水质千差万别的工业园区污水处理厂怎样设计？

Posted 2023-01-12 水质

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工业园区污水处理厂的服务用户千差万别，其排水也不具有市政污水的统计性特点，因此在工业园区污水处理厂的设计上，既要了解园区整体的功能定位和规划，又要逐一分析每一户入驻企业的排水特点及有无特定组分的污染物。前期的水质水量调研至关重要，在工艺设计、设备选择和总图布置方面都要远近结合，预留升级改造的空间。
1设计规模与设计进水水质的确定
1.1设计规模的确定
园区污水处理厂的污水来源通常包括：园区企业排放的生产废水（含企业内排放的生活污水）；园区企业排放的洁净废水（如冷却循环系统排污水）；园区配套生活居住区排放的生活污水以及港口码头的冲洗水、除尘废水等。考虑到园区的分期建设，园区污水处理厂也按照各期入驻企业的情况进行分期建设。
园区企业排放的生产废水是园区的主要污水来源，其水量和排放规律的确定，对于合理确定污水处理厂的规模和工艺设计至关重要。生产废水的排放总量取决于各园区企业的排放量，各个企业的排放量通常可以参考其项目前期的可研、环评文件，并辅以类似生产企业的现场调研来综合确定。由于工业企业排放用户的废水为间歇排放，充分了解主要排水的排放规律，对于污水厂设计规模的确定非常必要。
园区配套生活居住区排放的生活污水量，可按照规划的人口数量，按照用水当量的方法进行计算。港口码头等辅助设施产生的冲洗水、除尘水可按照规划中的用水量，按照收集系统的完备情况，乘以0.6～0.8的污水收集系数确定。
污水处理厂的设计规模等于上述污水量之和。值得注意的是，在项目前期阶段，特别是一些化工项目，其可研文件、环评文件中的污水产生量，均已做保守估计，若在污水处理规模的确定上再乘以过大的不可预见系数，将会导致污水处理厂的设计规模较实际的收水量有较大偏差，这也是国内大多数园区污水处理厂设计偏大的重要原因。根据在已建的上海某化工园区、武汉某化工园区和董家口某工业园区污水处理厂的经验，建议不可预见系数在1.04～1.08之间取值。
1.2设计进水水质的确定
工业园区的废水水质完全取决于入驻企业的生产产品、原材料及生产工艺，对于石化、化工园区排放的废水，通常含有一些难降解的有毒有害污染物，如氰化物、酚或苯系物等。
基于上述部分涉及的污水，各股废水的水质将采取不同的方法进行预测。工业企业排放的废水水质可参考生产企业的可研等设计文件的相关章节，如有可能，对于主要污染物排放企业可通过走访调研类似生产工艺的企业，并辅以取样进行测试分析。
由于工业园区废水水量、水质的波动，建议设计规模和设计进水水质进行统一考虑，同时要兼顾污水厂的水力竖向设计。具体是指，首先分析各股排水的排放规律，通常工业用户的部分排水是间歇排放或是在事故状态下排放，尤其对于排放罐釜清洗、产品切换清洗、地坪冲洗以及检修排水的企业用户，计算出最大的排水量和正常排水量，分析最大排水量发生的概率，不宜将最大水量作为设计规模。
当没有全面的排水规律时，建议设计规模按照污水厂可同时接收85%～90%原水在最大流量下的情况选取。同时，在设计进水水质的选取上，适当考虑污染物浓度，鉴于工业污染物成分复杂，此时对应进水污染物浓度可比调研数据略大，取一定的安全系数，以确保总的污染物总量负荷符合设计需要。上海某化工园区的设计参数和运行数据也验证了此设计经验。此种方式使得分期建设的化工园区污水处理厂在运行上更加灵活。
当处理规模在3000m3/d以上时，在兼顾技术经济的前提下，最好设计有2条以上平行的且可灵活进行切换的污水处理线，便于日常管理维护及检修、升级改造，并可以更好地适应园区的建设情况，更好地适应水量水质的波动。
2工艺选择及设计
2.1预处理系统
工业园区排放的污水水量、水质波动大，很多情况下含有大量的油类、硫化物且含盐量高，预处理系统需要设计均衡池，以保证后续处理单元的稳定高效运行。均衡时间的设计应考虑废水的排放周期及水量水质变化规律，对于石化、化工园区，均衡时间宜大于12h，最少不宜低于8h。
鉴于工业废水水质特点，预处理系统需设计在线监测设施及事故池，对于可能危害到后续生化系统的具有毒性、高TDS废水可实现自动进入事故池；对于不满足pH值设计要求的废水，需设计中和池进行在线调节。
2.2生化处理系统
工业园区的生化处理系统宜选用长泥龄的活性污泥法，对于总氮排放要求小于15mg/L的情况，泥龄宜大于20d。曝气池的池型宜选用推流式，池深宜大于5m。为了维护缺氧区的环境，可以在曝气区末设计一个脱气区，以保证反硝化菌最适宜的代谢环境。在设备配置上，曝气头不宜选用膜孔曝气器，宜选取在线溶解氧仪、空气质量流量计、自动阀门和变频风机，以实现曝气量的在线联动调节来降低能耗。
2.3深度处理系统
为了达到TOC、COD和色度的排放指标，宜采取高级氧化加生物滤池的工艺，如苏伊士集团开发的OxyblueTM工艺。在工艺设计上，要充分考虑后续生物滤池的有机物去除作用，鉴于高级氧化单元的投资或者运行费用较高，不宜将高级氧化单元进行过大设计。
通常，不可生化COD对臭氧的消耗量取决于物质结构、传质条件、pH以及水温等条件，可行时需要进行试验确定。对于工业园区的污水，当没有试验数据时，一般宜按照2～4kgO3/kgCOD进行选取。
此外，考虑到工业废水污染物的复杂性，远期园区的扩展以及日趋严格的排放标准，深度处理线在设计上要预留有升级改造工艺的空间以及占地空间。
3材质选择
大型化工园区通常在海边港口建设，鉴于工业废水的复杂性、远期水质的变化，以及各条近、远处理线运行上的灵活性，设备的液下金属部分材质等级不宜低于SS316L，考虑到海风中氯离子的腐蚀，液上金属设备材质不宜低于SS316，最好为SS316L。
4结论
①工业园区污水水质千差万别，做好前期的现场水质调研对于后续的工艺设计至关重要；
②要协同考虑污水厂的设计规模和设计进水负荷，并兼顾水力竖向设计；
③考虑到技术可行、经济合理，最好设计2条以上的并行污水处理线；预处理系统宜设计有原水监控设备和事故池，均衡池的均衡时间不宜低于8小时；
④生化处理系统宜选用低负荷推流式的活性污泥法，当有较严格的总氮排放限制时，污泥龄不宜低于20d；深度处理系统的设计在工艺上和空间上都要做好远期预留。