1前言
　　
　　隨著人類對環(huán)境資源開發(fā)利用活動的日益增加，大量含氮、磷的生活污水、工業(yè)廢水排放江河湖泊中，過度發(fā)展的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)和農(nóng)業(yè)化肥的大量使用，增加了水體營養(yǎng)化物質(zhì)的負(fù)荷，造成水體富營養(yǎng)化。從水體中藻類對氮、磷的需要關(guān)系看，對于內(nèi)陸水體，磷是水體營養(yǎng)化的主要限制因素，因此控制磷的濃度尤其重要。為控制水體富營養(yǎng)化，無論在國外還是國內(nèi)，污水處理后磷含量控制標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格。國內(nèi)船廠設(shè)置廠級污水處理站處理全廠污水的，全部直排附近水體，采用的工藝以降低污水的CODcr、BOD5為主，也有部分船廠污水處理站優(yōu)先考慮脫氮，但同時實現(xiàn)脫氮處磷的幾乎沒有，因此在今后新建或改擴(kuò)建船廠工程中，廠級污水處理站都要考慮生物或化學(xué)除磷，以控制出水中總磷濃度，限制磷的超量排放，船廠污水除磷技術(shù)的研究和應(yīng)用就具有重要的意義。
　　
　　2船廠污水來源及特征
　　
　　2.1船廠污水來源
　　
　　根據(jù)船廠(包括造船及修船)的生產(chǎn)工藝，船廠廢水、污水的種類及來源如下。
　　
　　(1)含油廢水
　　
　　主要來源于碼頭和船塢，在對船舶進(jìn)行機(jī)械加工、部件預(yù)舾裝、碼頭舾裝、試驗和試航時產(chǎn)生，產(chǎn)生點較分散，廢水中含油濃度較高，約200mg/L，需進(jìn)行油水預(yù)分離后排入廠區(qū)污水管網(wǎng)系統(tǒng)。
　　
　　(2)乳化液廢水
　　
　　船廠乳化液廢水主要來源于機(jī)加工車間，間歇排放，其主要污染因子為：pH、石油類、CODcr、SS、表面活性劑，需經(jīng)破乳后再經(jīng)油水預(yù)分離后排入廠區(qū)污水管網(wǎng)系統(tǒng)。
　　
　　(3)酸堿廢水
　　
　　電裝車間在蓄電池充電過程中會產(chǎn)生少量酸堿廢水，經(jīng)中和預(yù)處理后排入廠區(qū)污水管網(wǎng)系統(tǒng)。
　　
　　除此之外，還來源于修船廠機(jī)電綜合車間化學(xué)清洗及電工清洗除垢浸泡液、清洗劑沖洗水的排放。其中浸泡液中含酸(堿)液濃度較高約4~8%，每3~6個月排放一次t。清洗劑沖洗水中含酸(堿)濃度<0.5%，連續(xù)排放。這部分酸堿廢水中由于還含有少量油污和鐵屑，因此采用酸堿中和+混凝氣浮處理工藝。具體參見污水寶商城資料或http://www.dowater。。ｃｏｍ更多相關(guān)技術(shù)文檔。
　　
　　(4)一般性生產(chǎn)廢水
　　
　　來源于生產(chǎn)中的火工校正廢水、密封試驗廢水、沖洗水和冷卻塔排放水等。
　　
　　(5)生活污水
　　
　　來源于廠區(qū)食堂、浴室、公共廁所、辦公樓及生產(chǎn)輔助樓等日常排水。其主要污染因子為：CODcr、BOD5、SS、NH3-N、動植物油。對于生活污水除食堂污水需經(jīng)二級隔油預(yù)處理外，均可直接排入廠區(qū)污水管網(wǎng)系統(tǒng)。
　　
　　2.2船廠污水水量特征
　　
　　通過對上海外高橋造船有限公司水資源調(diào)研發(fā)現(xiàn)，廠區(qū)內(nèi)生活用水量約為用水總量的40%～50%，其余為生產(chǎn)用水。因此船廠污水以生活污水為主，約占污水排放總量的70%～80%，且排水時間相對比較集中，主要在中午前后(食堂污水)和下班后(洗浴污水)，以食堂污水和洗浴污水為主。生產(chǎn)廢水約占污水排放總量的20%～30%，以一般性生產(chǎn)廢水為主，且這部分水水質(zhì)較清潔。
　　
　　圖2上海某造船有限公司月平均用水量扇形圖
　　
　　2.3船廠污水水質(zhì)特征
　　
　　由于經(jīng)預(yù)處理后的生產(chǎn)廢水水質(zhì)一般要求達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)的三級標(biāo)準(zhǔn)，同時一般生產(chǎn)廢水污染物濃度較低，生活污水水量又很大，使混合后的船廠污水水質(zhì)類似于生活污水水質(zhì)，但各類污染物指標(biāo)略低于生活污水。
