1 污水分級治理及協(xié)同監(jiān)管模式

　　在完成園區(qū)下游污水處理廠的達標技改，確保其出水全指標一級A達標的前提下，針對產(chǎn)業(yè)園區(qū)的廢水特性及環(huán)保監(jiān)管復(fù)雜性，構(gòu)建排污企業(yè)-園區(qū)集中預(yù)處理設(shè)施-下游污水處理廠-受納水體自上游至下游的污水分級治理及協(xié)同監(jiān)管模式，如圖1、圖2所示。針對各級的核心在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，實行監(jiān)管平臺自動報警(低限、高限)、預(yù)警(低、高)。通過技術(shù)措施、管理手段、排污收費機制、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等“組合拳”，為產(chǎn)業(yè)園區(qū)水環(huán)境治理和管理的實踐，提供一種“物聯(lián)網(wǎng)+環(huán)保”的創(chuàng)新思維和實踐導(dǎo)向。

　　2 排污企業(yè)截污

　　各企業(yè)內(nèi)部自設(shè)預(yù)處理站，基本處理流程如圖3所示。企業(yè)車間排水，通過格柵、調(diào)節(jié)池，再經(jīng)過一級反應(yīng)沉淀、氣浮等物化處理后進入生化池，生化采用曝氣-缺氧-曝氣的OAO工藝，生化出水在二沉池固液分離，并設(shè)有終端沉淀池以進一步改善水質(zhì)。污泥通過疊螺脫水減容處理。

　　通過針對企業(yè)的用水監(jiān)控(智能預(yù)付費購水、總量限購等)、排水監(jiān)控(排水量/質(zhì)/時段等進行智能聯(lián)鎖受控)、自設(shè)預(yù)處理站的運行能/物耗監(jiān)控(含電、藥耗)、污泥處置去向、視頻監(jiān)控、技術(shù)及管理措施，強化企業(yè)源頭規(guī)范、有序排污。針對企業(yè)實行用水預(yù)付費機制，確保廢水處理費收支兩條線。企業(yè)超標排污時，實行排污因子疊加收費的超標補償機制，從而確保廢水處理經(jīng)營收費的財政可持續(xù)性。

　　部分洗毛企業(yè)經(jīng)預(yù)處理后的外排廢水中COD仍有2 000～4 500 mg/L，NH3-N約100～300 mg/L，pH為4.5~6.5。洗絨企業(yè)外排廢水中含COD為1 000～3 000 mg/L，NH3-N為50～180 mg/L，pH為5.5~7.0。

　　3 園區(qū)集中預(yù)處理設(shè)施控污

　　3.1設(shè)計水量、水質(zhì)

　　2015年頒布的“水污染防治行動計劃”(又稱“水十條”)規(guī)定：“集聚區(qū)內(nèi)工業(yè)廢水必須經(jīng)預(yù)處理達到集中處理要求，方可進入污水集中處理設(shè)施”。因此園區(qū)設(shè)有集中預(yù)處理設(shè)施，其設(shè)計規(guī)模5 000 m3/d，設(shè)計水質(zhì)如表1所示，企業(yè)尾水需滿足園區(qū)集中預(yù)處理設(shè)施的進水要求，處理后的廢水，達到《毛紡工業(yè)水污染物排放標準》(GB 28937—2012)的間接排放標準。

　　3.2處理工藝流程

　　企業(yè)尾水，輸送至園區(qū)集中預(yù)處理設(shè)施，經(jīng)過格柵、預(yù)曝氣調(diào)節(jié)池、混凝沉淀池進行物化處理，出水進入水解沉淀池，經(jīng)水解酸化反應(yīng)提高B/C。水解出水進入兩級AO池，最終通過終沉池，達標后排入下游污水處理廠。系統(tǒng)產(chǎn)生的物化及生化污泥采用分質(zhì)分流、獨立脫水后集中外運處置，見圖4。

　　3.3 實際處理效果

　　園區(qū)集中預(yù)處理設(shè)施的進水COD為1 500～4 800 mg/L，進水NH3-N為80～190 mg/L，進水TN為110～220 mg/L，進水TP為9～21 mg/L，進水SS為90～1 600 mg/L，出水水質(zhì)基本滿足達標限值要求，如圖5～圖9所示。

