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綿陽(yáng)市某高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)為電子信息、汽車及零部件（機(jī)械）、新材料等，工業(yè)園區(qū)污水處理廠總處理規(guī)模為9×104m3/d，工業(yè)廢水按6.5×104m3/d設(shè)計(jì)，生活污水按2.5×104m3/d設(shè)計(jì)。從園區(qū)入駐企業(yè)情況來(lái)看，工業(yè)廢水主要來(lái)源對(duì)象為某面板生產(chǎn)企業(yè)，其廢水總量預(yù)計(jì)為5.3×104m3/d，占工業(yè)廢水處理總量的80%以上。

1、設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

上游面板生產(chǎn)企業(yè)采用第6代AMOLED生產(chǎn)線，生產(chǎn)過(guò)程涉及的主要化學(xué)品有光刻膠、固著劑、稀釋劑、顯影液、蝕刻液、剝離液、清洗劑、異丙醇（IPA）、四乙氧基硅烷（TEOS）等。企業(yè)內(nèi)部分別對(duì)含氟廢水、氟氮廢水、有機(jī)廢水、含磷廢水等不同種類廢水進(jìn)行預(yù)處理，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后，統(tǒng)一由專管排放進(jìn)入園區(qū)污水處理廠。根據(jù)環(huán)保要求，COD、BOD5、NH3-N、TN指標(biāo)執(zhí)行《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB51/2311—2016）中工業(yè)園區(qū)集中式污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)；TP指標(biāo)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；氟化物控制濃度≤1.5mg/L，其余指標(biāo)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)表1。

2、工藝流程選擇

面板生產(chǎn)企業(yè)排放的廢水成分復(fù)雜，構(gòu)成了COD成分中的有機(jī)氮、有機(jī)硫、光阻液高分子等難生物降解物質(zhì)，以及季銨鹽等對(duì)微生物有強(qiáng)烈抑制或殺菌作用的物質(zhì)，加大了處理難度。在污水處理工藝選擇中考慮污水的沖擊負(fù)荷和改善污水的水質(zhì)構(gòu)成，將難生物降解、有毒性的COD轉(zhuǎn)化為易生物降解和無(wú)毒性或低毒性的COD，在預(yù)處理段設(shè)置水解酸化池以提高廢水可生化性。由于該工程污水排放要求嚴(yán)格，上游面板生產(chǎn)企業(yè)排放有機(jī)廢水BOD5較低，且有抑制微生物生長(zhǎng)的污染物，采用活性污泥法處理時(shí)菌膠團(tuán)難以形成，因此，選用具有污泥截留功能的MBR工藝，提高生物系統(tǒng)污泥濃度，從而達(dá)到高效去除COD、NH3-N、TN的目的。該工程污水中還含有一定量的氟化物且出水排放要求高，電子行業(yè)廢水含有機(jī)物且部分有機(jī)物因含有羥基，自身具有聚合作用，羥基上的氫幾乎呈裸露質(zhì)子狀態(tài)，因此具有很強(qiáng)的正電性，即氫鍵，不但能使有機(jī)物發(fā)生聚合，而且對(duì)F-吸引力更大，使F-與其反應(yīng)，阻止CaF2的形成，這是氫鍵對(duì)除氟的影響。因此，一般認(rèn)為傳統(tǒng)鈣法除氟工藝的出水氟化物不會(huì)低于6.0mg/L。對(duì)于氟化物達(dá)到1.5mg/L以下排放要求的污水處理項(xiàng)目，僅投加PAC或氯化鈣難以達(dá)標(biāo)。該工程采用深度除氟工藝，在一、二級(jí)反應(yīng)池中投加除氟劑、氯化鈣、PAC和PAM等藥劑，達(dá)到控制氟化物濃度在1.5mg/L以下的要求。其中，氯化鈣主要是在來(lái)水氟化物濃度較高時(shí)投加；除氟劑的主要組分為強(qiáng)氧化復(fù)合鋁鹽，其無(wú)機(jī)高分子聚合物上帶有很多羥基，它們具有氫鍵性質(zhì)，對(duì)F-具有強(qiáng)勁的吸引力，能穿透鹽效應(yīng)屏障，從而提高除氟效率，可以將污水中氟化物濃度降至1.5mg/L以下。因此，該工程的深度處理除氟工藝采用兩級(jí)反應(yīng)沉淀池工藝。

