工程概況

產(chǎn)業(yè)園位于廣東珠江三角洲某鄉(xiāng)鎮(zhèn)，始建于2003年，陸續(xù)入駐了膠粘、調(diào)味品食品、木業(yè)、紡織、造紙等行業(yè)70余家工業(yè)企業(yè)，面積約2.5km²。產(chǎn)業(yè)園建成有裝配式臨時污水處理設(shè)施一座，規(guī)模為3 000 m³/d，執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級A標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)。采用“預(yù)處理-納管”模式收集污水，污水經(jīng)臨時設(shè)施處理后，尾水就近排入A河道。因設(shè)施處理能力不足、抗沖擊能力差、出水難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)等問題，影響到A河道的斷面水質(zhì)考核，受到上級生態(tài)環(huán)境部門督辦，要求限期整改。為長遠(yuǎn)解決園區(qū)污水處理問題，并替代臨時處理設(shè)施，需新建綜合污水處理廠，以切實改善區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量。

工程設(shè)計

2.1 水量設(shè)計

該產(chǎn)業(yè)園的混合污水來源于工業(yè)生產(chǎn)廢水及生活污水，其中生產(chǎn)廢水占比為75%~85%。生產(chǎn)廢水設(shè)計水量根據(jù)環(huán)評文件、現(xiàn)狀調(diào)研和企業(yè)間隙性排水特點等確定；生活污水排放量則按照現(xiàn)狀用量，并結(jié)合規(guī)劃人口數(shù)量、人均綜合用水量預(yù)測等進(jìn)行測算。園區(qū)企業(yè)廢水排放量波動較大，現(xiàn)狀為3 800~5 600m³/d，近期擬入園企業(yè)排放總量為1 800m³/d，生活污水預(yù)測量為800~1 200m³/d，結(jié)合廠區(qū)用地情況，確定設(shè)計規(guī)模為1萬m³/d。

2.2 水質(zhì)設(shè)計

污水處理廠設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)基于現(xiàn)狀監(jiān)測，并結(jié)合擬入園企業(yè)排水特質(zhì)、排水標(biāo)準(zhǔn)等，經(jīng)分析、預(yù)測確定。根據(jù)園區(qū)規(guī)劃，企業(yè)優(yōu)先執(zhí)行對應(yīng)行業(yè)的間接排放標(biāo)準(zhǔn)，無對應(yīng)行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)的則執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)中的三級標(biāo)準(zhǔn)和《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 31962-2015) 中A級標(biāo)準(zhǔn)。園區(qū)企業(yè)產(chǎn)業(yè)類型分布廣泛，各企業(yè)排放尾水的水質(zhì)差異大，臨時處理設(shè)施集水井（混合廢水）監(jiān)測顯示，廢水的COD、SS、TN濃度值相對較高，BOD5、NH3-N濃度值相對較低，并具有水質(zhì)波動大、可生化性差、營養(yǎng)不均衡等特點。根據(jù)《廣東省水污染防治行動計劃實施方案》（粵府［2015］131號）的要求，綜合污水處理出水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行GB 18918-2002一級A標(biāo)準(zhǔn)及廣東省《水污染物排放限值》（DB 44/26-2001）第二時段一級標(biāo)準(zhǔn)的較嚴(yán)值�，F(xiàn)狀水質(zhì)及設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

表1 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)

注：括號外數(shù)值為水溫>12 ℃時的控制指標(biāo)，括號內(nèi)數(shù)值為水溫≤12 ℃時的控制指標(biāo)。

2.3 項目要點分析和策略

根據(jù)進(jìn)水特點和排放要求，工程設(shè)計的重點是COD、SS和TN的去除及達(dá)標(biāo)排放，具體要點和對策如下：

（1）園區(qū)混合污水BOD5/COD（B/C）= 0.26<0.3，屬難生化處理范圍，其中易物化、易生物降解的污染物大多已在企業(yè)內(nèi)通過預(yù)處理去除，混合污水的可生化性較差且難溶、難降解有機(jī)物較多。采取的對策主要有：① 一級生化階段采用水解酸化池，將其中難生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨�物降解的有機(jī)物，以提高污水的可生物降解性能；② 二級生化段（主體工藝）采用適應(yīng)性強(qiáng)的AAO工藝，并適當(dāng)延長污泥停留時間和維持合理的污泥濃度；③ 深度處理采用物化并輔以生化措施，強(qiáng)化對二級處理后難降解成分的進(jìn)一步氧化分解。

