上海某汽車塑料零配件有限公司專業(yè)從事汽車塑料零配件的設(shè)計(jì)、制造及生產(chǎn)。在生產(chǎn)過程中排放涂裝廢水約85m3/d，處理出水指標(biāo)需滿足上海市《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(DB31/445—2009)，達(dá)標(biāo)后納管排放。原廢水站建于2007年，采用傳統(tǒng)生化處理工藝，運(yùn)行效果較差，處理設(shè)施大多損壞停用，已不能滿足納管排放要求。該廢水站改造工程于2015年9月啟動(dòng)，2016年4月竣工驗(yàn)收，至今出水效果良好，優(yōu)于出水要求。
1、設(shè)計(jì)水量和水質(zhì)
該公司共有三條涂裝生產(chǎn)線，每生產(chǎn)7天左右，停線12h。開線時(shí)連續(xù)不斷地產(chǎn)生前處理溢流水，停線時(shí)產(chǎn)生循環(huán)導(dǎo)槽廢水及前處理導(dǎo)槽廢水，兩股導(dǎo)槽廢水同時(shí)排放。前處理廢水(前處理溢流水和前處理導(dǎo)槽廢水)設(shè)計(jì)水量為75m3/d，循環(huán)導(dǎo)槽廢水設(shè)計(jì)水量為10m3/d，設(shè)計(jì)總水量為85m3/d。循環(huán)廢水內(nèi)含有大量的漆渣及漆渣絮凝劑，有機(jī)污染物較多，且可生化性較差。前處理廢水是清洗零部件表面后的溢流水，原水為一級(jí)ＲO出水，較為潔凈，有機(jī)物濃度較低。具體進(jìn)、出水水質(zhì)見表1。
2、改造前存在的問題及分析
原處理工藝為循環(huán)廢水收集池+前處理廢水收集池+調(diào)節(jié)池+水解酸化池+兩級(jí)接觸氧化池+二沉池+污泥池+污泥脫水，對(duì)存在的問題分析如下:
①存在工藝缺陷。循環(huán)廢水收集池前設(shè)置8mm人工格柵，但細(xì)小顆粒漆渣可通過格柵進(jìn)入收集池，因漆渣有粘性，一段時(shí)間后會(huì)聚集為大顆粒漆渣，堵塞泵體等設(shè)備，且不易被厭氧微生物水解，不利于后續(xù)好氧微生物的生長(zhǎng)。二沉池沒有活性污泥回流措施，不能補(bǔ)充活性污泥至生化池。
②除鋼筋混凝土池體外，動(dòng)力設(shè)備(如鼓風(fēng)機(jī)、污泥脫水機(jī)、加藥系統(tǒng)等)大多已損壞，改造前廢水站已基本處于癱瘓狀態(tài)。
③自動(dòng)化水平較低，存在一定的運(yùn)行隱患，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理突發(fā)問題。
④運(yùn)行管理不到位，柵渣、二沉池污泥未能及時(shí)處理，設(shè)備維修不及時(shí)。
3、技術(shù)改造及調(diào)試運(yùn)行
3.1 改造工藝路線
針對(duì)原廢水站存在的問題，本著節(jié)省投資成本，盡量利用原有廢水處理設(shè)施的原則，采用如圖1所示的改造流程。相比原工藝，在水解酸化池前增加混凝氣浮預(yù)處理單元，將調(diào)節(jié)池出水中微小漆渣顆粒及可絮凝物質(zhì)去除，為后續(xù)生化處理提供有利條件，并能有效防止泵體堵塞;另外，在水解酸化池中懸掛組合填料，盡量提高廢水可生化性。采用手動(dòng)及自動(dòng)兩種方式控制運(yùn)行。
3.2 主要處理單元
