生化—深度处理工艺用于危废废水处理工程

赵 庆

（中国瑞林工程技术股份有限公司，江西南昌330038）

危险废物处置[1]主要采用焚烧、稳定固化、综合利用、安全填埋等方法处理各种具有毒害性、爆炸性、腐蚀性、易燃性、化学反应性等的有毒有害物质。受危废处置过程中原生废物多变的影响，危废处置中心的废水种类较多、水质成分复杂、波动性较大。笔者以实际工程为依托，对危险废物处置项目废水的水质、处理工艺和单体构筑物等方面进行分析和探讨，以期为同类项目的建设提出借鉴和参考。

1 工程概述

某危险废物处理处置中心主要处理医疗废物，精（蒸）馏残渣，废矿物油，含铜、砷、铅废物，有色金属冶炼废物、废酸、废碱，高浓度有机废液及其他废物等。其处理能力为71 kt/a，主要包括焚烧处理、物化处理、稳定化/固化处理、安全填埋及废水处理等工艺。本文主要针对该中心废水处理工艺进行分析。

处置中心的废水主要有一般生产废水、高盐废水蒸发冷凝水及生活污水，设计规模为400 m3/d。废水经处理达到《城市污水再生利用 工业用水水质》（GB/T 19923—2005）[2]中工艺与产品用水的要求后外排或回用。设计进出水水质见表1。

表1 设计进出水水质 mg/L(除pH）

2 工艺流程

该处置中心废水处理工艺流程如图1所示。

图1 废水处理工艺流程

由图1可以看出，结合本工程废水特点，废水生化处理工艺采用厌氧+A/O（缺氧+好氧）的生化—深度处理工艺。该工艺同时具有脱氮除磷的功能。

厌氧工序中采用水解酸化工艺，将废水控制在含有大量水解细菌、酸化菌的条件下，利用水解菌、酸化菌将水中不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，从而改善废水的可生化性，为后续生化处理提供良好的水质环境；同时进行磷的释放，使污水中磷的浓度升高。

在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3-N和NO2-N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度继续下降，NO3-N浓度大幅度下降，而磷的变化很小。

在好氧池中，有机物被微生物生化降解，而继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使NH3-N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO3-N的浓度增加，而磷的浓度随着聚磷菌的过量摄取，也以较快的速率下降。好氧池采用生物接触氧化法，该法净化污水的基本原理是利用栖息在生物处理池填料表面的生物膜的作用来达到净化污水的目的。生物膜是由菌胶团、丝状菌、真菌、原生动物和后生动物组成。生物膜的形成、生长、增殖、脱落的过程交替进行，得以保证其稳定的处理能力。

在二沉池出水中，投加除磷化学试剂，磷酸盐沉淀与生化处理过程分离。投药量可按磷负荷变化进行控制。

反渗透预处理采用砂滤、碳滤及超滤截留水体中的大分子物质和微粒，使进水符合反渗透要求。后端采用两段式反渗透系统，第一段产生的浓水进入特种膜（DTRO）系统。第二段特种膜（DTRO）采用特殊改性专用膜片，能优化流体在膜柱内部流动形态；采用开放式的宽流道，膜片与支撑导流盘空间高度达到2.5 mm，有效地避免了物理堵塞，可允许淤泥密度指数（SDI）高达20的料液直接进入膜系统。其膜分离功能层更厚、电负性该工艺更低、膜表面更光滑、亲水效果更好，具有更强的抗污染和耐高压性能。两段反渗透的产水达到《城市污水再生利用 工业用水水质》（GB/T 19923—2005）中工艺与产品用水的要求后回用或外排。特种膜（DTRO）的浓水进入蒸发车间。

废水处理产生的污泥经污泥浓缩池浓缩后通过隔膜压滤机进行污泥脱水，脱水后的污泥送至稳定固化车间固化后送安全填埋场填埋处理。

3 主要构筑物及其设计参数[3-6]

3.1 生化系统

生化系统主要构筑物包括厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池、混凝池、沉淀池等。

1）厌氧池。厌氧池2座，每座设计尺寸为18.0 m×4.0 m×6.0 m，有效水深为5.5 m，总有效容积为792 m3。2）缺氧池。缺氧池2座，每座设计尺寸为9.0 m×2.0 m×6.0 m，有效水深为5.5 m，总有效容积为196 m3。3）好氧池。好氧池2座，每座设计尺寸为9.0 m×2.0 m×6.0 m，有效水深为5.5 m，总有效容积为198 m3，容积负荷为1.0 kg/（m3·d），采用立体弹性填料，填料总容积为108 m3，气水比为30∶1，混合液回流比为100%～200%。4）二沉池。采用竖流式沉淀池，共2座，每座设计尺寸为3 m×3 m，表面负荷为0.93 m3/（m2·h），污泥回流比为100%。5）混凝池。设混凝池2座，每座设计尺寸为2.0 m×2.0 m×2.3 m，有效水深为1.8 m，反应时间为42 min。6）沉淀池。采用竖流式沉淀池，共2座，每座设计尺寸为3 m×3 m，表面负荷为0.93 m3/（m2·h）。

3.2 深度处理

深度处理主要需要建设UF系统、RO系统、特种膜（DTRO）系统。1）UF系统采用聚偏氟乙烯（PVDF）材质中空纤维膜，设计膜通量为30 L/（h·m2），每支膜表面积为40 m2，共14支。2）一段RO系统。采用卷式膜，膜通量为18 L/（h·m2），每支膜表面积为32.5 m2，共30支，按2∶1排列，产水率为50%。3）二段RO系统。采用特种膜（DTRO）系统处理规模200 t/d，产水率为50%，膜通量为8.5 L/（h·m2），每支膜表面积为11.22 m2，取90支。

4 主要技术经济指标及运行效果

该工程于2017年9月完成设备安装，2017年11月开始试运行。该工程主要经济技术指标见表3。

表3 主要经济技术指标

经过2年多的运行，项目运行稳定，出水水质较好。出水水质稳定在CODcr 10～20 mg/L、BOD510～15 mg/L、NH3-N质量浓度为3～5 mg/L、SS浓度为30～40 mg/L范围内，能稳定达标排放。图2为某月出水监测指标。

图2 某月出水监测指标

5 结论及建议

该危险废物处理处置中心采用“厌氧+A/O-UFRO组合”工艺处理综合废水的实践表明：该工艺出水效果好，能稳定达到《城市污水再生利用 工业用水水质》（GB/T 19923—2005）中工艺与产品用水的要求，对同类废水处理项目具有参考意义。由于废水的成分复杂多变，具有很大的不可预见性，笔者提出以下建议：1）控制对废水生化处理系统的微生物有抑制作用的各类重污染物浓度，保证生化处理平稳运行。2）根据废水的性质及操作条件确定膜的清洗频率，以保持一定的膜通量，并延长膜的寿命。3）反渗透产生的浓水需蒸发车间进一步处理。