　　
　　表1船廠污水水質(zhì)與城市污水水質(zhì)對比表（單位：mg/L）
　　
　　水質(zhì)指標(biāo)船廠水質(zhì)參數(shù)城市生活污水水質(zhì)參數(shù)
　　
　　CODCr200～400250~450
　　
　　BOD5100～200150~250
　　
　　SS200～300200~300
　　
　　氨氮～3525~40
　　
　　動植物油30～40~40
　　
　　3.船廠污水處理工藝
　　
　　3.1船廠污水處理目標(biāo)
　　
　　我國現(xiàn)行的污水排放標(biāo)準(zhǔn)既有國家標(biāo)準(zhǔn)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)，又有部分省、市的地方標(biāo)準(zhǔn)，如上海、天津、廣東、遼寧等省市。這些標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定直接排放水體的總磷控制標(biāo)準(zhǔn)均在1.0mg/L以下，一級標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格，總磷控制標(biāo)準(zhǔn)在0.5mg/L以下。
　　
　　3.2船廠污水處理常用工藝
　　
　　船廠污水處理工藝一般也采用好氧生物處理工藝。常用的好氧生物處理工藝有SBR工藝、生物接觸氧化、生物接觸氧化A/O工藝等，三種工藝的對比詳見表2。
　　
　　表2船廠污水處理工藝比較
　　
　　比較項目SBR工藝生物接觸氧化生物接觸氧化A/O工藝
　　
　　水力負(fù)荷高高高
　　
　　耐沖擊負(fù)荷強一般一般
　　
　　水力停留時間短較短較短
　　
　　脫氮效果好一般好
　　
　　設(shè)備數(shù)量較少一般較多
　　
　　混合液回流不需要不需要需要
　　
　　污泥回流不需要不需要不需要
　　
　　污泥量多少少
　　
　　二沉池不需要需要需要
　　
　　占地面積少較少較少
　　
　　出水水質(zhì)好較好好
　　
　　運行情況較穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定
　　
　　運行管理較復(fù)雜方便方便
　　
　　基建投資一般一般一般
　　
　　適用條件中小水量中小水量中小水量
　　
　　以上三種工藝中SBR工藝屬于活性污泥法范疇，生物接觸氧化工藝和生物接觸氧化A/O工藝屬于生物膜法范疇。一般來說，生物膜法適用于污水量不是很大(一般小于5000m3/d)、有機(jī)污染物濃度較低的場合，而活性污泥法適用于大污水量(一般大于5000m3/d)的場合。同時，生物膜法較活性污泥法具有處理負(fù)荷高、出水水質(zhì)穩(wěn)定、占地小、投資省、不需污泥回流等特點。
　　
　　4除磷技術(shù)
　　
　　污水中的磷主要來源于各種洗滌劑、化肥、工業(yè)原料以及人體的排泄物，一般生活污水的含磷量在10mg/L左右，約70%為可溶性鹽，主要以正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機(jī)磷的形式存在，其中后兩者占總磷量的70%。除磷工藝目的都是將可溶性磷轉(zhuǎn)化為懸浮性磷，以便將其滯留。即利用磷的循環(huán)轉(zhuǎn)化過程，利用細(xì)胞合成，將磷吸收到污泥細(xì)胞中或使污水中的磷轉(zhuǎn)化為不溶性的磷酸鹽沉淀，前者稱為生物除磷，后者稱為化學(xué)除磷。
　　
　　4.1生物除磷技術(shù)
　　
　　4.1.1機(jī)理
　　
　　在普通污水二級處理中約10%~30%的磷通過同化作用去除，但如果要達(dá)到較高的除磷效果，所需去除的磷一般要超過微生物細(xì)胞合成和維持的需要量。研究發(fā)現(xiàn)，活性污泥在厭氧——好氧交替變換過程中，只有聚磷菌大量繁殖。聚磷菌雖然是好氧菌，但競爭能力差，生長較慢，不過卻能在細(xì)胞內(nèi)貯存β羥基丁酸和聚磷酸鹽。聚磷菌在厭氧條件狀態(tài)下吸收低分子有機(jī)物(如脂肪酸)，同時將貯存在細(xì)胞中的聚磷酸鹽中的磷被水解釋放出來，并提供生物生命活動所需的能量，而在隨后的好氧狀態(tài)下，聚磷菌有氧呼吸，所吸收的有機(jī)物被氧化分解并產(chǎn)生能量，微生物從污水中攝取磷，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其細(xì)胞合成釋磷量，將磷以聚合磷酸鹽的形式貯存在體內(nèi)，形成高含磷量的活性污泥，通過排出剩余污泥達(dá)到除磷效果。