①循環(huán)廢水收集池(改造)。半地上式，鋼混結(jié)構(gòu)，尺寸為5．52m×3．76m×4．00m，內(nèi)設(shè)格柵池。停留時(shí)間為7．5d。由浮球液位計(jì)控制液位高低。人工格柵(利舊)2道，柵間隙分別為10mm及8mm;穿孔曝氣管;電纜浮球液位計(jì)1套;潛污泵2臺(tái)，Q=10m3/h，H=150kPa，N=1．5kW，開式葉輪，帶可切割功能，鑄鐵材質(zhì);玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)，口徑DN40，運(yùn)行流量控制在0．5～1．8m3/h。
②前處理廢水收集池(改造)。全地下式，鋼混結(jié)構(gòu)，尺寸為4．14m×2．76m×4．00m，內(nèi)設(shè)格柵池。停留時(shí)間為7．2h。人工格柵(利舊)2道，柵間距為10mm及8mm;穿孔曝氣管;電纜浮球液位計(jì)1套;潛污泵2臺(tái)，Q=8m3/h，H=120kPa，N=1．1kW，開式葉輪，鑄鐵材質(zhì);電磁流量計(jì)1套，口徑DN32，內(nèi)襯材質(zhì)F4，電極材質(zhì)Ti，運(yùn)行流量控制在3．2～4．0m3/h。
③調(diào)節(jié)池(改造)。全地下式，鋼混結(jié)構(gòu)，尺寸為2．76m×2．64m×4．00m，停留時(shí)間為6．5h。均衡循環(huán)廢水與前處理廢水的水量及水質(zhì)，并將廢水提升至混凝氣浮池。穿孔曝氣管;電纜浮球液位計(jì)1套;潛污泵2臺(tái)，Q=10m3/h，H=200kPa，N=2．2kW，半開式葉輪，鑄鐵材質(zhì);電磁流量計(jì)，口徑DN32，內(nèi)襯材質(zhì)F4，電極材質(zhì)Ti，運(yùn)行流量控制在4．0～5．0m3/h。
④混凝氣浮池(新增)。采用部分回流加壓溶氣組合氣浮池。在pH值為8～9時(shí)，加入適量的PAC及PAM，使可絮凝的漆渣物及懸浮物發(fā)生絮凝反應(yīng)，在大量微小氣泡的作用下，密度比水小的物質(zhì)上浮而去除，密度比水大的物質(zhì)通過沉降去除。氣浮池1座，處理水量為3～5m3/h，CS材質(zhì)+防腐。帶有PAC混凝及PAM絮凝反應(yīng)池。氣浮池尺寸為3．5m×1．0m×2．5m，每個(gè)反應(yīng)池尺寸為0．5m×0．5m×1．9m。氣浮加藥反應(yīng)時(shí)間為4．8min，接觸區(qū)HＲT為5min，分離區(qū)HＲT為40min，出水回流比為30%。另外，配套攪拌機(jī)、溶氣罐、溶氣水泵、刮渣機(jī)、空壓機(jī)等，總功率為3．72kW。
⑤水解酸化池(改造)。半地下式鋼混結(jié)構(gòu)，尺寸為5．52m×2．76m×4．00m，HＲT=13h，容積負(fù)荷≤1．6kgCOD/(m3•d)。1套推流攪拌裝置，n=980r/min，N=1．5kW，葉輪及導(dǎo)桿為不銹鋼材質(zhì)，本體為鑄鐵材質(zhì)。三角形出水堰1套，CS材質(zhì)+防腐。150mm組合填料31m3，高密度聚乙烯材質(zhì)。填料支架由10#槽鋼、12mm螺紋鋼組成。
⑥兩級(jí)接觸氧化池(改造)。半地下式，鋼混結(jié)構(gòu)。一級(jí)接觸氧化池尺寸為5．52m×4．26m×4．00m，HＲT為19．5h，容積負(fù)荷為1．1kgBOD5/(m3填料•d)。二級(jí)接觸氧化池尺寸為2．76m×2．76m×4．00m，HＲT=6．3h，容積負(fù)荷為0．45kgBOD5/(m3填料•d)。接觸氧化池安裝懸掛式生物填料，以固定微生物并增加生物量。微孔曝氣器70套，直徑215mm，ABS材質(zhì)，服務(wù)面積為0．3m2/套。UPVC曝氣管網(wǎng)1套。生物填料、填料支架及三角形出水堰同水解酸化池。
