某化工园区污水处理厂的提标改造及其运行分析

　　摘要:为确保鄱阳湖生态经济区水资源安全，提高江西某化工园区污水处理厂的主要出水指标，采用“上流式厌氧污泥床(UASB)+A/O+臭氧氧化+缺氧+生物接触氧化+曝气生物滤池(BAF)”工艺进行提标改造。实际运行结果表明，COD、NH3-N去除率能分别达到80.2%、78.6%，出水TN、TP的质量浓度分别小于20、1mg/L，各水质指标能够到达DB36/852-2015中的“高效集约发展区”标准，废水的处理成本为4.43元/m3。

　　关键词:污水处理厂;提标改造;A/O;臭氧氧化

　　江西某化工园区主要以医药化工企业为主，生产产品包括抗生素合成药、医药中间体和化学原料药，生产过程中产生的废水经企业污水站预处理后进入园区污水处理厂深度处理并达标排放。近年来，随着江西鄱阳湖生态经济区概念的提出，需对鄱阳湖周边流域的污染物排放单位进行更高要求，污水厂排放标准须由原先设计的GB8978-1996的一级标准提升到DB36/852-2015中“高效集约发展区”标准[1-2]。污水厂原有的一期水处理系统，上流式厌氧污泥床(UASB)+A/O+曝气生物滤池(BAF)已无法达到排放标准，经过提标改造后二期处理设施建成并运行。

　　1设计水量水质和工艺流程

　　水厂前期设计规模为5000m3/d，目前实际进水量为2500m3/d。在原有一期工艺的基础上新建了臭氧高级氧化池并新增1套2级A/O生物处理系统。

　　污水厂按照“一企一池”的原则对企业排水进行监测收集，废水经过格栅和初沉池进行悬浮物的预处理，在调节池作用下混合各企业废水以保证进入生化系统的废水污染物含量稳定。由于污水厂的进水都是来自各企业的生化出水，包含大多数难降解物质、可生化性差，故废水进入UASB池后，通过厌氧水解酸化作用提高进水的可生化性。

　　废水在原有A/O系统中进行NH3-N和COD的去除，但通过原有日常监测数据发现，A/O出水COD和NH3-N的质量浓度分别都在120mg/L和15mg/L以上，且BAF系统也无明显处理效果，无法达到新的排放标准，因此在提标改造过程中采用了臭氧氧化法并新建了二期生化系统。相对于原有工艺流程短、耐冲击负荷低、深度处理效果差等缺点，改造后系统针对A/O生化出水后续可生化效果差的特点，利用臭氧氧化难降解物质，使其断链分解成可生化的小分子物质，提高废水可生化性，有利于后续生物处理系统对污染物的降解[3]。改造后的系统经过调试运行后发现，“UASB+A/O+臭氧氧化+缺氧+生物接触氧化”处理工艺完全能够保证出水COD和NH3-N的质量浓度氮分别低于60mg/L和8mg/L，其他出水指标也符合新的排放要求。

　　2主要构筑物及设计参数提标改造后的构筑物设计参数及主要设备。

　　3运行结果及分析

　　3.1主要反应器

　　3.1.1UASB反应器

　　针对污水厂进水水质难降解，可生化性低等特点，在工艺前端设置USAB池进行厌氧水解酸化作用，为后续A/O系统提供可利用的碳源[4-5]。但在实 际运行过程中发现由于进水端COD偏低和不稳定导致USAB池出水COD略低，可利用碳源偏少。故为保证后续A/O系统反硝化脱氮效果，将园区某企业生产过程中废弃的醋酸引入UASB池，提高池内进水的可生化性同时保证后续生化系统有足够的碳源。

　　其2019年5月份的运行数据水厂进水COD在100～300mg/L波动，其中前15d未加醋酸时，出水COD在150mg/L波动;加入醋酸后出水COD平均在250mg/L左右。未引入醋酸前，UASB池对COD的平均去除率能达到20%左右，但是出水中过低的碳源量不利于后续A/O系统的脱氮效果及污泥中微生物量的增长，通过外加醋酸后使UASB池内保留足够的可利用碳源，且使污泥的质量浓度稳定在4g/L左右，既强化了池内的厌氧水解酸化效果，提高了废水的可生化性，同时也增强了后续A/O系统的脱氮效果。

