隨著國(guó)家環(huán)保力度的不斷加強(qiáng)以及企業(yè)自身對(duì)環(huán)保要求的不斷提高，使得企業(yè)廢水排放的要求越來越嚴(yán)格，那么對(duì)污水處理工藝的要求也就越來越高。對(duì)于不同的污水種類，應(yīng)結(jié)合污水的特性選擇不同的污水處理方法。因現(xiàn)有處理裝置無法達(dá)到新的排放標(biāo)準(zhǔn)，故南纖公司決定對(duì)目前的廢水處理站的污水處理方法與工藝流程雙管齊下進(jìn)行改造升級(jí)。
1、工程概況
本次廢水處理站改造升級(jí)旨在最大程度保留原有處理設(shè)施，并應(yīng)用更先進(jìn)的工藝技術(shù)，合理規(guī)劃廢水處理工藝流程，整合五期廢水裝置，以保證今后廢水處理設(shè)施穩(wěn)定高效運(yùn)行與廢水的排放達(dá)標(biāo)。
南纖公司的廢水來源主要有6種，分別為醋片廢水（來源于醋片生產(chǎn))；絲束廢水（來源于絲束生產(chǎn))；化水廢水（來源于除鹽水生產(chǎn)）；生活廢水；循環(huán)水排污水（來源于循環(huán)水系統(tǒng)）；脫硫廢水（來源于熱電生產(chǎn)的煙氣脫硫廢水），以上6種廢水中，90%的CODCr負(fù)荷來源于醋片廢水，醋片廢水一般進(jìn)入生化處理系統(tǒng)處理。表1為污水系統(tǒng)排放量統(tǒng)計(jì)。
2、常見污水處理方法
在污水處理方法的選擇上，應(yīng)綜合考慮污水中的污染物種類、排放量、處理程度、是否進(jìn)行回收等因素，常見的處理方法有以下幾種：
物理化學(xué)法是運(yùn)用物理和化學(xué)的綜合作用凈化污水，具體有萃取、離子交換等。物化法具有設(shè)備要求低、操作便捷等優(yōu)點(diǎn)，但是處理后下的污染物無法完全被降解，而只是轉(zhuǎn)換了形態(tài)，從液相轉(zhuǎn)移到固相或氣相；同時(shí)該方法只是簡(jiǎn)單將水和污染物分離，沒有考慮到污染物的回收，后續(xù)會(huì)造成污染物堆積與二次污染問題。
高級(jí)氧化法（Advanced Oxidation Processes，簡(jiǎn)稱AOPs)作為一種新技術(shù)，是近年來水處理領(lǐng)域的后起之秀，適用于有機(jī)污染物與難降解污染物的處理，其原理是在一定的溫度和壓力下產(chǎn)生高反應(yīng)活性的羥基自由基與污染物產(chǎn)生氧化反應(yīng)，從而凈化污染物。羥基自由基采用加氧化催化劑、紫外線等方法產(chǎn)出。該方法的處理效率高、反應(yīng)時(shí)間快、場(chǎng)地需求小。但在反應(yīng)準(zhǔn)備階段的要求較高，如環(huán)境要求高，反應(yīng)器制造復(fù)雜，且成本極高。
電化學(xué)法主要有電化學(xué)氧化和電凝聚等方法。主要通過電離分解污染物，從而去除難去除的物質(zhì)。它同時(shí)適用于有機(jī)、無機(jī)污染物的處理，尤其是一些無法生物降解的有機(jī)物；不止如此，在處理含重金屬污染物的廢水中，可回收其中的重金屬。與上面兩種處理方法相比，電化學(xué)法一般不用在處理過程中添加氧化劑等化學(xué)物質(zhì)，且設(shè)備體積小、操作便捷。
生物法具體分為厭氧法、好氧法、生物酶法等。其原理是利用不同種類的微生物降解有機(jī)物，從而處理污水中溶解狀或膠狀的有機(jī)污染物。運(yùn)用該方法處理廢水的所需能耗小、成本低，處理效率高的同時(shí)出水水質(zhì)好。但對(duì)輸入水質(zhì)的要求高，且處理流程復(fù)雜，并不適用于所有地區(qū)使用。
而本項(xiàng)目工藝優(yōu)化后的活性污泥法是在人工充氧條件下，培養(yǎng)并混合待處理污水與微生物群體，經(jīng)過一段時(shí)間形成活性污泥。利用其凝聚、吸附和氧化反應(yīng)來分解去除污染廢水中的有機(jī)污染物。分解作業(yè)完成后再分離污泥與水，水正常排除。污泥根據(jù)量的多少，按設(shè)定值回流到曝氣池，而多余部分排出系統(tǒng)。