⑦二沉池(改造)。半地下豎流式，鋼混結(jié)構(gòu)，尺寸為2．76m×2．76m×4．50m，泥斗底面尺寸為0．5m×0．5m，泥斗卸壁與水平面傾角為55°，HＲT=3．3h，表面負(fù)荷為0．56m3/(m2•h)。二沉池設(shè)排泥泵，兼作污泥回流泵，補(bǔ)充接觸氧化池及水解酸化池的活性污泥，剩余污泥泵入污泥池。二沉池上清液自流至納管排放口。排泥泵為手動(dòng)控制。管道排泥泵2臺(tái)(1用1備)，Q=25m3/h，H=150kPa，N=2．2kW，鑄鐵材質(zhì)。導(dǎo)流筒直徑300mm，CS材質(zhì)+防腐，三角形出水堰1套。
⑧污泥處理系統(tǒng)。污泥池1座，設(shè)在設(shè)備房?jī)?nèi)，全地上式鋼混結(jié)構(gòu)，尺寸為3．76m×2．7m×1．0m。由于污泥池高度僅為1m且內(nèi)為平底，不能起到污泥濃縮的作用，僅能暫存污泥。污泥經(jīng)脫水后，壓濾液回流至調(diào)節(jié)池，二沉池排泥時(shí)，需注意不能將清水排進(jìn)污泥池。設(shè)螺桿泵2臺(tái)(1用1備)，Q=2m3/h，H=600kPa，N=1．5kW，鑄鐵材質(zhì)。電接點(diǎn)壓力表1塊，壓力為0～1．0MPa。液壓自動(dòng)保壓板框壓濾機(jī)1套，過濾面積為20m2，N=1．5kW，濾板為增強(qiáng)聚丙烯材質(zhì)。
⑨加藥系統(tǒng)。加藥裝置共4套:8%PAC、0．1%陰離子PAM、30%NaOH、15%尿素。帶加藥攪拌機(jī)的1m3加藥桶4套，桶體為PE材質(zhì)，攪拌軸及槳葉為SS304襯塑材質(zhì)，N=0．25kW。加藥計(jì)量泵4臺(tái)，Q=25L/h，壓力≥0．3MPa，N=0．025kW，投加NaOH泵頭為PVDF材質(zhì)，其余3臺(tái)為PVC材質(zhì)。
⑩鼓風(fēng)機(jī)。羅茨鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)(1用1備)，Q=3．68m3/min，ΔP=40kPa，N=5．5kW，鑄鐵材質(zhì)。
3.3 調(diào)試運(yùn)行
廢水站竣工后運(yùn)行至今，各項(xiàng)出水指標(biāo)均能滿足上海市納管排放要求。在工程調(diào)試階段，解決了阻礙通暢運(yùn)行的各種問題。
①氣浮調(diào)試。首先進(jìn)行氣浮池加藥小試，再依據(jù)小試結(jié)果，調(diào)整氣浮運(yùn)行加藥量:將進(jìn)水pH值從6～7調(diào)至8．5，PAC投加量為20mg/L、PAM為2mg/L，溶氣罐壓力控制在0．3～0．5MPa，氣浮出水較為清澈、透明。當(dāng)氣浮進(jìn)水COD濃度為700～1000mg/L時(shí)，出水COD可降至200～450mg/L，氣浮對(duì)COD去除率＞55%，這說明氣浮對(duì)此類涂裝廢水具有較好的處理效果。當(dāng)涂裝廢水COD≤1000mg/L時(shí)，可考慮經(jīng)氣浮處理后直接納管排放。氣浮進(jìn)水COD偶有超過1000mg/L的情況，為保障出水效果穩(wěn)定，氣浮之后仍然進(jìn)行生化反應(yīng)。
②生化池調(diào)試。生化池調(diào)試主要在于菌種馴化、控制DO、均衡營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。因條件受限，以滿負(fù)荷生化池進(jìn)行微生物馴化，投加5．5t電鍍廢水生化池含水率為80%的脫水污泥。其中水解酸化池均勻投加1．6t污泥，一級(jí)及二級(jí)生物接觸氧化池分別均勻投加2．9t及1．0t污泥。水解酸化池進(jìn)水COD及氨氮濃度分別為450、0．