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1、工程概況

滄州市滄縣是河北省重要的化工原料生產(chǎn)基地。2017年，河北省生態(tài)環(huán)境廳公開的第16批中央生態(tài)環(huán)境保護督察群眾信訪舉報重點關(guān)注案件邊督邊改情況顯示，滄縣興濟鎮(zhèn)化工廠地塊被查出存在不同程度土壤污染和地下水污染問題。根據(jù)舉報信息，該地塊原有4家化工企業(yè)，其生產(chǎn)產(chǎn)品與2013年滄縣某村“紅水事件”中化工廠一致。“紅水事件”曝光后，這4家企業(yè)因環(huán)保問題陸續(xù)停產(chǎn)，但其長期排放的有害廢水和就地填埋的化工廢料造成某鎮(zhèn)4個區(qū)域的地下水和土壤嚴(yán)重污染。此外，“原化工廠附近低洼的邊溝、鐵路地道橋等地方存在著大量外滲紅水”，其整個滲坑長400m，寬8m，深約1m。在此背景下，盡快解決滲坑廢水處理問題，加快廢水處理工程的建設(shè)迫在眉睫。

該工程處理水量約3000m3，設(shè)計處理規(guī)模為2m3/h，擬采用一體化撬裝處理設(shè)備。現(xiàn)場取樣分析，COD、BOD5、SS、氨氮、總氮、磷酸鹽、硝基苯、氯苯和對-硝基氯苯均存在超標(biāo)現(xiàn)象（見表1）。

該工程設(shè)計出水水質(zhì)須達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）的一級A標(biāo)準(zhǔn)，處理出水排至河道下游。

2、染坑廢水處理工藝的確定

2.1 工藝選擇的思路

滲坑廢水往往具有成分復(fù)雜、含鹽量高、可生化性差以及生物毒性大等特點，按照污染物種類可分為廢酸污染、重金屬污染、可降解有機污染、難降解有機污染等類型。

針對滲坑水質(zhì)超標(biāo)指標(biāo)進行分析：①SS大部分為河道的淤泥和部分大分子染料顆粒，前期試驗證明，可以通過常規(guī)混凝沉淀工藝去除；②COD、BOD5可在生化池活性污泥的作用下部分降解；③通過設(shè)置硝化池和反硝化池，采用多級A/O工藝可實現(xiàn)氨氮和總氮的達標(biāo)排放；④對硝基苯、氯苯、對-硝基氯苯類，目前開展了Fenton氧化、光催化氧化、臭氧氧化等高級化學(xué)氧化處理研究，相比而言，F(xiàn)enton氧化工藝最成熟，應(yīng)用最廣泛。因此，該項目考慮采用高級氧化法和生物法聯(lián)合對滲坑廢水進行處理，以達到相應(yīng)地表水功能區(qū)水質(zhì)要求。

2.2 工藝流程

染料滲坑廢水處理工藝流程見圖1。

滲坑廢水通過潛污泵提升至初沉池，投加混凝劑和絮凝劑，將SS降至20mg/L以下；廢水自流進入Fenton氧化池（pH調(diào)節(jié)、Fe2+和H2O2反應(yīng)沉淀和pH回調(diào)）。Fenton屬于強氧化劑，可將水中的難降解有機物例如硝基苯類大分子分解成易降解小分子物質(zhì)。經(jīng)過高級氧化處理后的廢水依次通過厭氧池釋磷菌的釋磷作用和生化池后釋磷菌的吸磷作用，最終通過排泥的方式除磷。在厭氧池后設(shè)置脫氮池，反硝化菌將后續(xù)生化池的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化成氮氣排出，從而達到去除總氮的目的。接觸氧化池是在活性污泥池中添加填料，可以增加系統(tǒng)活性污泥濃度、降低污泥負荷，對該項目難降解廢水具有很好的處理效果。接觸氧化池出水經(jīng)過后續(xù)沉淀、絮凝沉淀作用，可使COD、SS進一步降低，達到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。

3、主體工藝設(shè)計

3.1 預(yù)處理

①初沉系統(tǒng)

因廢水中SS較高，且滲坑已存在近10年，SS大部分為無機物，為避免后續(xù)無機污泥增多影響生物池的污泥活性，考慮在前端完成SS去除。

設(shè)初沉池1座，采用鋼制防腐結(jié)構(gòu)，尺寸為1.2m×1.2m×2.5m，表面負荷為1.38m3（/m2·h）。

②高級氧化處理系統(tǒng)

