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含高比例工業廢水的污水如何處理

某開發區是工業企業最集中的區域，精細化工、機械制造為該區的支柱產業，工業廢水濃度較高、可生化性差、水質波動較大，該市污水廠設計進水中工業廢水比例高達60%，故確定采用水解酸化/改進型MSBR 工藝，具有節省占地、處理效果好、抗沖擊負荷強的特點。目前該污水廠已運行近1 年，運行良好，出水水質達到了《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)的一級B 標準。該廠設計規模為3．0×104 m3 /d，其中一期規模為2．0×104m3 /d，二期為1．0×104 m3 /d，占地面積為2．3 hm2。

1 設計水質及工藝流程

該廠進水中工業廢水比例為60%，生活污水為40%，設計出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級B 標準(見表1)。

表1 設計進、出水水質

Tab．1 Design influent and effluent quality

 工藝流程如圖1 所示。

 圖1 污水處理工藝流程

Fig．1 Flow chart of wastewater treatment process

2 主體工藝設計

本污水處理廠核心處理單元為水解酸化池和改進型MSBR 池。針對高負荷、來源復雜的原水，在主反應系統改進型MSBR 池前增設水解酸化池，以提高污水的B /C 值，降低后續生化系統的處理負荷。改進型MSBR 工藝在MSBR 工藝基礎上，針對原水水質進行了優化，取消了污泥濃縮段和預缺氧段，延長了缺氧段的停留時間。

①水解酸化池。本工程正常情況下水質較為穩定，但不排除企業廢水間歇排放及事故排放的可能，因此考慮采用完全混合式厭氧水解池，水解酸化池1 座，設計水力停留時間為8 h。水解酸化池為推流流態，好氧池污泥部分回流至水解酸化池以增加池內污泥濃度，并可同時讓好氧污泥厭氧消化，減少剩余污泥產量。池內剩余污泥通過排泥泵提升至儲泥池。污水 經水解酸化，在可生化性提高的同時，COD 去除率約為30%，BOD5去除率約為20%，SS去除率約為40%。

水解酸化池采用專利技術—一體化環流厭氧水解池，該池型將水解酸化池和沉淀池合為一體，沉淀池底部設置排泥裝置，中部均勻設置一組斜管，頂部設置排水裝置，其特征在于: 反應池為環形，并通過中間墻分隔成內外兩層，沉淀池布置在反應池正中央，且兩者之間通過隔墻隔開，隔墻上對稱開設一組連通反應池和沉淀池的布水孔。該池體具有結構緊湊，占地省，能耗、造價和運行成本低等優點。水解酸化池共設2 組，單組設計規模為1×104m3 /d，2 組合建，具體形式見圖2。

 圖2 水解酸化池平面布置

Fig．2 Plan view of hydrolysis acidification tank

水解酸化池設備配置見表2。

表2 水解酸化池主要工藝設備

Tab．2 Equipment for hydrolysis acidification

 ②改進型MSBR 池。水解酸化池出水進入改進型MSBR 池，在厭氧池與回流污泥混合，富含磷的污泥在厭氧池進行釋磷反應后進入缺氧池，缺氧池用于反硝化脫氮，原水提供碳源，由主曝氣池至缺氧池的回流系統提供硝態氮。缺氧池出水進入主曝氣池經有機物降解、硝化、磷吸收反應后再進入序批池1 或序批池2。兩個序批池交替作為沉淀出水和好氧反應單元。

改進型MSBR 池(見圖3)共設2 組，單組設計規模為1×104 m3 /d。改進型MSBR 池的設計參數見表3。每座改進型MSBR 系統由5 個單元組成，分設在反應池兩側的是MSBR 池，起著好氧氧化、缺氧反硝化、預沉淀和沉淀作用，內設管式微孔曝氣器及潛水攪拌器，并在出水處設有空氣堰。

 圖3 改進型MSBR池示意

Fig．3 Plan view of modified MSBR

表3 改進型MSBR池工藝設計參數

Tab．3 Design parameters of modified MSBR

 厭氧池出水經過缺氧池進入主曝氣池，主曝氣池設在反應池的一端，內設管式微孔曝氣器; 缺氧池設在厭氧池和主曝氣池之間，通過2 臺硝化液回流泵回流主曝氣池的混合液至缺氧池進行生物除氮，為防止污泥沉底，缺氧池內設潛水攪拌器1 臺。如果不讓混合液進入缺氧池，則此時缺氧池充當了厭氧池的作用，可用于強化除磷。改進型MSBR 池各單元運行狀態見表4。

