工业污水厂低氧曝气生化及深度处理工艺设计

    为满足《江苏省城镇污水处理提质增效精准攻坚“333”行动方案》的要求，江苏某经济开发区需新建工业污水厂处理园区工业废水。该工业污水厂设计规模近期1.0 ×10⁴ m?/d，远期2.0 ×10⁴ m?/d，采用水解酸化池+低氧曝气生化池+除氟高效沉淀池+臭氧催化氧化池+活性焦吸附系统+转盘滤池+尾水湿地处理工艺，二级处理生化池溶解氧控制在0.5 mg/L以下，污泥浓度提高至5～8 g/L，大大降低了运行费用，深度处理工艺能够有效去除工业废水中的氟化物、难降解有机物，保障了出水水质可达性。目前，该厂处理效果良好且运行稳定，出水总氮稳定达到江苏省《城镇污水处理厂污染物排放标准》（DB 32/4440 —2022），其设计及应用可为其他类似工程提供参考。

       开发区内的工业废水在各自的厂区处理站处理达标后才排入市政污水管，废水中可生物降解的有机污染物较少，因此需对废水进行强化一级处理，提高废水的B/C，增强废水的可生化性，为后续的二级生化处理提供良好的运行条件。

       深度处理进一步去除水中的胶体、悬浮物、总磷及氟化物。高效沉淀池与除氟设施有机结合，通过加入除氟剂、PAC和PAM去除废水中的氟化物及剩余的SS与TP；臭氧催化氧化可将难降解有机物氧化降解为低毒或无毒的小分子物质，甚至直接降解成为CO2和H2O，接近完全矿化；生物焦对难降解有机物具有优异的吸附能力，能够实现水质可控，同时凭借比活性炭更低的价格、可循环再生的优势，使废水应用吸附法处理变得可行［1-3］。

2. 4　总平面及高程设计

       厂区平面呈菱形，占地约4. 49 hm2。按功能分为厂前生活区、预处理区、二级处理区、深度处理区、污泥处理区、辅助生产设施区和远期预留，各区之间有道路连接并用绿化带相隔。厂前区布置在厂区东侧，位于夏季主导风向的上风向，总进水管布置在污水厂的西侧，出水进入北侧的尾水湿地，整体呈东西方向布置，南侧作为主要污水处理单元，北侧作为深度处理、辅助设施用地，污泥处理区布置在厂区西侧。厂区设置2个出入口，1个主出入口，1个次出入口，厂区鸟瞰图如图2所示。

     混合搅拌机1台；立轴式絮凝搅拌机1台；絮凝导流筒1台；中心传动刮泥机1套，D 为8. 5 m；剩余污泥螺杆泵1台（变频），Q 为22 m?/h，H 为200 kPa；回流污泥螺杆泵1台（变频），Q 为22 m?/h，H 为200kPa；备用污泥螺杆泵1台（变频），Q 为22 m?/h，H 为200 kPa。

    ② 设一座高级氧化接触池，分两个系列，每个系列分三段投加臭氧；高级氧化反应时间为70min，臭氧最大投加量60 mg/L。卧式离心泵3台（2用1冷备），Q 为200 m?/h，H 为240 kPa；臭氧发生器3台（2用1备），液氧源，臭氧额定发生量为18 kg/h；专用溶气装置4台；二次高效混合设备3套；尾气破坏器与臭氧发生器配套1个；罗茨风机（气洗风机）1台，Q 为17. 0 m?/min；潜水提升泵2台（1用1备），远期增加1台，Q 为420 m?/h，H 为200 kPa。

    ③ 活性焦吸附系统滤速5. 4 m/h，空塔停留时间2 h；池内设备4套，含布水器、筛分洗焦设备、洗焦提升装置，进出水堰板等；活性焦上料子系统含加焦泵2台（1用1冷备），Q 为40 m?/h，H 为250 kPa，框式搅拌机1台，加焦装置1套；活性焦下料子系统含脱水振动筛1台，处理能力6 m?/h；滤液外排子系统，含滤液排出泵2台（1用1备），Q为40 m?/h，H 为200kPa，框式搅拌机1台；空压机子系统含空压机2台（1用1备），冷干机2台（1用1备），储气罐3台；再生子系统含再生炉成套设备1台（250 kW），再生量5 t/d，一级循环水冷输送机1台（1. 5 kW），二级循环水冷输送机1 台（1. 5 kW），滚筒筛分机1 台，筛径1. 5mm，N 为1. 5 kW；烟气处理子系统含高温陶瓷滤管除尘器1台（4 000 m?/h），脱硝装置1套（1 000 m?/h），烟气换热器1台（1 000 m?/h），蓄热式催化氧化箱1套（1 000 m?/h），碱洗喷淋塔1座（4 000 m?/h），筛分除尘装置1套（2 000 m?/h），烟气冷凝器2套（1 000m?/h），离心风机1台（2 000 m?/h），循环冷却塔系统1套，循环水量40 m?/h，氢氧化钠加药装置1套。

