危废企业废水处理工艺调试及运行-分散式污水处理设备

　　危废处置废水一般有毒有害成分较为复杂、污染程度较为严重、营养比例失调、可生化性差，而且受物料来源和种类影响，该类废水还具有水质、水量波动性大的特点，因而处理难度比较大。现以某危废企业废水站废水处理工程为例，对处理工艺、设计参数以及调试运行情况等方面进行探讨，可供同类工程参考。

　　一、废水处理站概况

　　某危废企业废水处理站位于广东惠州某工业园区，主要处理该企业车间危废加工利用过程中产生的废水以及生活污水。废水站设一套废水处理系统，设计处理规模为360m3/d，处理工艺为“Fenton+水解酸化+接触氧化+MBR”。

　　危废处置废水污染物成分复杂，常含有大量铬、镍、铜、锌等重金属离子及盐类，对后续生化处理系统有毒害作用。因此，各危废生产车间均对所产生废水进行物化预处理，将所含重金属离子去除后再排入废水站，而部分高盐份废水则经蒸发结晶去除盐份后，其微污染的蒸发冷凝水再排入废水站生化处理。

　　废水站处理废水包括各危废生产车间经物化预处理废水、三效蒸发器与MVR蒸发器冷凝水、生活污水、洗车废水、车间地面冲洗水、废气喷淋废水、初期雨水以及化验室废水。不同危废车间产生废水水质不同，根据废水站处理工艺设置，将废水收集为两类，一类为COD浓度不太高，可直接进行生化处理的;另一类为COD较高，难以直接生化处理的，该类废水需收集到高浓废水调节池经Fenton处理后再入综合调节池与其它废水混合进生化处理。其中需Fenton处理的高浓废水包括：有机废水、线路板污泥压滤水及含油废水等混合废水。由于部分废水含盐份较高，经混合后，综合调节池废水电导率高达到20000us/cm，盐份含量约1.2%，属于高盐废水。综合调节池废水水量一般蒸发冷凝水120t/d，高浓废水经Fenton处理后水量100t/d，其它废水约100t/d。

　　实际综合调节池废水水质与出水排放标准见表1。

　　二、废水处理工艺

　　2.1 工艺流程

　　废水站具体工艺流程如图1所示：从车间预处理后的有机废水、线路板污泥压滤水及含油废水等高浓废水进入高浓废水调节池，该类废水经Fenton处理后，产生铁泥排入储泥池，上清液进入综合调节池与其它废水混合。综合调节池的污水经曝气搅拌混匀后，进入水解酸化池。水解酸化细菌将污水中一些难降解大分子有机物转化为易降解小分子有机物，将一些不溶性有机物转化为溶解性有机物，进一步改善废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。水解酸化池出水流入接触氧化池，生物接触氧化兼有活性污泥法和生物膜法的优点，在鼓风微孔曝气状态下，污水与填料上生物膜及活性污泥充分接触，进行好氧碳化及硝化反应，有机物由好氧菌降解，聚磷菌吸收环境中的溶解性磷酸盐。接触氧化池出水在MBR膜池进一步发生硝化反应，MBR内高浓度活性污泥可以加快氨氮和有机物的降解速率，而且利于增殖世代时间长、絮凝性差的硝化菌，减少了硝化细菌的流失，加快硝化速率。混合液经MBR膜组过滤，泥水分离后，污泥大部分回流至前端接触氧化池，少量回流至水解酸化池，剩余污泥则排放储泥池，经板框机脱水后泥饼外运处置。MBR产水则经清水池达标排放至厂外水体。

　　2.2 主要工艺设计参数

　　整个废水处理站主要由综合调节池、高浓废水调节池、Fenton反应池、斜管沉淀池、水解酸化池、接触氧化池、MBR膜池及储泥池等组成。

　　2.2.1 综合调节池

　　全地下式钢混结构，平面尺寸为14.1×12.0m，池深4.5m，有效水深4.0m。设计停留时间HRT=45h，配置污水提升泵1台，功率P=1.5kW，流量Q=18m3/h，扬程H=8m，池底布设穿孔曝气管用于调节池的均质。

　　2.2.2 高浓废水调节池

　　半地上式钢混结构，平面尺寸为7.0×3.6m，池深3.5m，有效水深3.0m。设计水力停留时间HRT=15h，配置污水提升泵1台，功率P=0.75kW，流量Q=6m3/h，扬程H=5m，池底设穿孔曝气管用于调节池的均质。

　　2.2.3 Fenton反应池

　　半地上式钢混结构，共5个反应池，分别为pH调节池、一级Fenton反应池、二级Fenton反应池，后pH调节池以及PAM絮凝反应池。平面尺寸均为1.2×1.2m，池深3.5m，有效水深2.8m。设计处理量为5m3/h，设计停留时间HRT=0.8h。各池均设置搅拌器1台，转速30rpm，功率0.55kW。

