内燃机制造业机械加工含油废水的处理与回用工程

　　摘要：针对内燃机制造废水水质水量变化大，COD浓度高，石油含量大等特点，采用“隔油—气浮—复合生化处理—曝气生物滤池—普通快滤池—消毒”的处理工艺。工程实践证明，该工艺处理效果良好，处理出水能够达到GB18918《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准的A标准，可满足回用要求。并根据实际运行经验总结出气浮最佳投药量，生化系统最佳污泥浓度等控制参数。

　　关键词：机械加工废水乳化油气浮复合生物处理工艺曝气生物滤池

　　中图分类号：X703文献标识码：A

　　1、工程概况

　　中国石油集团济柴动力总厂是一家内燃机制造企业，在生产过程中会产生大量的废水，主要包括清洗废水、喷淋脱脂冲洗废水、漆雾净化废水、产品试车循环冷却水排水、设备及地面冲洗水和生活污水等。

　　发动机制造废水的主要特点是废水种类多，COD浓度高，石油含量大，生产废水COD平均浓度高达1700mg/L，石油浓度也在300mg/L左右，且含有一定量的表面活性剂及重金属，不同时段的水质水量波动也较大。

　　为保护纳污水系，不污染周边环境，该单位决定建设一座中水处理站，使废水经处理后全部回用于冲厕、绿化、冲洗、道路喷洒及部分生产工艺用水等领域。

　　2、水量及水质情况

　　2.1处理规模

　　本污水处理站设计处理能力为1000m3/d，其中生产废水占70%，生活污水占30%。生产废水时变化系数Kz1=2，生活污水时变化系数Kz2=2.5。

　　2.2设计进水水质

　　表1：废水污染物浓度一览表

　　2.3设计出水水质

　　污水站设计出水水质执行GB18918《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准的A标准，具体数值见表2。

　　表2：设计出水水质表

　　①括号外数值为水温>12℃时的控制指标，括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。

　　3、工艺流程

　　废水处理工艺流程图（见图1）

　　图1废水处理工艺流程图

　　本工艺有如下特点：

　　①生产废水和生活污水水质差异较大，两种废水采取分流处理的方式，将生产废水进行预处理后再与生活污水混合进入生化处理单元，以降低预处理设施的建设后运行成本。

　　②保证废水在生产废水调节池和综合调节池内有足够的停留时间，并在其内设置空气搅拌系统，使各时段的废水能够充分混合，以达到均质均量的目的，降低对后续处理设施的冲击负荷。

　　③对生产废水采用“隔油沉淀池与溶气气浮机相结合”的预处理工艺，通过隔油沉淀池去除大量浮油，之后通过溶气气浮去除大部分乳化油，在大幅降低油类的同时可大幅降低COD和SS指标，从而达到较好的预处理效果。

　　④经预处理的生产废水与生活污水混合后，氮、磷指标超过排放标准要求，故需对废水中的氮磷污染物进行处理，本项目氨氮与总氮采取生化方法处理，总磷采取化学沉淀法处理。

　　⑤针对废水水质水量波动较大，且污染物成分较为复杂的特点，二级处理采用“复合生物处理”，该工艺是一种由悬浮生长微生物和附着生长微生物共同作用的生物反应器工艺，与传统活性污泥反应器和生物膜反应器相比，具备更高的处理效率，同时具有较强的抗冲击负荷能力，并可以达到良好的脱氮效果，确保系统长期稳定运行。复合生化处理单元由缺氧生化池、好氧生化池、二沉池三部分组成，缺氧生化池的功能为反硝化脱氮，好氧生化池的功能为进行碳氧化和硝化反应，二沉池的功能为进行泥水分离。

　　⑥为确保处理水能够满足回用水水质要求，在二级生化处理单元后设置“曝气生物滤池与普通快滤池结合”的三级处理工艺，对处理水中残余的污染物质进行深度处理，以保证出水品质。

　　⑦系统产生的栅渣经收集后外运处置，隔油池浮油可回收利用，系统产生的污泥经浓缩、离心分离、干化等脱水措施后，干泥外运处置，有效避免了二次污染问题的发生。

　　4、主要构筑物及工艺设计参数

　　4.1隔油沉淀池

　　采用半地上钢筋混凝土结构，尺寸11.8m×2.4m×2m，有效水深1.6m，共2座，并联运行，水平流速2.1mm/s，HRT=1.6h，设置机械刮油刮泥装置，将浮油刮至浮油收集槽收集，将沉淀污泥刮至泥斗中储存。

　　4.2生产废水调节池

　　采用全地下钢筋混凝土结构，尺寸10.5m×3.7m×5m，最大水深4.5m，HRT=6h，池底铺设穿孔曝气管路，对池内废水进行空气搅拌。设置生产废水提升泵2台（1用1备），将池内废水提升至气浮处理装置内。

　　4.3气浮装置

　　采用加压溶气气浮机，污水处理能力为30m3/h，HRT=30min，溶气水比30%，前端设有机械搅拌混凝装置，使破乳和混凝反应充分进行，混凝装置HRT=15min。

　　4.4综合调节池

　　采用全地下钢筋混凝土结构，尺寸10.5m×5.3m×5m，最大水深4.5m，HRT=6h，池底铺设穿孔曝气管路，对池内废水进行空气搅拌。设置综合废水提升泵两台（1用1备），将池内废水提升至生化处理系统。