　　3.1.2A/O系统

　　一期A/O生化池在运行过程中去除了废水中大部分的有机物[6]。为了保证池中有足够的微生物量，每月往系统中添加20t生活污水厂的好氧污泥，同时将A池、O池的DO的质量浓度分别控制在0.5～1.0、3.0～4.5mg/L，好氧池污泥沉降比(SV30)稳定在30%～40%，硝化液每天24h连续回流，回流体积比控制在200%。在将醋酸作为外加碳源后，A/O系统的脱氮除碳效果得到明显的强化，分别A/O池对COD和NH3-N的去除效果。 一期A/O池对废水中COD具有很好的处理效果，其COD平均去除率能达到58.8%，出水COD平均稳定在106mg/L左右。在引入醋酸提高系统进水COD后，A/O池出水COD不仅没有升高，反而提高了系统的脱氮效果。

　　A/O的NH3-N平均去除率能达到56.5%，出水NH3-N质量浓度平均稳定在10.6mg/L，相对于未引入醋酸时的出水NH3-N的质量浓度的平均16mg/L，其去除率提高了26.5%，这表明足够的碳源对A/O系统脱氮效果具有很大的促进作用。

　　3.1.3臭氧接触池+二期生化系统工艺改造前的BAF池对一期A/O系统出水COD已无明显去除效果，因此提标改造后新增臭氧氧化工艺，强化对A/O出水中难降解物质的处理效果。在运行过程中臭氧氧化池保持废水72g/m3的臭氧投加量，臭氧接触时间为2～3h。臭氧接触池和二期生化系统运行后COD的去除效果。

　　3.2提标改造后工艺运行效果污水厂经过提标改造后，新系统稳定运行并取得较好效果，最终出水水质能够稳定达到DB36/852-2015高效集约发展区排放标准。

　　4存在的问题及分析

　　1)生化工艺链过长，碳源不足的问题突显。在提标改造完成后，整个工艺变得冗长，且污水厂的进水来自于各企业的生化出水，碳源可生化性很低。在未外加碳源前，一期A/O的脱氮效果不佳，O池中污泥MLSS的质量浓度也低于3g/L，微生物增量不明显。在引入醋酸为外加碳源后，虽然A/O进水中COD上升，但是A/O系统脱氮除碳效果得到明显强化，MLSS的质量浓度能保持在4g/L以上，NH3-N去除率能提高到57%。因此从运行结果表明，适当提高工艺链中废水的COD不仅不会影响出水指标，反而能够提高系统中微生物的生化效果。

　　2)新建二期生化系统污泥含量较低，单个反应器运行效果不佳。尽管A/O出水经过臭氧氧化后，废水可生化性得到提高，但其出水COD只能维持在90～120mg/L，已经无法为缺氧池、生物接触氧化池中的微生物提供足够的碳源，其MLSS的质量浓度不足2g/L。因此为了保证池中有足够的微生物量，每月需适当的往池中投加新鲜的污泥。

　　3)BAF池无明显处理效果。在实际运行中发现，BAF池处于工艺链末端，微生物量极少，只有单一的过滤作用，且消耗风机的大部分能量，浪费能源不符5成本分析现阶段污水厂的处理水量为2500m3/d，运营费用主要包括电费(臭氧设备耗电、风机用电、各提升泵和回流泵用电、污泥压滤机)、人工费、药剂投加费(次氯酸钠、PAC和PAM)、污泥处置费，合计废水的处理成本为(2.10+1.01+0.82+0.5)元/m3=4.43元/m3。

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　　6结论

　　采用“UASB+A/O+臭氧氧化+缺氧+生物接触氧化”的物化生化组合工艺能够将园区污水处理达标，该工艺运行效果好且运行费用较低。经过大量运行数据证明，该工艺运行稳定，COD、NH3-N平均去除率分别可达80.2%和78.6%，出水中TN、TP的质量浓度分别<20、<1mg/L，各水质指标完全能够达到DB36/852-2015中“高效集约发展区”标准，废水的处理成本为4.43元/m3。

　　参考文献：

　　[1]污水综合排放标准:GB8978-1996[S].

　　[2]鄱阳湖生态经济区水污染物排放标准:DB36/852-2015[S].

　　[3]刘春,周洪政,张静,等.微气泡臭氧催化氧化-生化耦合工艺深度处理煤化工废水[J].环境科学,2017,38(8):3362-3368.

　　[4]蒋彬,王鸿儒,陈桂顶,等.UASB+A/O组合工艺处理屠宰废水工程技术改造[J].水处理技术,2018,44(8):123-125+128.

　　作者：张泳真，杨明生，冯斐