上海某汽車塑料零配件有限公司專業從事汽車塑料零配件的設計、制造及生產。在生產過程中排放涂裝廢水約85m3/d，處理出水指標需滿足上海市《污水排入城鎮下水道水質標準》(DB31/445—2009)，達標后納管排放。原廢水站建于2007年，采用傳統生化處理工藝，運行效果較差，處理設施大多損壞停用，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，2016年4月竣工驗收，至今出水效果良好，優于出水要求。
1、設計水量和水質
該公司共有三條涂裝生產線，每生產7天左右，停線12h。開線時連續不斷地產生前處理溢流水，停線時產生循環導槽廢水及前處理導槽廢水，兩股導槽廢水同時排放。前處理廢水(前處理溢流水和前處理導槽廢水)設計水量為75m3/d，循環導槽廢水設計水量為10m3/d，設計總水量為85m3/d。循環廢水內含有大量的漆渣及漆渣絮凝劑，有機污染物較多，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ＲO出水，較為潔凈，有機物濃度較低。具體進、出水水質見表1。
2、改造前存在的問題及分析
原處理工藝為循環廢水收集池+前處理廢水收集池+調節池+水解酸化池+兩級接觸氧化池+二沉池+污泥池+污泥脫水，對存在的問題分析如下:
①存在工藝缺陷。循環廢水收集池前設置8mm人工格柵，但細小顆粒漆渣可通過格柵進入收集池，因漆渣有粘性，一段時間后會聚集為大顆粒漆渣，堵塞泵體等設備，且不易被厭氧微生物水解，不利于后續好氧微生物的生長。二沉池沒有活性污泥回流措施，不能補充活性污泥至生化池。
②除鋼筋混凝土池體外，動力設備(如鼓風機、污泥脫水機、加藥系統等)大多已損壞，改造前廢水站已基本處于癱瘓狀態。
③自動化水平較低，存在一定的運行隱患，不能及時發現和處理突發問題。
④運行管理不到位，柵渣、二沉池污泥未能及時處理，設備維修不及時。
3、技術改造及調試運行
3.1 改造工藝路線
針對原廢水站存在的問題，本著節省投資成本，盡量利用原有廢水處理設施的原則，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處理單元，將調節池出水中微小漆渣顆粒及可絮凝物質去除，為后續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。采用手動及自動兩種方式控制運行。
3.2 主要處理單元
①循環廢水收集池(改造)。半地上式，鋼混結構，尺寸為5．52m×3．76m×4．00m，內設格柵池。停留時間為7．5d。由浮球液位計控制液位高低。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1套;潛污泵2臺，Q=10m3/h，H=150kPa，N=1．5kW，開式葉輪，帶可切割功能，鑄鐵材質;玻璃轉子流量計，口徑DN40，運行流量控制在0．5～1．8m3/h。
②前處理廢水收集池(改造)。全地下式，鋼混結構，尺寸為4．14m×2．76m×4．00m，內設格柵池。停留時間為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1套;潛污泵2臺，Q=8m3/h，H=120kPa，N=1．1kW，開式葉輪，鑄鐵材質;電磁流量計1套，口徑DN32，內襯材質F4，電極材質Ti，運行流量控制在3．2～4．0m3/h。
③調節池(改造)。全地下式，鋼混結構，尺寸為2．76m×2．64m×4．00m，停留時間為6．5h。均衡循環廢水與前處理廢水的水量及水質，并將廢水提升至混凝氣浮池。穿孔曝氣管;電纜浮球液位計1套;潛污泵2臺，Q=10m3/h，H=200kPa，N=2．2kW，半開式葉輪，鑄鐵材質;電磁流量計，口徑DN32，內襯材質F4，電極材質Ti，運行流量控制在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，加入適量的PAC及PAM，使可絮凝的漆渣物及懸浮物發生絮凝反應，在大量微小氣泡的作用下，密度比水小的物質上浮而去除，密度比水大的物質通過沉降去除。氣浮池1座，處理水量為3～5m3/h，CS材質+防腐。帶有PAC混凝及PAM絮凝反應池。氣浮池尺寸為3．5m×1．0m×2．5m，每個反應池尺寸為0．5m×0．5m×1．9m。氣浮加藥反應時間為4．8min，接觸區HＲT為5min，分離區HＲT為40min，出水回流比為30%。另外，配套攪拌機、溶氣罐、溶氣水泵、刮渣機、空壓機等，總功率為3．72kW。
⑤水解酸化池(改造)。半地下式鋼混結構，尺寸為5．52m×2．76m×4．00m，HＲT=13h，容積負荷≤1．6kgCOD/(m3•d)。1套推流攪拌裝置，n=980r/min，N=1．5kW，葉輪及導桿為不銹鋼材質，本體為鑄鐵材質。三角形出水堰1套，CS材質+防腐。150mm組合填料31m3，高密度聚乙烯材質。填料支架由10#槽鋼、12mm螺紋鋼組成。
