关键词：污水处理厂；工业废水；冲击
随着我国经济的快速发展，绿色发展已经成为一个重要趋势，各级环保政策日益严格，社会各界也给予了环境保护前所未有的关注。目的就是保护生态环境，促进国民经济和环境生态的可持续发展。环保形势日益严峻，环保处理需求不断提升，对应的处理技术及设施也需要不断革新。工业废水组成复杂，污染严重，且常含有毒有害物质。目前，虽然企业排放的工业废水必须经预处理达标后才能进入城市管网，但由于企业偷排或事故排放，接纳高比例工业废水的城市污水厂仍然常常面临工业废水有毒有害污染物的冲击，给生物处理系统带来不利影响，威胁污水处理厂的正常运行。
一、概况
某污水厂投产运行设计规模为4×104m3/d，占地约2.67hm2，污水收集主干管长为47 km。污水厂采用改良Orbal氧化沟工艺，工艺流程见图。
污水厂管网收集的污水包括临近城区的生活污水和空港工业园区废水，其中工业废水量平均占污水厂总处理量的30%～45%。因此，该污水厂属于典型的接纳高比例工业废水的污水厂。其接纳的工业废水主要包括各类汽车、机械制造加工企业废水以及电池业制造废水等，所含的有毒有害物质主要为酸碱污染物、有毒有机物、重金属和氰化物等。
二、联动调控系统工作原理
管网监控系统在线监测工业废水有毒有害污染物冲击负荷，并将冲击负荷的大小和强度等信息传递到联动调控指令系统。联动调控指令系统分析冲击负荷信息，按照设定的调控规程向污水厂内控制系统发出动作指令并报警。
1、管网监控系统。抗工业废水冲击联动调控系统中的管网监控系统包括设置在污水收集管网上的工业废水有毒有害污染冲击负荷监测点以及监测点上的在线监测仪和无线数据远传设备。管网监控系统的技术核心为工业废水有毒有害污染冲击负荷监测指标的选取、监测点的布置和报警阈值的确定。
（1）监测指标的确定。监测指标的选取原则为:①能反映管网中有毒有害工业污染物的异常排放和浓度大小;②易于实现在线监测。污水厂管网所接纳的有毒有害工业污染物主要包括酸碱污染物、有毒有机物和重金属等，其化学组成非常复杂，在线监测单一污染物或各种有毒有机污染物并不现实。对污水厂污水收集区内的各企业废水和管网污水进行了多轮水质的逐时监测，发现管网污水的毒性表征指标BOD5/COD值、SOUR、EC与pH值和电导率的相关性良好。而研究表明，监测点2的pH值和电导率与工业园西区主要工业废水贡献企业的高碱度、高有毒有机物的排放明显相关;监测点3的pH值和电导率则与工业园主要工业废水贡献企业的酸性废水、重金属及有毒有机物的排放相关。因此，选取pH值和电导率作为城北污水厂管网监控系统对工业有毒有害污染物冲击负荷的在线监测指标。这两个指标既能反映管网中工业有毒有害污染物的异常排放，又易于实现在线监测和数据的及时传输。
（2）监测点的布置。污水厂污水收集区内的工业园区按位置和收集管网的布置特点可分为工业园西区和工业园东区，工业园西区是以长安汽车厂为主的碱性废水及有毒有机物的主要排放区;工业园东区则是以电池总厂为主的酸性和重金属工业废水的排放区。按照这一企业分布特点并结合管网布置，设置监测点2和3分别监控东西两区的有毒有害污染冲击负荷，考虑到酸碱废水的中和效应，在污水厂主干管上设置监测点1用于进厂污水总酸碱度的监测。各在线监测点的具体设置见表。
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（3）监测数据的传输。采用GPRS 无线传输模式，将监测信号通过无线网络上传至控制中心服务器。该数据传输方式的特点是监控范围广，不受现场布线的限制，只要有GPRS信号的地方即可传输采样信号。同时GPRS是通用分组无线业务，其网络特性在于点对点的传输中，减少了中间网络底层环节上不必要的开销，同时可在网络部分环节上增加控制，短信报警功能，可将在线监测仪器采样数据通过手机短信的形式通知到污水厂相关管理人员。
2、联动调控指令系统。联动调控指令系统指完成管网监控系统数据接收、分析并发出污水厂运行调控命令的相应软件及硬件系统。联动调控系统软件的核心为联动调控规程。联动调控规程建立在污水厂现场监测数据、运行经验和中试氧化沟抗各类工业废水冲击的试验数据分析的基础之上，主要包括在不同预警阈值、流量和持续时间下氧化沟抗工业毒性污染物冲击的操控动作流量、污泥回流比、曝气量、加药量等的调节以及解除警报、恢复氧化沟正常运行的条件。
三、工程效果分析
污水厂抗有毒有害污染物冲击的联动调控示范工程建成并运行至今，通过在线管网监控系统对非正常工业废水排放的实时捕捉和污水厂调控系统的联动调控，成功缓解了严重工业废水冲击负荷2 次、普通冲击负荷6 次，有效避免了污水厂因工业废水冲击造成活性污泥系统受损而引发的非正常排放事故。
将示范工程建成前后污水厂发生的两次碱性工业废水冲击事件作对比，来分析联动调控系统的运行效果，工业废水冲击事件中管网监控系统的在线监控数据和联动调控系统相应的调控指令。在凌晨1:00左右管网监控系统数据显示管网pH 值和电导率出现异常，系统开始发出预警;随着pH值的进一步增大，1:45后系统开始动作，氧化沟污泥回流比自动增加;3:00左右，由于冲击的持续，系统进一步动作，氧化沟转刷曝气量增加;5:45之后冲击仍然持续，厂外溢流井闸阀开始进行进水流量控制;8:45冲击基本结束，正常进水状况持续1.0h左右后系统发出指令，氧化沟结束了工况运行调节，恢复到正常运行状况。此次碱性冲击事件与联动调控系统未建的碱性冲击事件中污水厂平均进出水水质，并将其与无冲击、正常运行时污水厂的平均进出水水质进行了对比。
由表可以看出，污水厂在联动调控系统建成前，氧化沟无法自动应付高碱度工业废水的冲击，活性污泥系统受损后，出水浓度甚至比进水浓度还要高，表明活性污泥系统已经失去处理能力。而在调控系统建成运行后，同样遭受高碱度工业废水的冲击，氧化沟系统的出水水质与正常情况下相比，并无明显变化，表明联动调控系统抗工业废水冲击的及时有效性，能充分保障污水厂的安全运行。
结论
1、污水厂抗工业废水有毒有害污染物冲击的联动调控系统由管网监控系统、管网监控系统的技术核心为监测指标的选取，该指标必须能反映服务区内工业企业排水中有毒有害污染物浓度的变化并易于实现在线监测。
2、联动调控指令系统的核心是联动调控规程，其主要包括在不同预警阈值、流量和持续时间下污水厂抗毒性污染物冲击的各项操控动作以及解除警报、恢复正常运行的条件。
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论文作者:周志强 陈小军
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年22期
论文发表时间:2019/12/12
标签：工业废水论文; 污水论文; 管网论文; 在线论文; 污染物论文; 系统论文; 监控系统论文; 《工程管理前沿》2019年22期论文;