某有机化学原料制造企业废水处理工程设计及运行实例

蔡国飞，李 斌，范素婷*

(1.池州南环环保科技有限公司，安徽 池州 247100； 2.江苏南大华兴环保科技股份公司，江苏 盐城 224000)

有机化学原料制造企业废水来源包括车间工艺用水、设备管线清洗废水、提取和精制工序固液分离产生的废水等。废水中溶入了生产过程中使用的全部物料成分，其中包括中间体、未知物和目标物(残留的产品)，也包括废水在混合有氧与缺氧条件下的新产物，水质成分复杂[1]。

为了企业的可持续发展，企业建设污水处理设施，生产生活产生的废水经污水站处理后纳管排放至园区污水处理厂，处理达标后排入周边水体。本文主要研究该有机化学原料制造企业废水处理工程的工艺技术路线、构筑物参数设计、设备设施配备、污染物去除效果以及污水站实际运行过程中产生的各种问题，可为类似工程提供参考。

1 设计废水水量、水质

根据企业环评及以后发展规划需要，设计水量依据 200 m3/d 进行，物化处理系统每天10小时运行，设计处理水量 20 m3/h；生化处理系统每天按照24小时运行，设计处理量为 8.5 m3/h。

有机化学原料制造企业因废水中物料成分复杂，水质来源不一，企业遵循污水“分类收集、分类处理”的原则，进行预处理后汇聚至收集池，故只对收集池的废水进行水质调研、设计。设计进水和出水水质情况见表1。

2 废水处理工艺

2.1 工艺流程

污水站设计工艺路线如图1。

图1 污水处理工艺流程图

2.2 处理工艺说明

污水处理站主要包括四大部分：物化处理系统、混凝沉淀系统、生化处理系统和污泥浓缩脱水。

物化处理系统：物化系统采用芬顿氧化工艺。全厂所有废水统一收集至污水站集水池，若收集池中COD浓度较高，废水可生化性较差，则将收集池内废水通过泵提升至污水站预处理系统pH调节池内，经过调酸后进入芬顿氧化系统，在芬顿氧化池内投加硫酸亚铁、双氧水，该系统可以对废水中难降解及大分子物质进行氧化降解[2]。

混凝沉淀系统：混凝沉淀系统为混凝沉淀池。芬顿氧化池出水自流至混凝沉淀池，收集池中的低COD废水也送至污水站混凝沉淀池，通过投加酸碱调节废水的pH值至中性，而后投加PAC及PAM药剂[3]。通过药剂的絮凝作用，废水的悬浮状颗粒物形成大型絮体并通过沉淀池沉降，该系统可以有效除去水中的悬浮物。

生化处理系统：生化处理系统采用“A/O”的组合工艺。絮凝沉淀池出水自流至后续生化工段的生化调节池，厂区生活污水、初期雨水亦送至污水站生化调节池，各类废水通过生化调节池搅拌机的均质调节后由提升泵提升至后A池，A池内缺氧、兼氧微生物可降解废水中的大分子有机物。A池废水自流至后续好氧曝气池，通过O池内好氧微生物降解废水中的有机污染物。通过水解酸化和好氧曝气工艺，能去除大部分的有机物。

污泥浓缩脱水：污水站混凝沉淀池、二沉池产生的物化污泥和生化系统的剩余污泥由泵输送至污泥池，通过污泥池浓缩后动力输送至压滤机进行污泥脱水，脱水后污泥委外处置。

2.3 设计特点

1)本工艺采用芬顿氧化-混凝沉淀-水解酸化-好氧曝气-沉淀组合流程，工艺设计较为成熟。

2)物化处理采用芬顿氧化，将难降解的大分子有机物分解为易降解的小分子有机物，提高废水可处理性，降低后生化系统负荷[4]。

3)混凝沉淀采用投加PAC及PAM药剂，去除废水中的悬浮状颗粒物，去除水中悬浮物。

4)生化处理采用水解酸化-好氧曝气工艺，进一步去除水中的污染物，确保废水治理的联系稳定可靠达标。

3 构筑物参数、设备设施配备情况

1)收集池。1座，地下钢砼结构，防腐，尺寸为 7.0 m×9.5 m×4.5 m(长×宽×高，下同)，池内配备钢衬塑耐腐耐磨泵2台，一用一备；PP 材质引水筒1个，潜水搅拌机2台，排泥泵2台，一用一备；超声波液位计1个，电磁流量计1个。