（2）園區(qū)混合污水BOD5 濃度較低，BOD5/TN（C/N）≈3.0，略低于常規(guī)脫氮工藝所需的碳氮比大于3.0要求。為應(yīng)對因水質(zhì)波動可能出現(xiàn)的碳源不足以及加強(qiáng)脫氮效率，應(yīng)在工藝優(yōu)化、參數(shù)調(diào)控和碳源補(bǔ)充等方面強(qiáng)化，應(yīng)對策略有：①適當(dāng)延長污泥泥齡（SRT）以及減少排泥量，合理利用內(nèi)生碳源；②適當(dāng)提高混合液回流比，嚴(yán)格控制厭氧和缺氧段溶解氧（DO）濃度等參數(shù)，提高生物脫氮性能；③設(shè)置碳源投加設(shè)施，必要時外加補(bǔ)充碳源。

（3）常規(guī)二級處理工藝無法保證出水BOD5、SS和TP達(dá)標(biāo)，需增加深度處理設(shè)施，進(jìn)一步降解難降解有機(jī)物和深度脫氮。對應(yīng)策略是綜合提升深度處理效能：①采用高效沉淀池-纖維轉(zhuǎn)盤濾池深度處理組合，并輔以化學(xué)除磷；②增加臭氧接觸氧化-BAF工藝段。臭氧接觸氧化池對廢水中大分子、溶解性有機(jī)物進(jìn)行氧化降解和脫色，BAF可進(jìn)一步降低COD、BOD5、SS、TP和氮污染物濃度，提高處理達(dá)標(biāo)保證率。其中臭氧段可根據(jù)實際水質(zhì)情況進(jìn)行超越，以節(jié)約成本。

（4）該工程用地緊張，土地紅線內(nèi)面積僅為6 480m²，噸水占地指標(biāo)為0.65 m²/(m³·d)，遠(yuǎn)低于《城市污水處理工程項目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（建標(biāo)198-2022）的指標(biāo)1.55~1.95 m²/(m³·d)。在極限用地條件下實現(xiàn)全流程布置的對策是：①根據(jù)工藝流程和地塊形狀合理布置廠區(qū)平面；②優(yōu)化構(gòu)筑物、池體結(jié)構(gòu)，采取集約化設(shè)計，進(jìn)行空間整合；③精細(xì)化布置管線，減少交叉和迂回。

2.4 工藝流程方案

經(jīng)上述分析，該工程最終確定采用水解酸化-改良型AAO-高效沉淀-臭氧接觸氧化池-BAF-纖維轉(zhuǎn)盤濾池的主體工藝方案，工藝流程如圖1所示。

圖1 污水處理工藝流程

2.5 廠區(qū)平面布置

為節(jié)約用地，同時滿足污水處理需要，該工程將水解酸化池、改良型AAO池和二沉池合建為組合池；纖維轉(zhuǎn)盤濾池、紫外消毒渠及巴氏計量槽一體化集成為出水組合池；配電房、鼓風(fēng)機(jī)房、綜合設(shè)備間和污泥脫水車間等采用三層結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間立體整合為綜合設(shè)備間；廠區(qū)道路采用單邊布局并設(shè)置回車道以節(jié)省占地，同時滿足消防和交通需求。

2.6 主要建（構(gòu)）筑物設(shè)計

2.6.1 細(xì)格柵及旋流沉砂池

細(xì)格柵及旋流沉砂池1座，共2組，尺寸15.2m×6.0m×7.4m。采用兩套旋轉(zhuǎn)式格柵，格柵孔徑3mm，配套螺旋輸送機(jī)1臺，單臺輸送量3m³/h。旋流沉砂池配套氣提式旋流除砂機(jī)2臺，單臺處理量391.7m³/h；砂水分離器1臺，單臺處理量12~20L/s；羅茨風(fēng)機(jī)2臺（1用1備），單臺流量1.75m³/min、風(fēng)壓44.1 kPa。

2.6.2 調(diào)節(jié)池（事故池）

調(diào)節(jié)池具有水量調(diào)節(jié)、水質(zhì)均值、事故調(diào)節(jié)或暫存污水等功能。調(diào)節(jié)池設(shè)計采用半地下結(jié)構(gòu)，尺寸25m×19m×8m，總有效容積3 240m³，HRT為7.8h，配套4臺潛水?dāng)嚢杵鳌?/p>