設(shè)計(jì)最終采用一、二級(jí)反應(yīng)沉淀+強(qiáng)化水解+改良AO+MBR+活性炭濾池+紫外消毒組合工藝。廢水處理工藝流程見(jiàn)圖1。

3、主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 預(yù)處理及物化處理單元

預(yù)處理及物化處理單元設(shè)計(jì)處理能力為6.5×104m3/d，結(jié)合電子工業(yè)廢水處理經(jīng)驗(yàn)，借鑒中國(guó)臺(tái)灣、日本、韓國(guó)在處理面板廢水的工程實(shí)踐，主體采用一、二級(jí)反應(yīng)沉淀工藝，以高效去除SS、TP、氟化物。

設(shè)進(jìn)水監(jiān)測(cè)站1座，設(shè)置全污染物指標(biāo)監(jiān)測(cè)儀以及報(bào)警機(jī)制。

應(yīng)急調(diào)節(jié)池將調(diào)節(jié)池和事故池疊建。調(diào)節(jié)池2座，有效容積6948m3，停留時(shí)間2.5h，設(shè)計(jì)采用曝氣攪拌，用于調(diào)節(jié)水量，均衡水質(zhì)。池內(nèi)設(shè)一級(jí)提升泵。應(yīng)急池2座，有效容積14976m3，停留時(shí)間5.5h，用于儲(chǔ)存事故排污。

物化處理單元分為2組，主要通過(guò)投加鋁鹽混凝劑、絮凝劑等除氟藥劑去除絕大部分氟化物、磷酸鹽和SS。其中一、二級(jí)反應(yīng)池中均設(shè)置投加酸堿調(diào)節(jié)劑，實(shí)現(xiàn)pH自動(dòng)調(diào)整。一級(jí)反應(yīng)池中設(shè)計(jì)投加除氟劑、氯化鈣、PAC和PAM等藥劑，二級(jí)反應(yīng)池中設(shè)計(jì)投加除氟劑、PAC和PAM等藥劑。

一級(jí)反應(yīng)池設(shè)計(jì)投加酸堿調(diào)節(jié)劑、除氟藥劑，單座有效容積360m3，停留時(shí)間15min；混凝池內(nèi)設(shè)計(jì)投加PAC、酸堿調(diào)節(jié)劑、除氟藥劑，單座有效容積360m3，停留時(shí)間15min；絮凝池內(nèi)設(shè)計(jì)投加PAM，停留時(shí)間15min。一級(jí)沉淀池2座，表面負(fù)荷3m3/（m2·h），配套排泥泵4臺(tái)。此外，采用30%的回流比，配套4臺(tái)污泥回流泵，自沉淀池回流至反應(yīng)池前段，以提高藥劑反應(yīng)效果，可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要控制。二級(jí)反應(yīng)沉淀池?zé)o污泥回流系統(tǒng)，其余與一級(jí)反應(yīng)沉淀池規(guī)格、配置相同。

預(yù)處理及物化處理單元配套pH儀、氟離子儀、液位計(jì)、流量計(jì)等過(guò)程儀表。為保證氟化物的去除效果，在池內(nèi)設(shè)計(jì)投加酸（硫酸）、堿（氫氧化鈉）用于保證最佳絮凝沉淀pH，根據(jù)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，自動(dòng)調(diào)整藥劑投加量。

3.2 生物處理單元

生物處理單元設(shè)計(jì)處理能力為9.0×104m3/d，土建一次建成，設(shè)備分期實(shí)施，此階段實(shí)施6.0×104m3/d設(shè)備安裝。

強(qiáng)化水解池6座，單座有效容積2490m3，停留時(shí)間5.5h，池中均設(shè)有生物填料。配套12臺(tái)潛水推進(jìn)器，防止污泥沉降。為提高廢水處理效率，每座水解池設(shè)有1臺(tái)混合液回流泵，回流比30%，泵出口設(shè)置切換閥門，定期將污泥輸送至污泥濃縮池。每座水解池內(nèi)均設(shè)置pH、ORP、H2S、甲烷檢測(cè)儀，用于維持系統(tǒng)安全運(yùn)行。

膜格柵4座，孔徑2mm，作為保護(hù)膜生物反應(yīng)器的精細(xì)過(guò)濾裝置。

主體采用改良AO+MBR處理工藝，配套空氣懸浮鼓風(fēng)機(jī)、管式曝氣器、水下攪拌器、混合液回流泵、MBR膜組件、MBR產(chǎn)水泵、反洗泵及清洗系統(tǒng)、配套儀表等設(shè)備。