2)pH调节池。1座，半地下钢砼结构，防腐，尺寸为 5.5 m×4.0 m×4.5 m，池内配备DN25，UPVC穿孔曝气管1套，pH计(在线)1个。

3)芬顿池。1座，半地下钢砼结构，防腐，5.5 m×7.0 m×4.5 m，池内配备不锈钢桨式搅拌机1台。

4)混凝反应池。1座，半地下钢砼结构，防腐，1.3 m×1.5 m×4.5 m，池内配备液下不锈钢桨式搅拌机2台、框式搅拌机1台。

5)絮凝沉淀池。1座，半地下钢砼结构，防腐，4.0 m×8.0 m×4.5 m，池内配备2.2KW排泥泵2台，DN350中心导流筒2套。

6)生化调节池。1座，半地下钢砼结构，防腐，10.0 m×5.0 m×5.0 m，池内配备0.75KW废水提升泵2台，引水筒一个，液下不锈钢潜水搅拌机2台，超声波液位计1个，电磁流量计1个。

7)A池+O池。各1座，半地下钢砼结构，防腐，A池 4.0 m×5.0 m×5.0 m，O池 9.0 m×5.0 m×5.0 m。池内配备液下不锈钢潜水搅拌机2台，混合液回流泵2台，ORP 计1个，DO 溶氧仪1个，电磁流量计 2个，Φ215微孔曝气盘1套。

8)二沉池。1座，半地下钢砼结构，防腐，3.0 m×3.0 m×4.5 m，池内配备污泥泵2台，电磁流量计1个，出水堰板1套。

9)外排池。1座，半地下钢砼结构，防腐，13.0 m×10.0 m×4.5 m，池内配备外排泵2台，流量计1个，液位计1个。

10)污泥池。1座，半地下钢砼结构，防腐，4.5 m×4.5 m×4.5 m，池内配备污泥泵2台，液位计1个。

4 调试与运行结果

该企业污水站于2022年7月建成并开始调试运行，调试主要针对芬顿氧化、混凝沉淀和水解酸化-好氧生化工艺环节。

芬顿氧化主要是对进水酸碱度、双氧水和硫酸亚铁等药剂投加量进行调整，经氧化反应后COD部分去除；混凝沉淀通过不断调整PAC和PAM药剂比例，寻找最佳混凝条件，去除污水中的悬浮物；生化处理工艺调试较为复杂，接种城市污水处理厂污泥 45 m3于功能池内，接种后SV30为6%，后对污泥进行培养、驯化，并进水调试，不断提高进水污染物浓度，并监测出水水质。

经三个月调试运行后，芬顿氧化、混凝沉淀以及水解酸化+好氧曝气生化处理工艺污染物去除效率满足设计要求，化验室连续监测20天各功能池污染物浓度，各处理单元污染物平均浓度及去除率见表2，出水水质均低于排放限值，达到设计要求。该企业污水站处理工艺路线设计合理，设备配备满足要求，实际运行效果良好，出水限值满足排放标准。

表2 各处理单元运行效果

5 问题与解决措施

5.1 问题

5.1.1 施工及设备安装问题

1)溢流口标高错误。土建验收时，发现混凝沉淀池至生化调节池溢流口、芬顿氧化池溢流口施工错误，位置、标高等与土建设计图纸不符。好氧曝气池至二沉池溢流槽处，未预埋管道，好氧曝气池出水无法溢流至沉淀池。

2)加药罐搅拌机搅拌效果差。液碱、硫酸、双氧水、硫酸亚铁、PAC、PAM加药罐内搅拌机搅拌轴过短，距离加药罐底部较远，加药搅拌效果差，药剂不能顺利溶解、充分混合。

