沉淀区安装乙丙共聚蜂窝式斜管，设计表面负荷为 10 m3/（m2 h）。（7）纤维转盘。过滤单元为 1 台纤维转盘过滤器，设计滤速为 812 m/s。过滤器共 10 片盘片，单片过滤面积为 10 m2。过滤器配套反冲洗水泵 2 台，单台流量为 30 m3/h，扬程 14 m，反冲洗周期为 1020 h。（8）紫外消毒槽。紫外消毒槽尺寸（LBH）为86 m33 m21 m，分为 2 条渠道。渠道内各安装紫外消毒模块 1 套，功率为 125 kW，设计接触时间为60 s。（9）加药间。建设加药间 2 座，分别作为生化处理单元和深度处理单元的配套建筑。生化处理单元配套加药间，与污泥脱水间合建，加药间内设计溶液池 2 座，每座溶液池平面尺寸（LBH）为 21 m21 m20 m，配套用于乙酸钠投加的计量泵 3 台（2用 1 备），单台流量为 370 L/h，扬程 50 m。深度处理单元配套加药间的平面尺寸（LB）为210 m105 m，安装用于 FeCl3投加的计量泵 3 台（2 用 1 备），单台流量为 370 L/h，扬程 50 m；用于PAM 投加的计量泵 3 台（2 用 1 备），单台流量为410 L/h，扬程 50 m。（10）污泥脱水间。污泥脱水间为地上式框架结构，面积为 55056 m2。污泥脱水间内安装带式压滤机 2 台，处理能力共计471 m3/d。4运行效果分析沈阳市某工业园区污水处理厂自建成投入运行以来，进水负荷一直保持在 95以上，处于满负荷运行状态。2021 年 12 月至 2022 年 11 月，污水处理厂的进水量为 192104224104m3/d，平均进水量为211104m3/d，全年各月份水量较为一致，波动较小。如图 2 所示，2021 年 12 月至 2022 年 11 月，该污水处理厂进水 COD 平均浓度为 293 mg/L，但是水质波动较大，进水 COD 最高浓度为 974 mg/L，最低浓度仅为 221 mg/L，其中进水浓度超过设计水质要求的运行天数达 79 d。系统的 COD 去除效果一直良好且稳定，平均去除率高达 967，出水 COD 最高浓度仅为 258 mg/L，达到 GB 38382002 地表水环境质量标准 类水标准。污水处理厂进水 COD 浓度异常升高时，污水浊度也会同时升高，据此推断进水中有机污染物的非溶解性物质含量较高，其易于通过絮凝吸附作用去除5。因此在有机冲击负荷期间，系统对 COD 仍具有良好的去除效果。图 2COD 浓度变化及去除率如图 3 所示，该污水处理厂 NH3N 的进水平均浓度为 3038 mg/L，基本符合设计要求。但是 NH3N进水浓度波动较大，全年有115 d 超过设计水质，最高浓度高达 1035 mg/L，是设计浓度的 345 倍。同时，超标时段主要集中在供暖季（11 月 1 日至次年 3 月31 日）。NH3N 出水平均浓度为 020 mg/L，平均去除率为 988。该污水处理厂全年的 NH3N 出水浓度均能满足 GB 38382002 地表水环境质量标准 类水要求，其中有 358 d 能够达到类水要求，显示系统的 NH3N 处理效果良好。t/日期COD 浓度/（mg L-1）1 0008006004002000100806040200COD 去除率/%2021-11-302022-01-302022-03-302022-05-302022-07-302022-09-302022-11-30进水出水去除率36环境保护与循环经济图 3NH3-N 浓度变化及去除率如图 4 所示，2021 年 12 月至 2022 年 11 月，该污水处理厂进水 TN 最高浓度为 137 mg/L，平均浓度为 605 mg/L，全年仅有 175的运行天数进水 TN浓度与设计值相符，并且 TN 进水水质的变化规律与NH3N 有相似性。为了保证出水 TN 稳定达标，在实际运行中将 A2/O 生化池的外回流比和内回流比全部调节至最大，以提高缺氧区内的污泥浓度和硝酸盐含量。同时，实时提高碳源（乙酸钠）投加量，以保证缺氧区的反硝化效果。运行结果显示，出水 TN 最高浓度为 131 mg/L，平均浓度为 674 mg/L，实现了TN 全年 100达标。图 4TN 浓度变化及去除率由图 5 可知，该污水处理厂进水 TP 浓度在003304 mg/L 范围内波动，除 68 月外，其余各月进水浓度均呈现剧烈变化。进水TP平均浓度为695mg/L，全年有 269 d TP 进水浓度超过设计值。由于在运行中优先保证了生物脱氮对碳源的需求，并忽略了外回流对厌氧区的影响，因此 TP 主要通过化学除磷去除。监测数据显示，出水 TP 最高浓度为 038 mg/L，能够满足 GB 38382002 地表水环境质量标准类水要求；其中全年有 354 d 出水 TP 浓度低于03 mg/L，能够满足 GB 38382002 地表水环境质量标准 类水要求。图 5TP 浓度变化及去除率5技术经济指标该污水处理厂总投资为7 06186 万元，其中，工程直接投资为 5 90676 万元，吨水基建投资约为2 900 元，单位处理成本为 054 元/m3，单位经营成本为 041 元/m3，投资及运行费用均较为合理。6结论本文研究的某污水处理厂采用“A2/O高密度沉淀池纤维转盘过滤”组合工艺接纳沈阳市某经济开发区的工业废水和生活污水，运行效果良好，耐冲击负荷能力强，出水主要水质指标均能稳定达到设计排放标准。其环境、经济效益显著，可为同类型污水处理厂的设计和运行提供借鉴。参考文献1 徐俊，张荣社，谢丽，等工业园区污水处理厂的执行标准与排放模式分析 J 中国给水排水，2021，37（20）：16212 汪炎工业园区污水处理现状及发展方向 J 工业用水与废水，2022，53（2）：143 李家柱，谭俊 电镀污染物排放标准（GB 219002008）存在的问题与修改建议 J 电镀与涂饰，2019，38（1）：42474 袁志红，张磊，王泳璇，等A2/OMBR 用于类地表类水排放标准升级改造工程 J 水处理技术，2022，48（2）：144147，1525 张翔凌，姜应和，叶舟，等武汉黄孝河地区城市污水水质特征分析 J 市政技术，2007，139（2）：128130，133t/日期NH3-N 浓度/（mg L-1）105907560453015010095908580NH3-N 去除率/%进水出水去除率2021-11-302022-01-302022-03-302022-05-302022-07-302022-09-302022-11-30TN 浓度/（mg L-1）140120100806040200100908070605040302010TN 去除率/%进水出水去除率t/日期2021-11-302022-01-302022-03-302022-05-302022-07-302022-09-302022-11-30TP 浓度/（mg L-1）3228242016128401009590858075706560TP 去除率/%进水出水去除率t/日期2021-11-302022-01-302022-03-302022-05-302022-07-302022-09-302022-11-3037