改良AO生物單元總停留時(shí)間11.87h，設(shè)計(jì)污泥濃度為5000mg/L，污泥負(fù)荷0.12kgBOD5/（kgMLSS·d），總污泥齡22d。回流系統(tǒng)采用多級(jí)回流設(shè)計(jì)，好氧池至缺氧池的混合液回流比為200%，MBR膜池至好氧池的污泥回流比為400%。其中，兼氧池設(shè)有推流器，同時(shí)考慮空氣管路設(shè)計(jì)，兼氧池可通過(guò)控制池底微孔曝氣器運(yùn)行，將DO控制在不同水平，靈活實(shí)現(xiàn)缺氧段和好氧段的轉(zhuǎn)變，以應(yīng)對(duì)不同的進(jìn)水水質(zhì)，并根據(jù)實(shí)際來(lái)水變化及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)情況靈活控制。

缺氧池單座規(guī)格：18.6m×15.0m×5.5m（有效水深），共6座，停留時(shí)間2.46h。為防止污泥沉降，池內(nèi)設(shè)潛水推流器，攪拌功率6.5W/m3，DO控制在0.2～0.5mg/L。兼氧池單座規(guī)格：15.0m×15.0m×5.45m（有效水深），共6座，停留時(shí)間1.96h。為防止污泥沉降，池內(nèi)設(shè)潛水推流器，攪拌功率8.1W/m3。好氧池單座規(guī)格：58.0m×15.0m×5.4m（有效水深），共6座，停留時(shí)間7.52h，氣水比為8.6∶1，DO控制在2.0mg/L以上。MBR膜池單座規(guī)格：3.05m×34.0m×3.6m（有效水深），共8座，有效容積為2986.6m3，膜孔徑≤0.1μm，膜通量≤20L/（m2·h），膜池氣水比14.7∶1。

3.3 深度處理單元

深度處理單元設(shè)計(jì)處理能力為9.0×104m3/d，土建一次建成，設(shè)備分期安裝，此階段實(shí)施6.0×104m3/d設(shè)備安裝。為進(jìn)一步提高整個(gè)處理系統(tǒng)的安全性，設(shè)置活性炭吸附濾池作為保障運(yùn)行工藝，進(jìn)一步去除廢水中的COD、SS等污染物，此工藝段設(shè)計(jì)可超越。

活性炭濾池設(shè)計(jì)2組，單組規(guī)格：33.8m×25.8m×4.35m（有效水深）。每組分為3格，單格有效過(guò)濾面積31.5m2。設(shè)計(jì)采用V型濾池，濾料為5mm果殼活性炭，濾料層厚度為2m，設(shè)計(jì)濾速為10m/h，過(guò)濾周期設(shè)定為24h，以時(shí)間和液位差作為反沖洗條件。反沖洗歷時(shí)包括單獨(dú)氣洗、氣水聯(lián)洗、單獨(dú)水洗三個(gè)階段，反沖洗過(guò)程伴有表面掃洗，氣洗強(qiáng)度28.2L/（m2·s），水洗強(qiáng)度7.05L/（m2·s），反沖洗時(shí)間為12.5min。

消毒采用紫外線工藝，照射劑量≥22mJ/cm2，紫外穿透率≥50%。

4、實(shí)際運(yùn)行效果及費(fèi)用

4.1 實(shí)際運(yùn)行水量及水質(zhì)

本工程自2019年建成運(yùn)行，受上游面板生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)線影響，一直未滿負(fù)荷運(yùn)行。前期水質(zhì)、水量波動(dòng)較大，近年來(lái)生產(chǎn)逐步趨于穩(wěn)定。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，工業(yè)廢水來(lái)水量約（1.1~1.2）×104m3/d，來(lái)水水質(zhì)波動(dòng)較大，但出水都能達(dá)到排放要求，優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)際進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)表2。