　　2.2.4 斜管沉淀池

　　半地上式钢混结构，平面尺寸6.0m×2.0m，池深3.5m，分为2格泥斗排泥，斜管采用80PVC材质蜂窝填料，填料面积为8m2，表面负荷为0.63m3/m2•h，有效HRT=3.0h。

　　2.2.5 吹脱池

　　半地上式钢混结构，平面尺寸2.0m×1.0m，池深3.5m，有效停留时间1h，池底布设穿孔曝气管，用于曝气吹脱去除水中残留的H2O2，出水流入综合调节池。

　　2.2.6 水解酸化池

　　半地上式钢混结构，7.0m×5.0m，池深4.5m，有效容积V=144m3，设计水力停留时间HRT=9.6h，设置150×100mm、H=2.5m组合生物填料87.5m3，池底设潜水搅拌器2台，功率1.5kW，叶轮直径260mm，转速980rpm。设计污泥浓度1000mg/L。

　　2.2.7 接触氧化池

　　半地上式钢混结构，分为两级两格，平面尺寸8.0m×7.0m，池深4.5m，有效容积V=224m3，设计水力停留时间HRT=15h，设置φ150×100mm、H=2.5m组合生物填料140m3。池底布设盘式微孔曝气器135套，配套曝气罗茨风机2台(1用1备)，功率P=7.5kW，风量Q=7.68m3/min，风压P=49KPa。设计污泥浓度3000mg/L。

　　2.2.8 MBR池

　　半地上式钢混结构，平面尺寸3.4m×3.4m，池深4.5m，设计水力停留时间HRT=3h，池内设置1套MBR膜组件PVDF，MBR膜片共56片，实际膜面积1120m2，设计膜通量Q=15L/m2.h，膜组运行方式产9min停1min，设计产水流量Q=15m3/h;膜产水泵功率P=1.1kW，Q=20m3/h，扬程H=10m;膜反洗泵功率P=2.2kW，Q=20m3/h，扬程H=10m;膜吹扫风机功率P=7.5kW，风量Q=2.0m3/min，风压P=49kPa。设计污泥浓度5000～8000mg/L。

　　2.2.9 储泥池

　　半地上式钢混结构，平面尺寸3.4m×3.4m，池深4.0m，池底设置泥斗，有效容积30m3。

　　2.2.10 清水池

　　全地下式钢混结构，清水池平面尺寸3.0m×2.0m，池深3.0m，有效池容16.2m3，清水池主要用于MBR膜反洗。

　　三、主要工艺调试

　　3.1 Fenton反应系统调试

　　Fenton反应是通过投加H2SO4调节污水pH后加入FeSO4，并投加H2O2，在常温常压下生成足量的羟基自由基，将大分子有机物、苯环、杂环类物质结构破坏，提高废水的可生化性;同时通过絮凝沉淀分离，进一步去除水中残留的重金属离子。

　　废水站收集的全部高浓废水量约100m3/d，略低于Fenton反应池设计处理规模120m3/d。其水质浓度为：pH6～8，COD800～1200mg/L，BOD80～120mg/L，NH3-N60～100mg/L，电导率20000～25000us/cm。调试工作从Fenton反应小试模拟生产运行情况开始，通过小试确定了反应参数后再放大到生产调试。通过小试对最佳运行工况探究，确定Fenton反应最佳的H2O2投加量、FeSO4投加量、pH和反应时间等。经多次小试与生产试验，最终确定该类废水Fenton反应pH为3.2～3.6，反应时间40～50min，FeSO4与H2O2投加量摩尔比为1.3∶1，H2O2投加量与COD去除质量比为1.5∶1时，去除该类高浓废水COD的效果最佳，成本较省且满足后续生化要求。Fenton反应后投加液碱至pH8.5左右时，斜管沉淀池絮凝沉淀效果最好且能满足后续生化对pH的要求。因此，调试按5m3/h处理水量运行时，根据试验确定的反应条件，控制计量泵投加20%FeSO4溶液流量为118L/h，30%H2O2投加量流量为17.5L/h，Fenton反应平均进出水水质如表2所示，COD去除率达到63%，B/C比从9%提高到24%以上，基本达到预期效果，满足后续生化处理要求。

　　3.2 生化系统调试

　　在生化系统调试前，整个污水站池体及各设备设施达到正常运行条件，全线联动试车正常。根据调试安排，为加快生化调试进程，确定了从附近市政生活污水厂取新鲜活性污泥直接投入系统进行培养的思路。因高盐废水对微生物的活性有抑制作用，但微生物通过适度驯化可以抵制盐的毒性影响。考虑到市政污泥不能马上适应该类高盐废水，先确保调试初期生化系统内为含盐较低类废水，电导率控制在5000us/cm左右。待活性污泥适应环境后再逐渐提高进水含盐量进行驯化。