8mg/L，按厭氧微生物生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)比例C∶N∶P=200∶5∶1計(jì)，水解酸化池中補(bǔ)充尿素8mg/L。隨后開啟鼓風(fēng)機(jī)，將生物接觸氧化池DO控制在4～5mg/L，悶曝3d，實(shí)測(cè)DO平均值為4．3mg/L，悶曝后廢水顏色已由黑色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈S色，好氧微生物長(zhǎng)勢(shì)良好。水解酸化池不設(shè)曝氣，DO值維持在0．3mg/L左右。經(jīng)檢測(cè)，當(dāng)水解酸化池進(jìn)水COD＜400mg/L時(shí)，二沉池出水COD＜60mg/L。二級(jí)接觸氧化池SV30為18%，污泥沉淀效果良好，二沉池出水較為清澈，正常運(yùn)行時(shí)出水SS＜30mg/L。
③氣浮溶氣壓異常的處理。氣浮正常運(yùn)行時(shí)溶氣罐壓力為0．35～0．5MPa，溶氣壓異常會(huì)影響氣浮的運(yùn)行效果。調(diào)試階段溶氣壓曾兩次下降至0．2～0．3MPa，主要原因:a．原溶氣釋放器為碳鋼材質(zhì)，而氣浮進(jìn)水pH值為6～7，釋放器受弱酸性水質(zhì)的長(zhǎng)期腐蝕，釋放孔徑擴(kuò)大了1mm，導(dǎo)致釋放出的氣泡直徑增大，溶氣壓降低。將碳鋼釋放器更換為不銹鋼釋放器后，溶氣壓恢復(fù)正常。b．回流泵內(nèi)部或回流泵的進(jìn)水管路發(fā)生堵塞，清堵后可使溶氣壓恢復(fù)正常(0．45MPa)。為避免回流水泵及其進(jìn)水管路堵塞，氣浮開機(jī)后，以清水運(yùn)行30min，再逐漸加廢水至滿負(fù)荷運(yùn)行，調(diào)節(jié)加藥量，再通過調(diào)節(jié)出水液位以確保進(jìn)入清水區(qū)的水盡量清澈，沒有懸浮物，同時(shí)降低了溶氣釋放器被堵住的可能性。當(dāng)氣浮溶氣壓超出最高警戒壓力值(0．6MPa)，達(dá)到0．7MPa，說明溶氣罐增壓及回流泵運(yùn)行良好，但溶氣釋放器的微小孔徑被堵塞，此時(shí)將釋放器清堵即可。
④循環(huán)廢水提升泵的更換。循環(huán)水池提升泵初期選用普通潛污泵，泵堵塞頻率很高，甚至一天需清理兩次。這是因?yàn)檠h(huán)廢水中許多細(xì)小漆渣可通過8mm格柵聚集沉積在池底形成大顆粒漆渣;普通潛污泵葉輪為閉式葉輪，廢水中直徑為3～4cm的大顆粒物不能通過葉輪的流道。將普通潛污泵更換為帶可切割功能的液下泵，并加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，每天及時(shí)清理格柵池內(nèi)的柵渣，可徹底消除循環(huán)廢水提升泵堵塞的隱患。選用液下泵，葉輪材質(zhì)為高鉻鑄鐵合金不銹鋼，為全開可切割式。
⑤管道排泥泵的更換。廢水站生化處理效果較好，二沉池中每天產(chǎn)生的生化污泥及氣浮池的浮渣共約5m3。初期二沉池選用管道式排泥泵，口徑僅為25mm，且進(jìn)泥管路上安裝了6個(gè)彎頭，泵的入口阻力較大，經(jīng)常被氣浮浮渣及生化污泥聚集成的直徑2～3cm的顆粒物堵塞，導(dǎo)致二沉池不能正常排泥，部分污泥發(fā)生厭氧分解而上浮，出水SS也高達(dá)800mg/L。解決措施:首先，將25mm的管道排泥泵更換為65mm的立式管道泵，葉輪為半開式，流道寬度為5cm，可通過直徑為2．5cm的顆粒物。其次，將進(jìn)泥管管路連接彎頭優(yōu)化至3個(gè)。排泥泵更換后，效果良好。