     ④ 设1座转盘滤池，平面尺寸11. 6 m×8. 7 m，有效水深3 m；设转盘1套，含旋转驱动电机1台，过滤面积120 m2，滤速9. 4 m/h，反洗周期1 h；反洗泵1台，Q 为50 m3/h，H 为70 kPa。

     ⑤ 设接触消毒池1座2组（每组2条廊道）；巴氏计量槽1 台，Q=4. 5~630 L/s；回用水泵组（撬装式）1套，含回用水泵（潜污泵）2台（1用1备），Q 为100 m3/h，H 为400 kPa，回用水罐1台，?1. 0 m，V 为500 L；紫外消毒器1套，共32支320 W灯管及附件。

2. 5. 4　污泥处理

     ① 污泥浓缩池及匀质池近期1座，远期增加1座，单座?7 m；浓缩池的固体通量取60 kg（干固体）/（m?·d），池边水深4. 00 m，池深4. 50 m，水力停留时间14. 76 h；匀质池的水力停留时间3. 06 h，有效水深4. 40 m；中心传动浓缩机1 套，直径7 m，功率0. 55 kW，外缘线速度<2 m/min。

     ② 污泥脱水机房平面尺寸36. 8 m×24. 5 m，层高14. 7 m；近期污泥绝干泥量2. 8 t/d，远期6 t/d，处理后污泥含水量为60%；近期设置板框压滤机1台，远期增加1台，压滤机每天工作2个周期，每个周期4 h，过滤面积250 m?；污泥进料泵变频（螺杆泵），2台（1用1备），Q 为40 m3/h；空压机2台（1用1备），Q 为2. 85 m3/min；冷干机1台，Q 为1. 5 m3/min；压榨水泵1台，Q 为7 m3/h；高压清洗水泵1台，Q 为15 m3/h；污泥料仓1 套，V 为55 m3，直径2. 8 m，高14 m。

2. 5. 5　除臭系统

      采用预洗池+生物滤池+离心风机工艺，设1套除臭系统，总处理气量为25 000 m?/h。该系统包含离心风机2台（1用1备），Q 为25 000 m?/h，P 为2 200Pa；循环水泵2台（1用1备），Q 为16 m?/h，H 为300~400 kPa；加热系统1套。

3 运行效果分析

      2024年1月—6月该水厂实际出水水质见表2。

      由表2可知，该污水各项出水指标均能达到江苏省《城镇污水处理厂污染物排放标准》（DB 32/4440—2022）一级标准，COD 平均去除率为91. 03%，NH3-N 平均去除率为98. 75%，TN 平均去除率为75. 6%，TP平均去除率为91. 97%。

4 技术经济指标

     该污水厂近期规模为1. 0×10^4 m?/d，工程费用12 845. 13万元，其中建筑工程费6 582. 72万元，设备购置费5 008. 45 万元，安装工程费1 253. 96万元。

     该项目所需资金按 30% 自筹、70% 贷款考虑（年利率按 4. 9% 计）， 建设期 1 年，建设期利息402. 36 万元，铺底资金按流动资金的 30%计算。

     该污水厂运营服务期为30 年，动力费637. 04万元/a，药剂费110. 91万元/a，总成本为1 454. 23万元/a，单位总成本6. 47 元/m?，单位经营成本4. 02 元/m?。

5 设计亮点

     ① 该污水厂出水水质执行江苏省《城镇污水处理厂污染物排放标准》（DB 32/4440—2022），该标准控制指标更多，出水标准更高，对标长三角地区执行最严的排放限值。

     ② 采用低氧曝气生化处理技术，出水总氮稳定达到江苏省地方标准DB 32/4440—2022 的要求（TN≤10 mg/L）。低氧曝气生物池的溶解氧控制在0. 5 mg/L，降低了运行能耗；混合液回流比为10~20倍，可降低污泥的冲击负荷，为微生物提供稳定的生长环境；此外，生物池污泥浓度提高至5~8 g/L，提高了除污效率， COD去除率>85%，TN去除率>75%，氨氮去除率>95%。

     ③ 高效沉淀池与除氟工艺有机结合，既节约占地、节省投资，又高效利用水中碳源，节省成本。

      ④ 臭氧+活性焦吸附作为深度处理单元保障了出水水质达标的可靠性。

6 结论

     江苏某省级经济开发区工业污水厂设计规模近期1. 0×10^4 m?/d，远期2.0×10^4 m?/d。采用粗格栅及提升泵房+细格栅及曝气沉砂池+调节池及事故池+初沉池+水解酸化池+低氧曝气生物池+除氟高效沉淀池+提升泵房及臭氧催化氧化池+活性焦吸附系统+转盘滤池+接触消毒池及巴氏计量槽+尾水湿地工艺，处理效果良好且运行稳定，出水水质满足设计标准，尾水可作为厂内及市政回用水加以利用。该污水厂采用的处理工艺合理可靠，自动化程度高，处理效果好，工程投资和运营成本较低，可为同类园区工业污水厂提供参考。

摘录自：任军俊，等：工业污水厂低氧曝气生化及深度处理工艺设计。