化工园区废水处理装置扩建工程设计

Posted 2023-01-13 工程设计

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1某化工园区位于重庆市东北部长寿区，园区现有废水处理装置于2002年12月建成，采用了“铁碳反应+混凝沉淀+SBR”的工艺方案。设计处理能力为300m3/d，该处理设施投入运行以来运行稳定，可实现废水的稳定达标排放。随着园区企业的发展，产能不断扩大，废水种类和排放量急剧增加，现有装置规模偏小，已不能满足日益增加的废水处理量的需要，环保设施建设的滞后严重制约园内企业的生存和发展。

2工程规模

2.1设计水量

该废水处理设施的主要服务对象是化工园区内各企业所产生的生产废水，兼顾园区内可收集到的生活废水及初期雨水。废水主要分为三股，废水总量为3000m3/d，其中制药中间体废水200m3/d，染料废水1300m3/d，三级浓度废水1500m3/d。

2.2设计进水水质

结合现有装置进水水质情况，并对园区拟引进的企业性质，确定各股废水的水质情况如表1所列。

注：①三级废水是指园区内企业达到《污水综合排放标准》GB8979—96的三级标准后排入该废水处理装置的废水。

②三级标准中色度、NHj—N均未规定具体数值，该设计进水水质按照后续生化处理装置的总体可处理性进行了规定。

对来水进行综合分析，主要特点如下：进水水质变化大，具有较强冲击性；BODJCODcr较低，废水的可生化性较差；氨氮浓度和色度均较高；有一定的毒性，对微生物有抑制作用。总体来看，主要难度在于制药中间体废水和染料废水的处理。

2.3处理目标

该工程废水经集中处理后的尾水将排入长江，排放标准按照《污水综合排放标准》(GB8978—1996)中的一级标准，主要污染物指标如表2所列。

该工艺所处理的废水主要为有机化工类废水，污泥处理处置以减量化和无害化为主，对性质不同的污泥进行分质处理处置。污泥采用浓缩脱水处理，制药废水物化污泥列为危废物，由专业单位外运填埋处置，其它污泥经脱水后委托当地环卫部门处置。

3工艺方案设计

3.1原有工艺方案的不足

由于园区内企业数量的增加和生产规模的扩大，300m3/d的处理能力已经远远不能适应当前生产的需要。处理设施的扩建迫在眉睫。日常水量的增大，直接导致原有处理设施处理效果下降，具体表现为好氧出水的NH，一N波动较大，有污泥夹带现象发生，SBR池出水流速偏大，原有的手动闸阀排水方式易扰动污泥层，造成出水SS增多、污泥流失等状况。进水水质变化较大，导致前端物化处理效果不够稳定，排放废水的部分指标有超标现象。整个处理设施的排泥和污泥脱水部分还不够完善。

分析现有工艺存在的不足，其主要的原因在于以下两方面：

(1)由于现状进水量已超出原设计规模，系统处于超负荷的运行状态，系统对水质、水量的变动较为敏感，而工业企业排水水质变动情况又比较大且较为频繁，故对系统的稳定运行产生不利影响。

(2)现有处理构筑物存在的问题，如现有的铁炭池排泥不敞，现有的兼氧池由于池弄限制，池内死角较多，搅拌效果较差，兼氧污泥发生沉积等。由于无法达到较为理想的运行工况，也就限制了其处理效果的发挥。

3.2工艺方案的改进设计

根据对来水水质的分析和现有工艺不足的分析，结合工业园区的实际情况，该项设施扩建仍然采用“物化”+“生化”的工艺方案，在原有方案基础上进行优化改造，工艺流程如图2所示。主要工艺优化措施如下。

3.2.1增设调节池和事故池

针对该工程中废水进水水质、水量变化较大的特点，通过设置各自独立的调节池以应对水质、水量的变化。并增设事故池以应对突发事件对废水处理装置的影响，从而大大提高了系统的稳定性。