⑥螺桿泵的維護(hù)。螺桿泵作為板框壓濾機(jī)的進(jìn)泥泵，正常運(yùn)行時(shí)進(jìn)泥管壓力維持在0．6MPa左右，運(yùn)行近四個(gè)月時(shí)，進(jìn)泥管壓力下降至0．4MPa，且泵聲音異常，板框壓濾機(jī)進(jìn)泥量減小。拆開泵體，發(fā)現(xiàn)螺桿泵的碳鋼轉(zhuǎn)子與橡膠定子均磨損嚴(yán)重，出現(xiàn)多處較深的溝痕，更換新的轉(zhuǎn)子及定子后，螺桿泵的使用恢復(fù)正常。螺桿泵需定期維檢。
⑦濾布的選型。調(diào)試初期板框壓濾機(jī)濾布選用腈綸濾布，運(yùn)行3個(gè)月即發(fā)生堵塞且清洗無效。因污泥為中性，具有一定的黏性，且壓濾機(jī)取得較好的脫水效果即可，不需要高過濾精度，故將濾布更換為丙綸750b。該濾布為厚密型斜紋網(wǎng)狀，過濾精度一般，但過濾效率較高。調(diào)試結(jié)果表明，丙綸濾布更適用于此污泥的板框脫水，耐用且不易堵塞，濾布每月可清洗一次，每8個(gè)月更換一次。
⑧風(fēng)機(jī)運(yùn)行及降噪。風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量Q=3．68m3/min，額定風(fēng)壓ΔP=40kPa，額定功率N=5．5kW，額定電流I=11．6A，實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)此風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓與本工程的正常運(yùn)行需求相比均略小。當(dāng)收集水池及調(diào)節(jié)池曝氣量閥門開大一點(diǎn)，接觸氧化池水面就沒有曝氣水花了，調(diào)節(jié)閥門使各池均有曝氣，風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)壓在0．045MPa左右，超過了額定風(fēng)壓(0．04MPa)。生物接觸氧化池有效水深為3．5m，管路風(fēng)阻損失一般在0．8～1．2m，風(fēng)壓為0．05MPa的風(fēng)機(jī)更為合適，而風(fēng)量也應(yīng)考慮1．2的余量系數(shù)。
在各水池正常曝氣的情況下，風(fēng)機(jī)三相工作電流為10～10．6A，均小于額定電流，說明此風(fēng)機(jī)仍可以使用，不過產(chǎn)生的噪聲較大，風(fēng)機(jī)1m處的噪聲為82～85dB。因風(fēng)機(jī)設(shè)在值班房?jī)?nèi)，為盡量避免噪聲損害人體健康，采用70mm厚沖孔式消音玻璃棉彩鋼夾心板及扇葉直徑為300mm的百葉窗式工業(yè)排風(fēng)扇，制作成風(fēng)機(jī)隔音罩，可使風(fēng)機(jī)1m處噪聲降至65dB左右。
⑨預(yù)防冰凍。廢水站調(diào)試期間經(jīng)歷了嚴(yán)冬，2016年1月24日上海地區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重冰凍，氣溫下降至－10℃。因廢水站各動(dòng)力設(shè)備及管路并未采取保溫措施，導(dǎo)致當(dāng)日部分UPVC材質(zhì)的加藥管、污水管凍裂，氣浮回流水泵葉輪及底座被膨脹的冰體擠壓變形。此場(chǎng)冰凍增加了廢水站在調(diào)試期間的維護(hù)成本。一般情況下，上海冬季最低氣溫不會(huì)低于－5℃，若采取管路及設(shè)備保溫措施一方面增加投資成本，另一方面也不利于夏季散熱。在冬季運(yùn)行時(shí)，應(yīng)積極關(guān)注氣溫變化，當(dāng)有低溫或冰凍天氣預(yù)警時(shí)，應(yīng)停止進(jìn)水及運(yùn)行，并將動(dòng)力設(shè)備及管路積水及時(shí)排空，以避免因冰凍而損壞設(shè)備及管路。