廢水經(jīng)過長時間的自然凈化，易降解污染物已大幅降低，剩余COD大部分為難降解物質(zhì)，因此需采用高級氧化作為預(yù)處理。目前常用的高級氧化工藝主要為臭氧氧化、Fenton氧化，而臭氧氧化所需設(shè)備較多，且水深需達到5.5~6.0m才能獲得滿意的效果。鑒于該項目水量較小，設(shè)備單體水深難以達到5m，同時臭氧氧化所需設(shè)備較多，運行功率較大，對硝基化合物處理效果不佳，因此，臭氧氧化不適用。相比臭氧氧化，F(xiàn)enton氧化僅需增加雙氧水、硫酸亞鐵、pH調(diào)節(jié)加藥裝置，且該項目水質(zhì)呈酸性，故考慮采用Fenton氧化作為預(yù)處理。

Fenton氧化池：pH調(diào)節(jié)池1尺寸為0.6m×0.6m×1.2m，雙氧水投加池尺寸為0.6m×0.6m×1.2m，反應(yīng)池尺寸為1.2m×1.2m×2.5m，停留時間為1.4h，設(shè)玻璃鋼防腐碳鋼攪拌機1臺。Fenton沉淀池尺寸為1.2m×1.2m×2.5m，pH調(diào)節(jié)池2尺寸為0.6m×0.6m×1.2m。m（H2O2）∶m（COD）=3∶1，n（Fe2+）∶n（H2O2）=1∶4。

3.2 生化處理

設(shè)置厭氧池1座，用于生物除磷；設(shè)置2級缺氧池去除總氮，設(shè)置2級生化池去除COD、BOD5和氨氮。

①厭氧池：尺寸為1.2m×1.7m×2.5m，停留時間為2h。

②缺氧池：按照最低溫度10℃考慮，最小反硝化速率為0.023kgNO3--N/（kgMLSS·d），一級反硝化池和二級反硝化池尺寸均為2.0m×2.0m×2.5m，停留時間為8h。曝氣池MLSS為4000mg/L，MLVSS為2800mg/L。

③好氧池：污泥負荷為0.075kgBOD5/（kgMLSS·d），硝化速率為0.034kgNH3-N/（kgMLSS·d），一級硝化池尺寸為2.0m×2.0m×2.5m，二級硝化池尺寸為2.0m×2.0m×2.5m，停留時間為8h。設(shè)二級硝化池污水回流泵、沉淀池污泥回流泵各1臺。

3.3 深度處理

因廢水色度較高且難降解物質(zhì)較多，故考慮采用深度處理保障水質(zhì)達標(biāo)。將粉末活性炭投加至生化出水，加強對色度和COD的吸附去除。二沉池尺寸為2.0m×2.0m×2.5m，表面負荷為0.5m3/（m2·h），活性炭投加量為30mg/L。絮凝沉淀池尺寸為1.6m×1.6m×2.5m，表面負荷為0.78m3（/m2·h），PAC投加量為20mg/L，PAM投加量為2mg/L。

以上設(shè)備采用鋼制，其中預(yù)處理+厭氧池合建，厭氧、缺氧池合建，部分好氧池合建；另外一部分好氧池和2座沉淀池組合，這4個組合通過管道連接形成撬裝式設(shè)備處理滲坑染料廢水。

4、運行效果及經(jīng)濟分析

該項目自2018年5月進入調(diào)試運行階段，進水COD為180mg/L、BOD5為60mg/L；經(jīng)過Fenton氧化作用，COD為150mg/L，BOD5為100mg/L，B/C提升至0.67；經(jīng)過生化處理后，出水COD為50mg/L，二沉池中添加活性炭10mg/L，色度達到15倍以下，氨氮為0.5mg/L，總氮為11mg/L，硝基苯、氯苯、對-硝基氯苯未檢出，達到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。最終出水SS在10mg/L以下。4個月后，該滲坑廢水得到全部處理。該項目設(shè)計處理規(guī)模為2m3/h，實際日處理量為48m3/d，占地270m2，其中集裝箱式設(shè)備間占地96m2。總投資為200萬元，噸水投資為4萬元/m3。運行費用分析見表2。

5、結(jié)論

①染料滲坑廢水具有多點性、水量固定等特點，采用撬裝式設(shè)備可靈活移動，相比于固定處理設(shè)備造價低，還可根據(jù)水質(zhì)對工藝流程進行調(diào)整。

②相比于其他氧化工藝，F(xiàn)enton氧化更能有效地氧化硝基苯類化合物，且在廢水處理規(guī)模較小、處理場地小等情況下更具優(yōu)勢。

③采用Fenton氧化+厭氧+缺氧+好氧+活性炭吸附+絮凝沉淀組合工藝處理染料滲坑廢水可實現(xiàn)穩(wěn)定達標(biāo)排放。