3、原污水處理站的缺陷及優(yōu)化過程
3.1 污水處理方法優(yōu)化
3.1.1 現(xiàn)行接觸氧化法的缺陷分析
現(xiàn)行污水處理工藝采用接觸氧化法，屬于生物膜法的一種，是由生物濾池和接觸曝氣氧化池演變而來的，適合低濃度污水的處理，一般進(jìn)水BOD5應(yīng)控制在600mg/L以下�，F(xiàn)行工藝存在以下幾個(gè)問題：第一，好氧污泥活性差；第二，污水中含有Mg2+，在偏堿性條件下易形成MgCO3、Mg（OH)2沉淀，在填料上結(jié)垢，影響填料污泥活性；第三，填料內(nèi)部處于厭氧狀態(tài)；第四，充氧不均勻；第五，曝氣池水面上、下溶氧差異大，易誤導(dǎo)曝氣操作。
根據(jù)前期現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研數(shù)據(jù)，填料中的污泥含水率為90%，即污泥濃度達(dá)到100g/L，填料內(nèi)部溶解氧實(shí)測(cè)小于1mg/L，為缺氧條件，而未與填料接觸的曝氣池污水溶解氧大于5mg/L。污泥的MLVSS/MLSS僅為0.46，無機(jī)化程度高，說明污泥活性較差。
這是因?yàn)榻佑|氧化法剩余污泥只能自行脫落，不易排走，長(zhǎng)期積累在填料當(dāng)中，在高污泥濃度下，水中的氧氣無法有效擴(kuò)散到填料內(nèi)部，造成填料內(nèi)活性污泥長(zhǎng)期處于缺氧狀態(tài)，而且剩余污泥不易排出，大量死泥殘留在填料當(dāng)中，填料中污泥的灰分越來越高，在加上偏堿性條件下形成MgCO3、Mg（OH)）2結(jié)垢。導(dǎo)致污泥活性變差。表2為接觸氧化曝氣池在日常作業(yè)中的運(yùn)行數(shù)據(jù)。
由表2可得，該方法下各參數(shù)的實(shí)測(cè)值不滿足正常要求，因此接觸氧化法不再適用于該廠的污水處理工作中，需要探尋另一種更合適的污水處理法。
3.1.2 MBR活性污泥法的選用
MBR法是用膜替代傳統(tǒng)活性污泥法，二次沉淀池內(nèi)泥水分離可提高反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度，從3～5g/L提高到10~20g/L，從而加快反應(yīng)速度，并不用顧慮污泥沉降和膨化的問題。MBR法的基礎(chǔ)來自生物處理技術(shù)中的活性污泥法及物化處理技術(shù)中膜分離。
活性污泥法、MBR法與接觸氧化法的特點(diǎn)如表3所示。經(jīng)過對(duì)比，三種方法各有優(yōu)劣。但由于本項(xiàng)目進(jìn)水COD為1500-2500mg/L之間，對(duì)應(yīng)的BOD為800-1500mg/L之間，而接觸氧化法適用的進(jìn)水BOD范圍為150-300mg/L，過高的進(jìn)水BOD會(huì)造成污泥增長(zhǎng)過快，再加上廢水含有Mg2+離子，硬度較高，易造成填料結(jié)垢。
現(xiàn)行的接觸氧化法經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行，已嚴(yán)重影響處理效果，浪費(fèi)能耗。MBR法與活性污泥法為人工強(qiáng)化三相傳質(zhì)，處理效率明顯高于接觸氧化法，適用于該公司成分單一可生化性高的廢水。在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行之后，MBR工藝因?yàn)闆]有結(jié)垢問題，所以也可以避免填料更換的繁重工作量。通過比較分析，將現(xiàn)行主體污水處理方法由接觸氧化法更換為為MBR活性污泥法。