3.4 運(yùn)行效果
由于受設(shè)備更換維修、污泥處理系統(tǒng)維護(hù)、春節(jié)假期、冰凍維修等的影響，廢水站調(diào)試期經(jīng)歷了4個(gè)月。雖然調(diào)試期較長(zhǎng)，但大部分時(shí)間二沉池出水COD、NH3－N、SS、pH均達(dá)標(biāo)。一方面因?yàn)樵搹U水站涂裝廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池混合后COD濃度降至700～1350mg/L，而原水氨氮及pH指標(biāo)也均滿足出水要求，另一方面是由于氣浮池對(duì)廢水中殘留的漆渣及SS去除率較高，氣浮出水大多數(shù)情況下已達(dá)到上海市納管排放要求，再經(jīng)水解酸化及接觸氧化反應(yīng)后，廢水中污染物濃度進(jìn)一步降低。從2016年4月廢水站正式運(yùn)營(yíng)至今，運(yùn)行狀況良好，出水COD＜120mg/L，NH3－N＜6．5mg/L，SS＜80mg/L，pH=7～8．5，各項(xiàng)指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于出水標(biāo)準(zhǔn)要求。各單元出水COD濃度變化見表2。
4、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
該廢水站改造工程不需要土建施工，僅需工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備安裝及調(diào)試即可，工程量較小。工程建設(shè)總成本為36．67萬元，其中設(shè)備采購(gòu)費(fèi)為27．57萬元(更換及維修設(shè)備2．35萬元)，電控及材料費(fèi)為5．13萬元，安裝及人工費(fèi)等為3．97萬元。廢水站直接運(yùn)行成本為1．90元/m3，其中藥劑費(fèi)為1．56元/m3、電費(fèi)為0．34元/m3。
5、結(jié)論
①該工程采用循環(huán)廢水收集池+前處理廢水收集池+調(diào)節(jié)池+混凝氣浮預(yù)處理+水解酸化池+兩級(jí)接觸氧化池+二沉池+污泥池+污泥脫水系統(tǒng)工藝處理涂裝廢水，出水水質(zhì)優(yōu)于上海市納管排放標(biāo)準(zhǔn)，效果良好。
②混凝氣浮池對(duì)循環(huán)廢水及涂裝廢水的預(yù)處理效果良好，可使COD去除率＞55%。若循環(huán)廢水及涂裝廢水的混合水COD濃度穩(wěn)定在1000mg/L以下，可考慮經(jīng)混凝氣浮處理后直接納管排放，既簡(jiǎn)化了工藝流程，又節(jié)省了投資成本及運(yùn)行管理成本。
③對(duì)于生產(chǎn)汽車塑料零配件產(chǎn)生的涂裝廢水，循環(huán)廢水池提升液下泵應(yīng)選用開放式葉輪，并帶可切割功能，以免廢水中細(xì)小顆粒聚集成大顆粒堵塞泵體;板框壓濾機(jī)的濾布選擇丙綸750b型較合適，立式管道排泥泵的口徑不宜小于50mm。
④冰凍或低溫前應(yīng)停止廢水站的運(yùn)行，并及時(shí)排空動(dòng)力設(shè)備及管路內(nèi)的積水，以免因冰凍而損害設(shè)備及管路，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。（來源：億利首建生態(tài)科技有限公司，上海立昌環(huán)境工程股份有限公司）