　　2018年4月21日，正式开始生化培菌操作。取市政污水厂二沉池底含水率98%的污泥40t，其中10t均匀投入水解酸化池，30t均匀投入两级接触氧化池内。根据废水中碳氮磷比例失调的实际情况，首先在水解酸化池与接触氧化池内分别投加葡萄糖作为补充碳源，投加磷酸二氢钠作为补充磷源，满足水解酸化池内废水C∶N∶P达到200∶5∶1，接触氧化池内废水C∶N∶P达到100∶5∶1。池内搅拌器、鼓风曝气以及污泥回流泵等设备全开，系统开始内循环运行，对活性污泥进行驯化和加快生物填料挂膜。连续闷曝24h后，开始以2m3/h流量连续进出水，同时对进水补充适量的碳源及磷源，保持C∶N∶P=100∶5∶1。连续运行2d后，组合填料颜色由白色转为泥黄色，填料上开始出现胶状薄生物膜，随后增加进水流量到4m3/h，连续运行2d，并逐渐增加进水量到8m3/h、12m3/h。随着培菌的进行，组合填料挂膜生物量逐渐增加，混合液中污泥浓度也逐步增长。而MBR膜组运行调试则保证2m3/min曝气风量，同时确保膜池污泥回流比达200%～300%，加大膜池内污泥流动，减小膜池积泥对膜丝的影响。

　　污泥驯化挂膜阶段的工艺控制要点，确保控制污泥回流量，因MBR膜组件正常运行必须保证污泥回流比200%～300%，为减少回流硝化液对水解酸化环境的影响，提高接触氧化池回流比，间歇对水解酸化池回流，确保水解酸化池DO低于0.3mg/L。鼓风机运行控制确保一级接触氧化池末端DO为2.0mg/L左右，二级接触氧化池末端DO为3.0～4.0mg/L。污泥全部在系统内循环，不外排泥。

　　到5月15日，生化系统按进水量12m3/h连续运行，运行情况基本稳定。出水各项指标检测结果显示除NH3-N外，COD、BOD5、总磷与SS均已实现稳定达标，NH3-N从120mg/L下降至10mg/L以下，生物填料挂膜情况良好，接触氧化池内污泥浓度达到1500mg/L，基本确定挂膜完成。开始对进水增加高盐废水，逐渐将电导率提高到8000us/cm、12000us/cm、15000us/cm、18000us/cm，最后达到20000us/cm。按微生物的适应能力，根据出水水质判断，连续运行5～7d提高一次进水电导率，有步骤地完成微生物对高盐水的驯化。

　　挂膜驯化期间，通过镜检密切观察曝气池中微生物相的变化;同时进行进、出水水质及反映活性污泥性能指标的测定。随着培菌时间的推移，水解酸化池与接触氧化池生物填料上逐渐出现呈密实灰褐色的生物膜，镜检微生物种类也逐渐丰富，同时接触氧化池内混合液SV30也逐渐地升高，出水水质效果明显越来越好。

　　四、运行效果

　　废水站的调试工作于2018年4月21日开始，截止到2018年6月30日，整个系统按设计处理量80%进水量12m3/h连续运行，水解酸化池与接触氧化池挂膜情况良好，接触氧化池中的污泥SV30达到20%，污泥浓度达到2500mg/L。从6月26日—30日平均化验检测水质结果看(如表3所示，其中进水指综合调节池混合废水)，出水各项指标均稳定达到排放标准。

　　五、结语

　　(1)污泥培养与生物挂膜采用性状良好的新鲜活性污泥作为接种菌种，能大大缩短培菌过程，加速挂膜驯化过程。

　　(2)危废企业废水往往碳氮磷比例失调，培菌阶段应投加碳源与磷源，以加快微生物的培养。正常运行阶段，只需维持污泥正常活性，同时考虑处理高氨氮废水需维持较长泥龄，可以适当减少碳源与磷源的投加比例。

　　(3)污泥回流比的控制影响到处理效果的好坏。为确保水解酸化池的厌缺氧环境，MBR膜池的硝化液可控制为间歇回流，维持水解酸化池内正常的微生物量即可。

　　(4)对于含高盐废水的污泥驯化，应逐渐提高废水中盐含量来提高微生物的适应性。正常运行时，废水含盐量的较大波动均会抑制微生物活性，导致出水水质不稳定。

　　(5)理论上1mg的NH3-N消耗7.14mg的碱度(以CaCO3计)。针对此类高氨氮污水处理，为维持接触氧化池硝化细菌的活性，促进硝化反应的充分进行，应及时均匀投加纯碱，保证水中硝化反应所需的碱度，可控制接触氧化池末端pH在6.6以上。

　　(6)由于危废企业废水成分复杂，含盐量较高，氯离子浓度都在2000mg/L以上，易影响COD测定结果，应采取氯气校正法对该类高氯废水进行COD检测，确保水质数据真实准确来指导生产运行。

　　经过2个多月的调试运行，废水站各处理单元连续正常运转，工艺参数稳定，出水各指标达标。实践表明：“Fenton+水解酸化接触氧化+MBR”工艺处理该危废企业废水，处理效果良好，出水稳定达标排放。