3.2.2采用NHN预处理技术

针对该工程中制药废水和染料废水这两股高浓度的氨氮废水均为强碱性废水，非常适用吹脱法工艺的要求，故该工程中拟通过外购吹脱氨成套设备，分别处理制药废水和染料废水，对于吹脱后的尾气采用酸洗吸收设备予以回收，所产生的低浓度的硫酸铵溶液，可供周边农户作为肥料。

3.2.3采用改善生化性技术

该工程中制药废水和染料废水的可生化性均较差。根据工程实践，采用电解工艺处理高浓度的制药废水可大幅提升可生化性，并可同时破坏废水中的毒性物质，减少废水对微生物的抑制作用，减轻后续生化装置的处理难度，从而达到良好的处理效果。该工程中拟采用三维电极电解法来改善来水的生化性。

3.2.4采用有效的脱色技术

根据目前国内的应用情况来看，内电解技术在处理色度较高的染料废水的工程应用中效果良好。由于原水呈碱性，结合目前使用的铁炭内电解池存在的问题，该工程拟采用更适应于碱性环境的Fe—Cu还原内电解技术用于脱色，在脱色的同时，还可通过电解作用分解废水中的难降解有机物，亦可有效提升废水的可生化性。

4工程主要设计参数

4.1制药废水预处理

制药废水预处理系统设计规模为200m3/d，主要包括l#调节池、1#吹脱塔、l#pH调节池、1#混凝沉淀池及三级电解装置。1#调节池有效容积为300m，，设计停留时间36h。外设卧式耐腐蚀污水离心泵提升至吹脱塔，Q=10m3,/h，H=15m，N=I.5kW。1#吹脱塔1套，处理能力8～10m3/h，主塔外形2m×9.9m，设备基础3m×5m，设备功率40kW。l#pH调节池有效容积为250m，设计停留时间30h。

l桴混凝沉淀池为机械絮凝反应斜管沉淀池，设计表面负荷0.7r1.13/m2•h，水力停留时间4h。池外设2台泥浆泵排泥，Q=2Om3/h，H=20m，N=3kW。

三维电极电解装置共4台，单台设备2Ill×3.5Ill，处理能力2—3m3/h，设备功率10kW。

4.2染料废水预处理

染料废水预处理系统设计规模为1300m3/d，主要包括2样调节池、吹脱塔、2#pH调节池、2#混凝沉淀池和Fe—cu反应池。2#调节池有效容积为900m。，设计停留时间16h。外设卧式耐腐蚀污水离心泵提升至吹脱塔，Q=6Om3/h，H=20m，N=7.5kW。吹脱塔共2套，单套处理能力2530m3/h，主塔外形尺寸为3.2111X13.5II1，单套设备功率120kW。

2#pn调节池有效容积为300in，设计停留时间4.8h。外设卧式耐腐蚀污水离心泵提升至沉淀池，Q=7Om3/h，H=IOIn，N=4kW。2#混凝沉淀池为机械絮凝反应斜管沉淀池，设计表面负荷为1.36m3/m2•h，设计停留时间3h。池外设2台泥浆泵排泥，Q=2Om3/h，H=20in，N=3kW。Fe—Cu反应池l5.7In×12.4113×5.3nl，采用上向流滤池的池型，池内设置Fe—cu填料筐，填料孔隙率95％，共约200in，填料停留时问3.2h。

4.3三级废水预处理

三级废水预处理系统设计处理能力为1500m3/d，主要包括3#调节池和3#混凝沉淀池。3#调节池201XlX10in×5.6in，有效容积为1000m3，设计停留时间16h。外设卧式耐腐蚀污水离心泵提升至3社混凝沉淀池，Q=7Om3/h，H=IO1TI，N=4kW。

3#混凝沉淀池为机械絮凝反应斜管沉淀池，设计表面负荷为1.36m3/m2•h，设计停留时间3h。池外设2台泥浆泵排泥，Q=2Om3/h，H=201TI，N=3kW。