　　通過針對上游企業(yè)排污信息(水量、水質(zhì)、排污閥、排污口視頻)實時監(jiān)控，以及園區(qū)集中預(yù)處理設(shè)施的進水監(jiān)控(各企業(yè)尾水的水質(zhì)、水量)、排水監(jiān)控(集中預(yù)處理后的水質(zhì)、水量)、污泥產(chǎn)率與去向、視頻監(jiān)控、排污許可管理措施等，充分發(fā)揮園區(qū)集中預(yù)處理設(shè)施的效能，確保廢水經(jīng)集中預(yù)處理達標納管后進入下游污水廠處理。

　　4 下游污水處理廠治污

　　4.1下游污水處理廠概況

　　下游污水處理廠設(shè)計規(guī)模2×104m3/d，受水范圍包括縣域居民生活污水及園區(qū)集中預(yù)處理設(shè)施的排水，設(shè)計工業(yè)廢水占比約30%。通過廠內(nèi)運行達標風(fēng)險評估后，進行了優(yōu)化技改，確保設(shè)計出水達到GB 18918—2002一級A標準，尾水就近排河。污泥含水率要求≤80%，脫水后污泥進一步安全衛(wèi)生處置。

　　設(shè)計進出水水質(zhì)如表2所示。

　　4.2 污水處理廠優(yōu)化技改

　　自下游污水處理廠投入運行以來，存在著以下問題:

　　①進水含毛絮等雜物，且格柵運行年久，截污效率差。

　　②生化氧化溝采用浮筒+曝氣轉(zhuǎn)碟的機械曝氣，曝氣充氧效率低，DO長期處于≤1.0 mg/L的較低水平，出水氨氮難以穩(wěn)定達標，且運行能耗高;高進水濃度造成生化單元污泥濃度高，二沉池的固體負荷高，偶有跑泥現(xiàn)象。

　　③曝氣生物濾池為上向流，通過濾頭配水配氣，毛絨等雜物易在池底配水區(qū)聚集，造成濾頭淤堵，長期運行易使拼裝濾板翻板、濾料坍塌、濾池過流能力及處理效率均大幅降低。

　　④由于個別企業(yè)生產(chǎn)涉及染色工段，造成進水色度高，現(xiàn)有生化工藝難以保證出水色度達標。

　　⑤現(xiàn)有脫水機能力有限，脫泥量及含水率無法保證。

　　⑥生化除磷能力有限，無法保證出水TP穩(wěn)定達標。

　　⑦進水碳氮比偏低，無法保證出水TN穩(wěn)定達標。

　　⑧消毒劑二氧化氯采用鹽酸與氯酸鈉反應(yīng)制備，涉及受管制危險化學(xué)品鹽酸的安全管理，且消耗高。

　　下游污水處理廠于2015年10月起實施“分部改造”的優(yōu)化技改，2016年4月底改造完成并實現(xiàn)穩(wěn)定運行。

　　4.2.1 技改后工藝流程

　　優(yōu)化技改后的工藝流程，如圖10所示。 

　　處理單元包括預(yù)處理、二級生化處理、深度處理、污泥處理4部分，其中預(yù)處理包括兩級格柵攔截、一次提升及旋流沉砂分離;二級生化單元包括氧化溝、二沉池及回流(剩余)污泥系統(tǒng)，并設(shè)有自曝氣區(qū)向缺氧區(qū)的混合液回流系統(tǒng);深度處理單元包括二次提升、曝氣生物濾池、V型濾池、清水池。曝氣生物濾池主要起去除有機物、硝化功能，濾池均設(shè)有氣、水反洗系統(tǒng)，反洗后廢水進入反洗廢水池，再回到廠進水口。

　　4.2.2技改工程實施

　　(1)細格柵更換。將現(xiàn)有5 mm細格柵更換為2 mm網(wǎng)孔階梯格柵，并配備自動清洗裝置，提高攔污效率。

　　(2)生化氧化溝改造及擴增二沉池。現(xiàn)有氧化溝單元采用AAOA，即前端的厭氧區(qū)-缺氧區(qū)，后端的曝氣區(qū)-缺氧區(qū)采用渠道環(huán)流，各分區(qū)的設(shè)計HRT分別為：2 h、4h、12 h、3h。基本遵循相關(guān)規(guī)范對HRT的參數(shù)要求。