3)现场设备安装时，将应安装于pH调节池内的pH计(在线)错误安装在芬顿氧化池内，无法有效调节芬顿进水pH值，影响氧化效果。

4)O池内DO溶解氧仪(在线)设备安装之前底盖未开，安装后仪器无数值显示。

5)沉淀池污泥回流泵功率小，污泥回流泵开启时无法将沉淀池混合液泵入水解酸化池。

5.1.2 运行问题

1)冬季气温过低，系统污染物去除效果降低。冬季运行时池内水温低，微生物生物活性降低，导致污染物去除效果受影响。

2)混凝沉淀搅拌机转速较慢，搅拌效果低于预期。

3)好氧曝气池池面出现大量白色泡沫。

5.2 解决措施

5.2.1 建筑及设备升级改造

1)土建单位重新对上述构筑物进行施工。改变混凝沉淀池、芬顿氧化池溢流口位置、标高；好氧曝气池溢流槽开口并预埋管道，管道延伸至沉淀池处。整改后溢流口位置及标高与设计图纸相符，现构筑物建设满足设计要求以及污水处理的需要，污水处理系统能正常运转。

2)将加药罐内搅拌机拆除，安装DN16曝气管道，以曝气代替搅拌，使溶液充分混合、溶解。现药剂配制时开启曝气后，药剂能顺利溶解并混合均匀，药剂投加系统运行正常。

3)拆除芬顿氧化池内pH计，并将其安装于pH调节池内。现pH计能顺利监测调节池内酸碱度变化，数据显示灵敏，可有效调节进水至合适的pH，使之满足芬顿氧化的进水要求。

4)将好氧曝气池内DO溶解氧仪取出，打开底盖，重新安装于池体内。现DO溶解氧仪已能正常使用，仪器数据显示正常，能准确监测好氧曝气池内溶解氧变化，保证污水站正常运行。

5)经与工程师对接、核实、核算后，将原功率为 1.5 KW 的污泥回流泵更改为 2.2 KW，现沉淀池混合液已能顺利回流至水解酸化池，实现外循环，保证池内污泥浓度。

5.3 污水站稳定运行

1)根据企业拟定的污水站进水升温方案，通过蒸汽加热，保证进水温度不低于 15 ℃。蒸汽管管径DN32，垂直布设于生化调节池及好氧曝气池内，蒸汽管道延伸至液面下 1 m 处。当温度降低时，打开生化调节池内蒸汽，对生化段进水进行升温；当温度极低，生化段升温无法满足好氧曝气池水温要求时，控制曝气，同步开启好氧曝气池内蒸汽，在不损害菌体的情况下对池内污水进一步加热。现生化调节池内进水升温效果符合预期，能够保证污泥的生物活性，污染物去除效果良好。

2)在原有安装桨式搅拌机和框式搅拌机的基础上，混凝沉淀池内增加曝气装置，曝气管管径DN16。当搅拌机搅拌效果较差时，开启曝气，保证废水与溶剂充分混合，不影响混凝沉淀池的稳定运行。现混凝沉淀效果良好，污染物去除效果符合预期，去除效率满足设计要求。

3)针对好氧曝气池池面出现白色泡沫，对照水质化验台账以及进排水数据，排查泡沫原因为进水负荷过高，生化进水酸碱度和进水要求不符造成。进一步加强生化段进水污染物浓度监测，控制进水负荷，生化段进水pH控制在6.5～8之间，“A/O”体系正常稳定运行。

现污水站好氧曝气池泡沫得到有效控制，进水负荷满足设计要求，不影响生化出水稳定性。

6 工程投资及运行成本

工程总造价为373万元，其中土建投资181万元，设备费用162万元，设备安装费以及工程调试费30万元。

此污水处理工程运行成本包括电费、药剂费、污泥处置费、人工费等，共计16.48元/吨，其中电费2.66元/吨，药剂费0.82元/吨，污泥处置费7.0元/吨，人工费6.0元/吨。

7 结语

1)某有机化学原料制造企业废水处理工程采用“芬顿氧化+混凝沉淀+A/O+沉淀”的处理工艺，出水能够达到园区污水处理厂的接管标准要求，该工艺运行稳定可靠。

2)芬顿氧化和混凝沉淀工艺可以提高污水的可生化性，并去除废水中大部分悬浮物，COD和悬浮物的平均去除效率分别为51.7%、64.8%。

3)A/O作为有机原料制造废水处理的生化工艺，工艺运行稳定，污染物去除效率高，COD、氨氮、总磷和悬浮物的平均去除率为67.9%、86.0%、90.1%和48.9%。