表4 各運行時段反應單元的運行狀態

Tab．4 Operation state of each unit in each sequence

 每座改進型MSBR 系統由5 個單元組成，缺氧池、厭氧池、主曝氣池始終處于連續運行狀態，SBR池1 和SBR 池2 交替運行，一個運行周期為4 h。其中各時段的持續時間: 時段1 和時段4 為30 min;時段2 和時段5 為60 min; 時段3 和時段6 為30min。

當進水水質較差、COD 和NH3-N 去除效果差時，模式進行適當調整: 曝氣90 min，預沉30 min，出水仍為120 min。

當出水SS 較高、出水效果較差時，可進行適當調整: 曝氣60 min，預沉60 min，出水仍為120 min。

如仍出現COD 或NH3-N 去除效果不佳等工況，則可調整運行周期為6 h，模式調整如下: 曝氣150 min，預沉30 min，出水180 min。或采用間歇出水，適當縮短出水時間，模式調整如下: 曝氣120min，預沉30 min，沉淀出水90 min。

各單元配置的主要工藝設備見表5。

表5 單座改進型MSBR池主要工藝設備

Tab．5 Equipment of modified MSBR

 3 設計特點

設計特點如下: ①水解酸化池采用一體化環流水解厭氧池，有效緩解了占地緊張的問題，經過水解處理，污水可生化性得到提高。當水解區域的泥量不足時，排泥回流進行補充，使實際運行更加靈活，具有運行效果好、處理效率高的優點。②水解酸化池中沉淀區為斜管沉淀池形式，增大了表面負荷，節省了占地。③水解酸化池污泥回流采用內回流穿墻泵的形式，降低了運行能耗。④改進型MSBR 工藝在MSBR 工藝基礎上，針對進水水質氮高磷低的特點，取消了預缺氧池和濃縮池，縮短厭氧池的停留時間，適當加大了好氧池和缺氧池的停留時間，強化了好氧除碳、硝化和反硝化脫氮效果。⑤將改進型MSBR 池的污泥回流和剩余污泥排放通過八爪型穿孔集泥管有效連接在一起，提高了污泥回流和剩余污泥的排放濃度，將穿孔排泥系統、混合液井和混合液回流泵巧妙地結合在一起，能夠有效降低運行能耗和費用。⑥改進型MSBR 池將低揚程內回流泵和滑閥結合使用，在降低了回流系統能耗的同時，使回流量具備了可調節性。

4 運行效果分析及問題討論

4. 1 運行效果

污水處理廠實際運行效果見表6。

表6 污水處理廠實際進、出水水質

Tab．6 Actual influent and effluent quality　 mg·L-1

 由表6 可見，污水廠實際進水中工業廢水比例約在60% ～ 80%，B /C 值在0．12 ～ 0．28。在實際進水水質遠差于設計水質的情況下，污水處理廠出水基本能達標排放，COD、BOD5、NH3-N、TN、TP 達標排放率分別達到了79．3%、100%、100%、100% 和92%，表明水解酸化/改進型MSBR 工藝對含高比例工業廢水的污水具有很好的處理效果，在對納管的工業廢水水質進行適當控制的情況下，出水水質能夠達到一級B 排放標準。

4. 2 設計存在問題

①受占地限制，水解酸化池的沉淀區采用了斜管沉淀池形式，雖然能提高沉淀區的效率，但生化污泥的沉降性能差，易附著在斜管區域并積壓，一段時間之后可能影響出水水質。運行時需通過高壓水槍定期沖洗方式解決。具體參見privilege-habitat.com

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②改進型MSBR 池采用了八爪型穿孔集泥管，在一定程度上改善了池體的排泥效果，但仍存在排泥不徹底的情況，穿孔集泥管的周邊區域排泥效果好，但距離較遠區仍存在排泥不暢的現象，并在序批池終端出水區域存在出水時污泥上浮現象。一方面由于此區域無集泥管，污泥推流至此后難以排出系統; 另一方面是因為空氣堰出水負荷雖低于潷水器，但仍存在負荷偏高的問題。

針對污泥上浮問題，設計時可考慮增加穿孔排泥管的布置范圍，特別是空氣堰下方排泥系統布置，避免此區域集泥而影響出水水質。空氣堰出水負荷在有條件的情況下應盡量取低值，有利于避免跑泥現象，提高出水水質。

③改進型MSBR 池出水堰出水時存在虹吸現象。空氣堰開始出水時流量較大且存在紊流狀態，空氣隨出水帶入出水管引起負壓虹吸現象，出水流量大大增加，嚴重時導致改進型MSBR 池液面明顯下降，不利于出水水質穩定。設計時可考慮出水管采用P 形管結構，能夠一定程度上避免出水管的虹吸現象。運行時可采用空氣堰進氣的方式，以補充出水中夾帶的空氣，平衡空氣堰內外壓力，避免負壓虹吸帶來的影響。