需要說(shuō)明的是，根據(jù)水質(zhì)實(shí)際監(jiān)測(cè)情況，進(jìn)水COD、BOD5、NH3-N、TP長(zhǎng)期偏低。原因系上游面板生產(chǎn)企業(yè)設(shè)有內(nèi)部廢水處理站，對(duì)含氟廢水、氟氮廢水、有機(jī)廢水等進(jìn)行分質(zhì)處理，再混排。根據(jù)企業(yè)的內(nèi)控管理體系要求，內(nèi)部廢水處理站氟化物的排放濃度限值為10mg/L，因此實(shí)際來(lái)水氟化物含量較設(shè)計(jì)值偏低。經(jīng)過(guò)內(nèi)部廢水處理站預(yù)處理，生物處理單元易降解的有機(jī)物基本被消耗殆盡，導(dǎo)致進(jìn)入園區(qū)污水處理廠的COD、NH3-N偏低，而物化除氟單元在將原水氟化物降至內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，TP同步降低。為保證生化處理系統(tǒng)活性污泥正常生長(zhǎng)，在生化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮了外碳源和磷源補(bǔ)充措施。在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，結(jié)合具體情況，可在進(jìn)入生化段前引入一定量的生活污水，以改善進(jìn)入后續(xù)生化處理系統(tǒng)的水質(zhì)，提高工業(yè)廢水的可生化性和C/N值。

4.2 經(jīng)濟(jì)分析

該工程總投資4.5億元，其中建筑工程費(fèi)2.0億元，設(shè)備費(fèi)1.74億元，造價(jià)5000元/m3。經(jīng)測(cè)算，處理工業(yè)廢水直接運(yùn)行費(fèi)用約3.7~4.7元/m3，主要包括藥劑費(fèi)、動(dòng)力費(fèi)、人工費(fèi)、污泥處置費(fèi)等。其中，藥劑費(fèi)約占50%以上，主要來(lái)自除氟藥劑和外加碳源。

4.3 運(yùn)行管理中的降耗分析

在一、二級(jí)反應(yīng)沉淀池運(yùn)行過(guò)程中，具體使用的藥劑種類及投加量結(jié)合燒杯小試和工程應(yīng)用情況進(jìn)行了優(yōu)選和調(diào)整。除了考察氟化物去除率、藥劑投加量之外，還需考慮產(chǎn)生的沉淀物量、沉降速度以及化學(xué)污泥脫水難度，結(jié)合藥劑單價(jià)進(jìn)行優(yōu)選，以期在保證氟化物去除效果的同時(shí)實(shí)現(xiàn)較高的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

因系統(tǒng)出水水質(zhì)穩(wěn)定，實(shí)際運(yùn)行中按超越活性炭濾池工藝段的工況運(yùn)行，以降低直接運(yùn)行成本。同時(shí)，通過(guò)分析工業(yè)園區(qū)上游企業(yè)內(nèi)部預(yù)處理工藝和實(shí)際排放水質(zhì)情況，結(jié)合除氟工藝?yán)碚?，?jīng)小試模擬和生產(chǎn)試驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)除氟藥劑（氯化鈣）對(duì)來(lái)水中的氟化物去除效果甚微，實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中未投加氯化鈣，而采用以PAC和除氟劑為主的化學(xué)除氟藥劑，滿足常態(tài)生產(chǎn)中氟化物的控制要求，可在降低藥劑費(fèi)用的同時(shí)，避免使用氯化鈣藥劑可能導(dǎo)致的結(jié)垢問(wèn)題。氯化鈣藥劑僅在水質(zhì)條件發(fā)生變化時(shí)投加，保證在進(jìn)水氟化物含量較高時(shí)的運(yùn)行效果。

5、結(jié)論及建議

將一、二級(jí)反應(yīng)沉淀+強(qiáng)化水解+改良AO生化處理+MBR+活性炭濾池+紫外消毒組合工藝用于面板生產(chǎn)企業(yè)的含氟有機(jī)廢水深度處理，直接處理成本約3.7~4.7元/m3，出水穩(wěn)定達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)且優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)踐證明，兩級(jí)反應(yīng)沉淀池工藝投加PAC、除氟劑、PAM等藥劑可將氟化物降至1.5mg/L以下，達(dá)到含氟工業(yè)廢水的深度處理要求。在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，采用節(jié)能降耗措施不斷降低處理成本，可為類似工程實(shí)踐提供工作思路。目前該工藝仍然存在直接運(yùn)行成本中除氟藥劑費(fèi)用占比較高的問(wèn)題，后續(xù)將不斷尋求優(yōu)化藥劑投加，進(jìn)一步降低藥劑成本。