⑥兩級接觸氧化池(改造)。半地下式，鋼混結構。一級接觸氧化池尺寸為5．52m×4．26m×4．00m，HＲT為19．5h，容積負荷為1．1kgBOD5/(m3填料•d)。二級接觸氧化池尺寸為2．76m×2．76m×4．00m，HＲT=6．3h，容積負荷為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，服務面積為0．3m2/套。UPVC曝氣管網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，鋼混結構，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，表面負荷為0．56m3/(m2•h)。二沉池設排泥泵，兼作污泥回流泵，補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。排泥泵為手動控制。管道排泥泵2臺(1用1備)，Q=25m3/h，H=150kPa，N=2．2kW，鑄鐵材質。導流筒直徑300mm，CS材質+防腐，三角形出水堰1套。
⑧污泥處理系統。污泥池1座，設在設備房內，全地上式鋼混結構，尺寸為3．76m×2．7m×1．0m。由于污泥池高度僅為1m且內為平底，不能起到污泥濃縮的作用，僅能暫存污泥。污泥經脫水后，壓濾液回流至調節池，二沉池排泥時，需注意不能將清水排進污泥池。設螺桿泵2臺(1用1備)，Q=2m3/h，H=600kPa，N=1．5kW，鑄鐵材質。電接點壓力表1塊，壓力為0～1．0MPa。液壓自動保壓板框壓濾機1套，過濾面積為20m2，N=1．5kW，濾板為增強聚丙烯材質。
⑨加藥系統。加藥裝置共4套:8%PAC、0．1%陰離子PAM、30%NaOH、15%尿素。帶加藥攪拌機的1m3加藥桶4套，桶體為PE材質，攪拌軸及槳葉為SS304襯塑材質，N=0．25kW。加藥計量泵4臺，Q=25L/h，壓力≥0．3MPa，N=0．025kW，投加NaOH泵頭為PVDF材質，其余3臺為PVC材質。
⑩鼓風機。羅茨鼓風機2臺(1用1備)，Q=3．68m3/min，ΔP=40kPa，N=5．5kW，鑄鐵材質。
3.3 調試運行
廢水站竣工后運行至今，各項出水指標均能滿足上海市納管排放要求。在工程調試階段，解決了阻礙通暢運行的各種問題。
①氣浮調試。首先進行氣浮池加藥小試，再依據小試結果，調整氣浮運行加藥量:將進水pH值從6～7調至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。當氣浮進水COD濃度為700～1000mg/L時，出水COD可降至200～450mg/L，氣浮對COD去除率＞55%，這說明氣浮對此類涂裝廢水具有較好的處理效果。當涂裝廢水COD≤1000mg/L時，可考慮經氣浮處理后直接納管排放。氣浮進水COD偶有超過1000mg/L的情況，為保障出水效果穩定，氣浮之后仍然進行生化反應。
②生化池調試。生化池調試主要在于菌種馴化、控制DO、均衡營養物質。因條件受限，以滿負荷生化池進行微生物馴化，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，一級及二級生物接觸氧化池分別均勻投加2．9t及1．0t污泥。水解酸化池進水COD及氨氮濃度分別為450、0．8mg/L，按厭氧微生物生長所需營養物質比例C∶N∶P=200∶5∶1計，水解酸化池中補充尿素8mg/L。隨后開啟鼓風機，將生物接觸氧化池DO控制在4～5mg/L，悶曝3d，實測DO平均值為4．3mg/L，悶曝后廢水顏色已由黑色逐漸轉變為淡黃色，好氧微生物長勢良好。水解酸化池不設曝氣，DO值維持在0．3mg/L左右。經檢測，當水解酸化池進水COD＜400mg/L時，二沉池出水COD＜60mg/L。二級接觸氧化池SV30為18%，污泥沉淀效果良好，二沉池出水較為清澈，正常運行時出水SS＜30mg/L。
③氣浮溶氣壓異常的處理。氣浮正常運行時溶氣罐壓力為0．35～0．5MPa，溶氣壓異常會影響氣浮的運行效果。調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，而氣浮進水pH值為6～7，釋放器受弱酸性水質的長期腐蝕，釋放孔徑擴大了1mm，導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，溶氣壓恢復正常。b．回流泵內部或回流泵的進水管路發生堵塞，清堵后可使溶氣壓恢復正常(0．45MPa)。為避免回流水泵及其進水管路堵塞，氣浮開機后，以清水運行30min，再逐漸加廢水至滿負荷運行，調節加藥量，再通過調節出水液位以確保進入清水區的水盡量清澈，沒有懸浮物，同時降低了溶氣釋放器被堵住的可能性。當氣浮溶氣壓超出最高警戒壓力值(0．6MPa)，達到0．7MPa，說明溶氣罐增壓及回流泵運行良好，但溶氣釋放器的微小孔徑被堵塞，此時將釋放器清堵即可。