2.6.3 水解酸化-AAO -二沉池組合池

該工程采用改良型AAO，即AAO-AO（五段法）。相較傳統(tǒng)AAO，增設(shè)了后缺氧區(qū)和好氧區(qū)，見圖2。前厭氧-缺氧-好氧段可以實現(xiàn)除磷、脫氮以及去除有機(jī)物等目的，同時后缺氧區(qū)以前好氧區(qū)產(chǎn)生的硝酸鹽為電子受體，以內(nèi)源呼吸有機(jī)碳為碳源，進(jìn)一步實現(xiàn)反硝化強(qiáng)化脫氮。后好氧區(qū)則可以對產(chǎn)生的氮氣進(jìn)行吹脫，同時增加水體溶解氧，并減少磷在后續(xù)二沉池中的釋放，強(qiáng)化系統(tǒng)除磷效能。

圖2 改良型AAO工藝流程

組合池設(shè)計參數(shù)如下：水解酸化-AAO -二沉池組合池1座，尺寸63.3m×26.5m×9.1m，內(nèi)分2組，并聯(lián)設(shè)計；配套污泥泵站、中間提升泵房、生物除臭設(shè)施等。水解酸化池HRT為4h，水力的上升流速1.04m/h。

改良型 AAO 池容積負(fù)荷0.213 kgBOD5/（m³·d），總HRT為15.6h，其中厭氧區(qū)1.5h、前缺氧區(qū)3.5h、前好氧區(qū)9.5h、后缺氧區(qū)0.6h、后好氧區(qū)0.5h。內(nèi)回流比100%~300%，污泥回流比50~100%，氣水比7.2∶1。

二沉池表面負(fù)荷1.13m³/(m²·h)，沉淀時間6.2h，出水堰上負(fù)荷1.64L/(s·m)。

2.6.4 高效沉淀池

高效沉淀池1座，共2組，尺寸15.6m×12.4m×6.5m，混合區(qū)有效水深5.95m，混合時間3.3min（峰值）；絮凝區(qū)有效水深5.85m，絮凝反應(yīng)時間10.1m（峰值）；沉淀區(qū)有效水深5.80m，斜管區(qū)表面負(fù)荷為10.4m³/(m²·h)（峰值）。

2.6.5 臭氧接觸氧化池

臭氧接觸氧化池1座，共2格，尺寸26.65m×7.0m，有效水深7m，臭氧投加量8.33kg/h，臭氧接觸時間0.5h，緩沖時間1.5h。通過2臺臭氧發(fā)生器裝置制備臭氧，單臺制備能力為5kg/h，功率75 kW。

2.6.6 BAF池

BAF以顆粒濾料為微生物的載體，通過附著在濾料上的生物膜及胞外聚合物吸附截留的作用，在供氧條件下，污水中的COD被降解，氨氮則被氧化成硝態(tài)氮并分解，SS也被填料及生物膜吸附截留，從而實現(xiàn)進(jìn)一步脫氮除磷和凈化。該工程選用3~5mm粒徑陶粒作為填料，具有較大的比表面積，使單位體積的濾池具有較高的生物量。該BAF池具有水力負(fù)荷高［3.5~4.6m³/(m²·h)］、容積負(fù)荷高［3.5 kgBOD5/(m³·d)］、水力停留時間短（40~70min）、抗短期沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)（抗沖擊系數(shù)達(dá)2.0~3.0）等優(yōu)點，確保系統(tǒng)高效、穩(wěn)定達(dá)到處理標(biāo)準(zhǔn)。

設(shè)計參數(shù)為：池體1座，尺寸29.7m×13.5m×7.45m，共4格，單格尺寸5m×6m×7m；設(shè)計濾速3.47~4.63m³/(m²·h)，反沖洗周期24~48h，反沖洗水流速18m³/(m²·h)，反沖洗氣流速75m³/(m²·h)。

2.6.7 纖維轉(zhuǎn)盤濾池、紫外消毒渠及巴氏計量槽組合池

組合1座，尺寸18.8m×9.3m×3.6m。其中，纖維轉(zhuǎn)盤濾池1套，平均濾速8.20m³/(m²·h)，最大濾速11.95m³/(m²·h)；紫外消毒設(shè)備2套，每套燈管排架16根，單套功率5.12 kW；巴氏計量槽平均過流量0.251m³/s。

2.6.8 綜合設(shè)備間

脫水車間與鼓風(fēng)機(jī)房、配電房集成建設(shè)，共3層，混泥土框架結(jié)構(gòu)，占地面積416m²。其中2、3層為污泥脫水車間，配套板框深度壓濾機(jī)1臺，泥餅含水率≤ 60%。首層為鼓風(fēng)機(jī)房及污泥濃縮間，鼓風(fēng)機(jī)房配置羅茨風(fēng)機(jī)3臺（2用1備），單機(jī)風(fēng)量1 500Nm³/h；污泥濃縮間配置疊螺濃縮機(jī)兩套，單套處理量25～40m³/h。