　　4.5复合生化反应池

　　采用活性污泥法与生物膜法相结合的复合生化处理工艺，处理设施为半地上钢筋混凝土结构，设置缺氧池、好氧池、二沉池三个单元。

　　①缺氧池：尺寸5m×2.8m×5m，有效水深4.5m，共2座，并联运行。反硝化容积负荷0.18kgNOx-N/(m3·d)，HRT=2.5h，池内设置潜水搅拌器2台，弹性立体填料35m3，设计悬浮污泥浓度MLSS为3000mg/L。

　　②好氧池：尺寸8.2m×4.5m×5m，有限水深4.5m，共2座，并联运行。容积负荷为1.5kgCOD/(m3·d)，HRT=8h，池内设置微孔曝气器190套，弹性立体填料330m3，混合液回流泵2台（回流比200%），设计悬浮污泥浓度MLSS为3000mg/L。好氧池DO浓度保持在3mg/L左右。

　　③二沉池：采用竖流沉淀池，尺寸4.5m×4.5m×5.5m，有效水深4.8m，共2座，并联运行。水力表面负荷1m3/m2h。采用污泥泵进行污泥回流和排放剩余污泥，设计污泥回流比为70%。

　　4.6曝气生物滤池

　　采用半地上钢筋混凝土结构，尺寸2.3m×2.3m×4.7m，有限水深4.3m，共2座，并联运行。其内填充陶粒滤料，填充高度2m，容积负荷为1kgCOD/(m3填料·d)，HRT=1h，曝气采用单孔膜曝气器，采用长柄滤头布水。采用气水联合反冲洗方式，反洗周期为2d，反洗时间10min。

　　4.7普通快滤池

　　采用半地上钢筋混凝土结构，尺寸2.3m×2.3m×4.7m，有限水深4.0m，共2座，并联运行。其内填充石英砂滤料，填充高度1.5m，水力表面负荷为4.3m3/(m2·/h)，采用气水联合反冲洗方式，反洗周期为2d，反洗时间10min。

　　5、运行分析

　　该项目投入运行后，生产废水量约为500m3/d，生活污水量约为200m3/d，均略低于设计处理水量，废水水质与设计水质接近。系统经40天调试后投入正式运行，系统处理出水水质稳定达标，达到了预期目标。

　　5.1气浮装置的最佳投药量

　　生产废水在进入气浮装置前需投加破乳及混凝药剂，以确保气浮装置对COD、SS及石油类能够有较高的处理效率。在工程调试期间对加药种类及加药量进行了试验比较，经试验，采用投加聚合硫酸铝与阴离子PAM的加药方式能够使气浮装置得到较高的处理效果。当聚合硫酸铝投加量为150mg/L，阴离子PAM投加量为5mg/L时，气浮对COD的去除率达到约55%，对石油类的去除率达到约80%，对SS的去处理达到约75%，出水感官效果较好。当药剂投加量进一步提高时，处理效果提高不明显。

　　5.2生化处理单元最佳污泥回流比

　　在实际运行过程中，对系统中悬浮污泥浓度进行了试验研究，试验采取在不同的SV30值下，测定二沉池出水COD浓度并观察污泥及上清液性状的方式，以确定最佳排泥量。在60天内分别采用15%、20%、30%三种SV30值进行试验，当SV30达到20%时，二沉池出水COD浓度在70mg/L左右，优于SV30为15%时的出水水质，且污泥为红褐色，絮体性状良好。当SV30达到30%时持续运行10天后，二沉池出水COD仍维持在70mg/L左右，但污泥颜色明显变浅、沉淀速度也有所提高，已出现污泥老化现象。由此可见将系统的SV30保持在20%时能够保证最优的污泥性状与污水处理效果。

　　5.3处理效果

　　系统处理效果见表3

　　表3：处理效果一览表

　　6、技术经济分析

　　本处理工程由1号至5号地下构筑物及地上配套建筑物组成：1号建筑物为办公建筑，2号建筑物地下为工艺水池，地上部分为预处理机房，加药间及控制室，3号建筑物为隔油池，4号建筑物由加药间，污泥脱水机房，浓缩池组成，5号建筑物为综合处理池。场地面积：1900平方米，建筑占地面积：927.33平方米，总建筑面积：1062.94平方米。项目总投资500万元，其中前期费用30万元，土建投资210万元，设备投资260万元。废水处理运行成本约1.2元/m3，其中电费0.63元/m3，药剂费0.42元/m3，人工费0.15元/m3。

　　7、结论及建议

　　（1）发动机制造废水水质水量变化大，COD浓度高，石油含量大，采用“隔油—气浮—复合生物处理—曝气生物滤池—普通快滤池—消毒”的处理工艺，效果良好，处理出水能够达到GB18918《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准的A标准，可满足回用要求。

　　（2）当聚合硫酸铝投加量为150mg/L，阴离子PAM投加量为5mg/L时，气浮处理达到最优效果，对COD的去除率达到约55%，对石油类的去除率达到约80%，对SS的去处理达到约75%，出水感官效果较好。

　　（3）控制生化系统SV30=20%时，二沉池出水水质较好，COD浓度在70mg/L左右，且活性污泥为红褐色，絮体性状良好。

　　（4）为保证系统冬季运行效果，宜在隔油沉淀池内设置蒸汽加热设施，在冬季为处理水加温，以提高隔油池对浮油的处理效率。

　　（5）可在生化池内增加溶解氧仪、pH计、污泥浓度计等在线监测仪器，有利于及时掌握生化系统的运行状态。本文来自《内燃机工程》杂志