　　將現(xiàn)有機械曝氣改為鼓風(fēng)曝氣方式，配套曝氣擴散器采用可提式管膜微孔曝氣器，無需停水即可進行安裝及檢修維護，鼓風(fēng)曝氣設(shè)備與DO聯(lián)鎖。拆除原10臺浮筒曝氣機(18/15 kW)及4臺轉(zhuǎn)碟曝氣機(30 kW)。新增國產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機2臺(60 m3/min，90 kW，1臺變頻)、1臺(40 m3/min，75 kW，變頻)、可提式曝氣擴散器(每個配氣配重管對稱安裝4根管式膜)，池內(nèi)共安裝管膜式微孔曝氣器1 250套(65 mm,單根膜長1 m，單膜氣量3～5 m3/h)，設(shè)計氣水比7.2∶1。

　　現(xiàn)狀采用平流式二沉池，規(guī)范規(guī)定表面負荷q宜為06~15、固體負荷G≤150，校核實際q為1.2 m3/(m2·h)、G達135 kg/(m2·d)，現(xiàn)狀取值偏高。為降低負荷，確保良好的固液分離效果，減少出水跑泥風(fēng)險，新增平流二沉池1座，以此將q控制在≤0.8、G控制在≤90。

　　(3)曝氣生物濾池改造。曝氣生物濾池分為4格(單格面積A=64 m2)，采用陶粒濾料及卵石承托、拼裝濾板。設(shè)計濾速3.25 m/h，硝化負荷0.45 kgNH3-N/(m3·d)，空床停留時間60 min，基本符合相關(guān)規(guī)范要求。

　　現(xiàn)針對曝氣生物濾池的進水及曝氣方式進行優(yōu)化技改，即改上向流為下向流，懸浮物及絨毛被截留在濾料表層，通過反洗排除，不會堵塞濾頭;另由濾板下的濾頭配氣改為濾板上的單孔膜曝氣，提高曝氣均勻性及充氧效率，降低濾板翻板風(fēng)險。

　　曝氣生物濾池的改造前后過流方式見圖11。

　　(4)增加臭氧脫色系統(tǒng)，降低出水色度。選用國產(chǎn)臭氧系統(tǒng)(采用液氧源)，2臺10 kg/h。臭氧設(shè)備系統(tǒng)由液氧罐區(qū)、臭氧發(fā)生器主機、冷卻水系統(tǒng)、臭氧泄露報警、臭氧尾氣處理、電氣及自控系統(tǒng)等組成。新增臭氧接觸池1座，設(shè)計接觸時間40 min。根據(jù)脫色需求，實際消耗原料液氧源(10%含量)約1.2～1.5 t/d(臭氧有效投量6～7 mg/L)。

　　(5)新增污泥脫水設(shè)施。原有2臺帶寬1 m的帶式壓濾機更換為2臺疊螺脫水機(300 kg/h)。

　　(6)新增化學(xué)除磷系統(tǒng)。輔以化學(xué)除磷，確保出水TP穩(wěn)定達標。選用鐵鹽除磷劑，新增計量加藥泵(Q=252 L/h，0.7 MPa)2臺，加藥點選擇細格柵出水段，便于泥/水/藥充分紊流混合，在二沉池進行固液分離并排泥，將含磷化學(xué)污泥排出系統(tǒng)。

　　(7)新增外碳源投藥系統(tǒng)。輔以外碳源(電子供體)強化生物脫氮，選用乙酸作為碳源。新增計量加藥泵(Q=252 L/h，0.7 MPa)2臺，加藥點設(shè)置在生化池缺氧段。

　　(8)新增次氯酸鈉消毒系統(tǒng)。采用次氯酸鈉(10%有效含量)實現(xiàn)加氯消毒目的，新增計量加藥泵(Q=128 L/h，0.7 MPa)2臺，加藥點設(shè)在清水池中后端，確保一定的消毒反應(yīng)時間，次氯酸鈉投量在30～50 mg/L(有效氯投量3～5 mg/L)。