④循環廢水提升泵的更換。循環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。這是因為循環廢水中許多細小漆渣可通過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，并加強現場管理，每天及時清理格柵池內的柵渣，可徹底消除循環廢水提升泵堵塞的隱患。選用液下泵，葉輪材質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，且進泥管路上安裝了6個彎頭，泵的入口阻力較大，經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，導致二沉池不能正常排泥，部分污泥發生厭氧分解而上浮，出水SS也高達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，將進泥管管路連接彎頭優化至3個。排泥泵更換后，效果良好。
⑥螺桿泵的維護。螺桿泵作為板框壓濾機的進泥泵，正常運行時進泥管壓力維持在0．6MPa左右，運行近四個月時，進泥管壓力下降至0．4MPa，且泵聲音異常，板框壓濾機進泥量減小。拆開泵體，發現螺桿泵的碳鋼轉子與橡膠定子均磨損嚴重，出現多處較深的溝痕，更換新的轉子及定子后，螺桿泵的使用恢復正常。螺桿泵需定期維檢。
⑦濾布的選型。調試初期板框壓濾機濾布選用腈綸濾布，運行3個月即發生堵塞且清洗無效。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狀，過濾精度一般，但過濾效率較高。調試結果表明，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個月更換一次。
⑧風機運行及降噪。風機的額定風量Q=3．68m3/min，額定風壓ΔP=40kPa，額定功率N=5．5kW，額定電流I=11．6A，實際運行中發現此風機的風量、風壓與本工程的正常運行需求相比均略小。當收集水池及調節池曝氣量閥門開大一點，接觸氧化池水面就沒有曝氣水花了，調節閥門使各池均有曝氣，風機的工作風壓在0．045MPa左右，超過了額定風壓(0．04MPa)。生物接觸氧化池有效水深為3．5m，管路風阻損失一般在0．8～1．2m，風壓為0．05MPa的風機更為合適，而風量也應考慮1．2的余量系數。
在各水池正常曝氣的情況下，風機三相工作電流為10～10．6A，均小于額定電流，說明此風機仍可以使用，不過產生的噪聲較大，風機1m處的噪聲為82～85dB。因風機設在值班房內，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的百葉窗式工業排風扇，制作成風機隔音罩，可使風機1m處噪聲降至65dB左右。
⑨預防冰凍。廢水站調試期間經歷了嚴冬，2016年1月24日上海地區出現嚴重冰凍，氣溫下降至－10℃。因廢水站各動力設備及管路并未采取保溫措施，導致當日部分UPVC材質的加藥管、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。此場冰凍增加了廢水站在調試期間的維護成本。一般情況下，上海冬季最低氣溫不會低于－5℃，若采取管路及設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。在冬季運行時，應積極關注氣溫變化，當有低溫或冰凍天氣預警時，應停止進水及運行，并將動力設備及管路積水及時排空，以避免因冰凍而損壞設備及管路。
3.4 運行效果
由于受設備更換維修、污泥處理系統維護、春節假期、冰凍維修等的影響，廢水站調試期經歷了4個月。雖然調試期較長，但大部分時間二沉池出水COD、NH3－N、SS、pH均達標。一方面因為該廢水站涂裝廢水經調節池混合后COD濃度降至700～1350mg/L，而原水氨氮及pH指標也均滿足出水要求，另一方面是由于氣浮池對廢水中殘留的漆渣及SS去除率較高，氣浮出水大多數情況下已達到上海市納管排放要求，再經水解酸化及接觸氧化反應后，廢水中污染物濃度進一步降低。從2016年4月廢水站正式運營至今，運行狀況良好，出水COD＜120mg/L，NH3－N＜6．5mg/L，SS＜80mg/L，pH=7～8．5，各項指標遠遠優于出水標準要求。各單元出水COD濃度變化見表2。
4、技術經濟分析
該廢水站改造工程不需要土建施工，僅需工藝設計、設備安裝及調試即可，工程量較小。工程建設總成本為36．67萬元，其中設備采購費為27．57萬元(更換及維修設備2．35萬元)，電控及材料費為5．13萬元，安裝及人工費等為3．97萬元。廢水站直接運行成本為1．90元/m3，其中藥劑費為1．56元/m3、電費為0．34元/m3。
5、結論
①該工程采用循環廢水收集池+前處理廢水收集池+調節池+混凝氣浮預處理+水解酸化池+兩級接觸氧化池+二沉池+污泥池+污泥脫水系統工藝處理涂裝廢水，出水水質優于上海市納管排放標準，效果良好。
②混凝氣浮池對循環廢水及涂裝廢水的預處理效果良好，可使COD去除率＞55%。若循環廢水及涂裝廢水的混合水COD濃度穩定在1000mg/L以下，可考慮經混凝氣浮處理后直接納管排放，既簡化了工藝流程，又節省了投資成本及運行管理成本。
③對于生產汽車塑料零配件產生的涂裝廢水，循環廢水池提升液下泵應選用開放式葉輪，并帶可切割功能，以免廢水中細小顆粒聚集成大顆粒堵塞泵體;板框壓濾機的濾布選擇丙綸750b型較合適，立式管道排泥泵的口徑不宜小于50mm。
④冰凍或低溫前應停止廢水站的運行，并及時排空動力設備及管路內的積水，以免因冰凍而損害設備及管路，造成不必要的經濟損失。（來源：億利首建生態科技有限公司，上海立昌環境工程股份有限公司）