4.4综合废水处理

综合废水处理系统设计规模为3000m3/d，主要包括综合调节池、综合生化池、出水监控及应急回收池、事故池等。综合调节池有效容积为500ITIs，设计停留时间4h。综合生化池66mX40IllX5.5m，其内部分为兼氧段、兼氧沉淀段、缓冲段和SBR段。

4.4.1兼氧段

总长24rll，总有效容积为4800113，，水力停留时间38.4h，又分为可独立运行的4格，每格设双曲面搅拌机2台，共8台，搅拌功率4kW。

4.4.2兼氧沉淀段

总长6m，又分为沉淀区和排泥区。沉淀区采用斜管沉淀，总有效面积为180m2，设计表面负荷为0.7in•m2•h；排泥区共2格，每2格沉淀区共用1格排泥区，每格排泥区内设耐腐蚀潜水污水泵3台，Q=4Om，H=IOin，N--4kW。

4.4.3缓冲段

总长4m，总有效容积为750m3。共分为2格，用于贮存SBR不进水时的废水量，可独立运行。每格缓冲段内均设置耐腐蚀潜水离心泵2台，Q=25om3/h，H=10m，N=15kW。

4.4.4SBR段

总长30m，总有效容积6000in，，共分为3格，每格有效容积200011'13。根据自控程序周期性运行，周期为6h。主要设备有电动调节堰门3台，BxH=500×400，调节范围400，N=0.55kW；双曲面搅拌机6台，功率4kW；旋转式滗水器3台，排水量250～m，N=2.2kw；管式曝气器1200m，Q=7～lOm•m；剩余污泥泵3台，Q=ZOm3/h，H=20m，N=3kW；回流污泥泵3台，Q=4Om，H=10m，N---4kW。一出水监控及应急回收池13.8mX8.2m×3.3m，有效容积300m，有效停留时间2.4h。分为两格，一格作为三级废水出水监控池，另一格作为不达标废水应急回收池，分设耐腐蚀潜水离心泵2台，Q=125m，H=10m，N=7.5kW。事故池有效容积1000m3，用于贮存经废水处理站处理后未达标的出水，以及企业超排的废水，并将其提升人工艺系统中处理。内设卧式耐腐蚀污水离心泵，Q=7Om，H=15rn，N=7.5kW。。

4.5污泥处理

污泥处理系统主要包括污泥浓缩及均质池、制药污泥贮泥池、污泥脱水机房及污泥堆棚。污泥浓缩及均质池8m×4mX4.3m，分两格，分别用于浓缩和均质，湿污泥量76.3m3/d，污泥含水率98％，设计停留时间12h。制药污泥贮泥池2m×4in×4.3m，用于贮存1#混凝沉淀池排出的制药废水物化污泥，湿污泥量3.7m，污泥含水率：98％，设计停留时间8d。

污泥脱水机房12.6mX6m×5.2m，需脱水污泥量：76.3m3/d，污泥含水率98％；助凝剂(PAM)投加量：3kgfrds。设带式压滤机2台，单台处理能力5～10m，固体负荷150k咖•h。

两台脱水机同时运行，每天工作一班10h，脱水后污泥含固率20％，每日产生制药废水干污泥0.37m，普通脱水污泥7.26m。

5结语

从中试运行结果看，该设计中采用的三维电极电解技术和Fe—Cu还原内电解技术对于该园区内的工业废水有着较好的处理效果。三维电极电解技术能有效地去除毒性，提高水质的BODs/CODcr，有效地提高水质的可生化性能，为后续的生化处理提供良好的条件；Fe—Cu还原内电解法通过电化学腐蚀、氧化还原、物理吸附，以及絮凝沉淀等一系列过程共同作用对废水进行处理，与传统的物理化学法预处理相比，应用内电解法可去除废水中部分色度、有机物，并且提高废水的生化处理性能，增强生物处理对有机物的去除效果。这两项技术在其他制药、化工废水的处理工程中也得到应用，如浙江医药股份有限公司和上海桃浦工业园区的废水处理工程，并取得了良好的效果，具有一定的推广价值。