3.2 工藝流程優(yōu)化
3.2.1 現(xiàn)行單線串聯(lián)流程的缺陷
現(xiàn)行工藝流程中，有3座并聯(lián)運(yùn)行的一級(jí)曝氣池；一級(jí)曝氣池出水進(jìn)入二級(jí)曝氣池，二級(jí)、三級(jí)曝氣池各一座。雖然一級(jí)曝氣池分為三個(gè)并聯(lián)池子，但從嚴(yán)格意義上說，整個(gè)系統(tǒng)只有一條線串聯(lián)，具體流程如圖1所示，不能很好地適應(yīng)水量、水質(zhì)的變化，系統(tǒng)抗突發(fā)事件能力較低。當(dāng)2#、3#曝氣池故障維修時(shí)，廢水需要通過超越管排放，影響處理效果。
3.2.2雙線并聯(lián)流程
將主體工藝從單線串聯(lián)優(yōu)化為雙線并聯(lián)，以更好地應(yīng)對(duì)水質(zhì)、水量變化以及設(shè)備故障檢修等特殊情況。優(yōu)化后的主體工藝流程如圖2所示。
流程優(yōu)化后，預(yù)處理系統(tǒng)、污泥脫水系統(tǒng)中絕大多數(shù)水泵、鼓風(fēng)機(jī)沿用原有設(shè)備，新增設(shè)備包括廢水換熱器、風(fēng)源換熱器、曝氣盤、射流循環(huán)泵、射流器、內(nèi)置超濾膜、污泥深度脫水設(shè)備。
工藝流程改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)有：
（1）增大調(diào)節(jié)池容積，便于調(diào)節(jié)水質(zhì)水量；
（2)空間上便于與預(yù)處理設(shè)施銜接；
（3）充分利用現(xiàn)有設(shè)施，無需新建構(gòu)筑；
（4）污水處理站功能區(qū)劃分更為清晰合理；
（5）曝氣池出水采用動(dòng)力輸送，污堵可能性大幅度減小。
4、改造效果分析
改造后設(shè)備布置如圖3所示。
以醋片廢水的處理過程為例，經(jīng)過沉淀、除渣、換熱預(yù)處理之后進(jìn)入調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)出水進(jìn)入生化處理系統(tǒng)。曝氣池出水進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離，并加藥除磷，在曝氣池中填充填料，使填料表面長(zhǎng)滿生物膜，當(dāng)廢水流經(jīng)填料層時(shí)，廢水在曝氣條件下和生物膜接觸，使廢水中有機(jī)物氧化分解而得到凈化。
本次改造取得顯著成效，從環(huán)保角度來看，活性污泥MBR工藝能滿足COD達(dá)標(biāo)排放的最低目標(biāo)，由于一段好氧池采用了HJBR射流曝氣加鼓風(fēng)曝氣的曝氣方式，有很強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，所以80%以上的COD在一段好氧池可被去除，大大減輕了后續(xù)工序的處理壓力。從能源消耗角度來看，改造后的能耗低于現(xiàn)有工藝的能耗，例如：曝氣池能耗比現(xiàn)行工藝減少18.96%，在一定程度上為工廠節(jié)約了資源消耗。
5、結(jié)論
隨著國(guó)家環(huán)保力度與可持續(xù)性發(fā)展理念的不斷加強(qiáng)，企業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格乃是大勢(shì)所趨。MBR活性污泥處理法可處理多種污水，且凈化能力強(qiáng)、處理效率高、穩(wěn)定性高。該工藝的引入著重解決了現(xiàn)有接觸氧化工藝填料堵塞，污泥活性差等問題，同時(shí)結(jié)合雙線并聯(lián)的流程優(yōu)化，成功完成了本次廢水處理站的改造工作，希望能夠給為相關(guān)單位提供參考。（來源：上海巴安水務(wù)股份有限公司）