　　4.3 技改后運行情況

　　4.3.1 常規(guī)污染物去除

　　優(yōu)化技改前后的主要污染物指標(COD、NH3-N、SS)對比分析結(jié)果如圖12～圖14所示(4月份之前為改造前;4月之后為改造后)。

　　改造后生化池、曝氣生物濾池均提高了去除效能。臭氧系統(tǒng)的脫色效果良好，連續(xù)投加次氯酸鈉時，糞大腸菌群數(shù)≤1 000個/L。疊螺脫水系統(tǒng)運行時，實測污泥含水率在73%～78%。綜上，處理出水及污泥的指標達標，實現(xiàn)了預(yù)期效果。

　　4.3.2化學(xué)除磷

　　鑒于固體鋁鹽除磷劑(如PAC)需要人工溶配藥，液體硫酸鋁等采購渠道受限，本項目僅考察鐵鹽除磷劑的應(yīng)用。以細格柵出水作為原水，分別投加不同種類、不同投量聚合氯化鐵(PFC)、聚合硫酸鐵(PFS)、七水(綠礬)，通過“除磷效果、噸水藥耗”的性價比選，篩選除磷藥劑，結(jié)果如圖15～圖17所示。

　　當(dāng)進水TP為3.5 mg/L，通過化學(xué)除磷實現(xiàn)TP≤0.5 mg/L目標時，除磷的藥耗約0.05元/m3，藥耗約0.013～0.016元/g磷。鐵鹽藥劑為PFC(PFC>PFS>綠礬)，鐵與進水磷的質(zhì)量比約5～6∶1(摩爾比2.8～3.4∶1)，基本符合金屬鹽與磷的經(jīng)驗?zāi)柋?～3。

　　在生物反應(yīng)池投加化學(xué)除磷劑時，藥劑發(fā)生水解，可能產(chǎn)生大量氫離子，如果廢水堿度不足，會導(dǎo)致生化池pH下降，影響微生物活性。由于PFC、PFS均為酸性藥劑，隨著其投量增加，pH有所降低，pH宜控制6.8～7.2。

　　圖18為改造后除磷劑對出水TP的影響，驗證了化學(xué)除磷的有效性。投加除磷劑后，TP去除率從50%～60%提高至90%以上。去除每1 mg/L的TP時，PFC投量約40～60 mg/L(有效鐵投量4～6 mg/L)。

　　4.3.3生物脫氮

　　進水的COD/TN約在5～9波動，如不增加外碳源，難將出水TN穩(wěn)定于15 mg/L以下。圖19為在生化缺氧區(qū)首段投加乙酸(>99%含量，COD當(dāng)量約107 gCOD/g乙酸)外碳源前后，總出水TN的變化。投加外碳源時，去除每1 mg/L的TN時，乙酸投量約6～8 mg/L。考慮到99%以上純乙酸低于16 ℃時存在結(jié)晶問題，冬季采購低含量乙酸及采取加熱保溫措施。

　　4.3.4 技改能耗分析

　　技改前后的全廠電耗對比見圖20。盡管增加了臭氧系統(tǒng)電耗，但由于氧化溝的曝氣節(jié)能優(yōu)化、曝氣生物濾池的曝氣技改，總體電耗仍下降了0.08 kW·h/m3左右。具體聯(lián)系污水寶或參見更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　下游污水處理廠是下游的道治理把關(guān)單元，通過污水處理廠的進水監(jiān)控(入廠的水質(zhì)、水量)、排水監(jiān)控(出廠的水質(zhì)、水量)、生化處理單元的在線儀表監(jiān)控(DO、MLSS等)、運行能/物耗監(jiān)控及污泥產(chǎn)率與去向、視頻監(jiān)控、排污許可管理措施等，充分發(fā)揮污水處理廠的提質(zhì)增效功能，確保尾水全指標達標后，排入受納水體。

　　5 受納水體凈污

　　受納水體自身具備一定的水體自凈能力和環(huán)境容量，起到進一步活水凈化功能。在關(guān)鍵斷面，安裝在線監(jiān)測設(shè)備(COD、氨氮、TN、TP等)。河道設(shè)有中水回用提升設(shè)施，作為縣域環(huán)城水系、景觀湖的補給水及市政公用的取水源。(來源:給水排水 作者:蔣富海等)