試運(yùn)行效果及經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 試運(yùn)行效果

工程于2023年9月中完成建設(shè)、聯(lián)機(jī)調(diào)試，10月初投入試運(yùn)行，1個月后系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。試運(yùn)行期間，因產(chǎn)業(yè)園企業(yè)受外部經(jīng)濟(jì)環(huán)境、生產(chǎn)狀況、排污管控等因素影響，實際進(jìn)水量波動較大（419.82～8895.02m³/d），平均處理量為4108.31m³/d，處理負(fù)荷率僅為41.08%；其中2024年2月份（春節(jié)假期）實際進(jìn)水量最�。�419.82～3142.19m³/d），平均處理量為1741.17m³/d，負(fù)荷率僅為17.41%。同時，進(jìn)水水質(zhì)濃度波動也較大，其中COD值常有超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)情況，但各指標(biāo)的平均值、中位值較低，均未到達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。工程處理效果良好，COD、SS、TN、NH3-N、TP的平均去除率分別達(dá)到94.14%、92.02%、70.70%、96.95%和94.44%。出水水質(zhì)穩(wěn)定，各指標(biāo)均優(yōu)于排放限值，甚至滿足地表水準(zhǔn)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。2023年11月至2024年4月期間，實際進(jìn)出水水質(zhì)如表2所示。

表2 污水處理廠實際進(jìn)、出水水質(zhì)及地表水Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

3.2 經(jīng)濟(jì)性分析

該工程總投資為5408.27萬元，其中建安費為4287.30萬元，二類費（不含土地征拆）為720.36萬元，折合噸水投資額為5408.27元/m³。試運(yùn)營期間，噸水的運(yùn)行直接成本為1.25元/m³，其中電費0.49元/m³，人工費0.22元/m³，藥費0.10元/m³，污泥處置費0.36元/m³，其他費用約0.08元/m³。

3.3 存在問題和調(diào)控建議

該工程工藝集成優(yōu)化，自動化程度高，建設(shè)投資適中，具有較好的脫氮除磷效果。采用多個階段協(xié)同處理，提高了工藝對水質(zhì)波動的適應(yīng)性和出水達(dá)標(biāo)保證率，但由于流程較為復(fù)雜，需要高度專業(yè)的技術(shù)支持和管理。

在試運(yùn)行階段，實際進(jìn)水水質(zhì)和處理負(fù)荷均低于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。為節(jié)約成本，經(jīng)調(diào)試可行后，運(yùn)行時超越了臭氧工藝段，并適當(dāng)降低了BAF池的曝氣量，因此工藝系統(tǒng)的實際效能有待進(jìn)一步驗證和發(fā)揮。

建議下階段需關(guān)注實時監(jiān)控系統(tǒng)，對關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，包括進(jìn)水水質(zhì)水量、出水水質(zhì)、污泥濃度、生化池溶解氧濃度等，以便于及時進(jìn)行工藝調(diào)整。其中，根據(jù)實際負(fù)荷和水質(zhì)情況，決定是否需啟用臭氧系統(tǒng)，并精確調(diào)節(jié)進(jìn)水量、臭氧供給等，以保證臭氧的有效利用；精準(zhǔn)調(diào)控BAF池的曝氣量，確保充分的生物活性和污染物的降解效率。同時，加強(qiáng)對運(yùn)營人員的培訓(xùn)，提高對系統(tǒng)運(yùn)行的理解和操作技能，進(jìn)行有效運(yùn)維管理。

結(jié)語

珠江三角洲某產(chǎn)業(yè)園混合廢水與普通市政污水存在較大差異，處理難度大。該園區(qū)綜合污水處理廠采用了水解酸化-改良型AAO-高效沉淀-臭氧接觸氧化池-BAF-纖維轉(zhuǎn)盤濾池組合工藝，其出水水質(zhì)優(yōu)于排放限值，實現(xiàn)了高效的處理水平。同時，該工程實現(xiàn)了極限用地條件下的集約化布置，自動化程度高，投資適中、運(yùn)行費用低，可為類似工業(yè)園污水處理項目建設(shè)提供經(jīng)驗借鑒。

微信對原文有修改。原文標(biāo)題：某產(chǎn)業(yè)園綜合污水處理廠AAO-BAF工藝設(shè)計及應(yīng)用；作者：梁仁禮、謝天、胡勇有；作者單位：華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院、廣州市創(chuàng)景市政工程設(shè)計有限公司�？�登在《給水排水》2024年第10期。