　　
　　4.1.2影響因素
　　
　　4.1.2.1溫度
　　
　　生物除磷溫度宜大于10℃，聚磷菌在低溫時生長緩慢，但影響較小。
　　
　　4.1.2.2pH
　　
　　生物除磷系統(tǒng)合適的pH范圍與常規(guī)生物處理相同，但在pH較高的處理系統(tǒng)中，會出現(xiàn)沉積的灰白色的磷酸鈣，它結(jié)構(gòu)緊密，質(zhì)地堅硬，極易堵塞管道，影響污水處理系統(tǒng)的正常運行。
　　
　　4.1.2.3碳源的數(shù)量和性質(zhì)
　　
　　有機(jī)物濃度越高，污泥放磷越早越快。這是由于有機(jī)物濃度高誘發(fā)了反硝化作用，并迅速耗去硝酸鹽。其次可為發(fā)酵產(chǎn)酸菌提供足夠的養(yǎng)料，從而為聚磷菌提供放磷所需的溶解性有機(jī)物。要使生物除磷工藝出水磷濃度小于1mg/L，通常進(jìn)水總BOD5與總磷之比必須在20~30。對于生物除磷工藝，一般要求污水中BOD5與總磷之比大于17。
　　
　　污水中的大分子有機(jī)物必須先在發(fā)酵產(chǎn)酸菌的作用下轉(zhuǎn)化為小分子的發(fā)酵產(chǎn)物后才能被聚磷菌吸收利用并誘導(dǎo)放磷，甲酸、乙酸、丙酸、甲醇、乙醇、檸檬酸、葡萄糖、乳酸等都是易被聚磷菌利用的有機(jī)物。
　　
　　4.1.2.3溶解氧
　　
　　生物除磷的厭氧環(huán)境要求既沒有溶解氧也沒有硝態(tài)氮。因為微生物的好氧呼吸會消耗一部分可生物降解的有機(jī)氮，使產(chǎn)酸菌可利用的基質(zhì)減少，聚磷菌所需的溶解性可快速生物降解的有機(jī)質(zhì)大大減少。實際中應(yīng)控制溶解氧濃度小于0.2mg/L。
　　
　　硝酸鹽和亞硝酸鹽的影響與溶解氧相似，厭氧區(qū)中如存在硝酸鹽和亞硝酸鹽時，反硝化細(xì)菌以它們?yōu)閦ui終電子受體而氧化有機(jī)質(zhì)，使厭氧區(qū)中厭氧發(fā)酵受到抑制而不產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸。
　　
　　4.1.2.4泥齡
　　
　　生物處理系統(tǒng)，大部分磷是通過排泥去除的，因為生物污泥含磷量一定時，污泥排放的越多系統(tǒng)去除的磷就越多。
　　
　　4.1.3典型的生物除磷工藝
　　
　　4.1.3.1A/O(厭氧/好氧)工藝
　　
　　A/O(厭氧/好氧)法工藝中，先使污水進(jìn)入A/O法的A段，使其處于厭氧環(huán)境中，這類微生物便吸收污水中的乙酸、甲酸及乙醇等極易生物降,解的有機(jī)物質(zhì)，貯存在體內(nèi)作為營養(yǎng)源，同時積存于體內(nèi)的多聚磷酸鹽就會分解成可溶性的單磷酸鹽并釋放到水體中去，從而達(dá)到將體內(nèi)磷充分排出的目的。按工藝流程污水接著進(jìn)入A/O法的O段(pH應(yīng)控制在7～8之間)，微生物處于好氧環(huán)境，此時微生物將體內(nèi)貯存的有機(jī)物氧化分解，同時吸收污水中大量可溶性磷酸鹽，并在體內(nèi)合成多聚磷酸鹽而積累起來。隨后，挾帶大量體內(nèi)富含磷的微生物菌膠團(tuán)(俗稱活性污泥)的污水進(jìn)入二沉池沉降下來，在這些微生物還沒來得及分解釋放磷時，池底的含磷污泥一部分就以剩余污泥的形式排出，另一部分則回流至A段處于厭氧環(huán)境中，重新進(jìn)入新一輪的放磷與聚磷循環(huán)過程。澄清的出水可獲得良好的除磷效果。
　　
　　A/O法除磷工藝流程簡單，不需要投加化學(xué)藥品，建設(shè)費用和運行費用均較低。存在的問題是除磷效果決定于剩余污泥排放量，在二沉池中還難免有磷的釋放。該工藝在進(jìn)水中磷與BOD之比很低的情況下能取得很好的處理效果。當(dāng)進(jìn)水中磷與BOD之比較高時，由于BOD負(fù)荷較低，剩余污泥量較少，因而較難以達(dá)到穩(wěn)定的運行效果。用該工藝處理污水時磷的去除率在75%左右，出水含磷約lmg/L或略低，較難進(jìn)一步提高。
　　
　　4.1.3.2A2/O工藝
　　
　　增加了缺氧處理階段將除磷與脫氮相結(jié)合，使該工藝具有同時生物脫氮除磷的功能，節(jié)省了脫氮對碳源的需要。因此，A2/O法比A/O(厭氧/好氧)法具有更好的實用性。
　　
　　在典型A2/O工藝的基礎(chǔ)上實際應(yīng)用中還有許多變形和改進(jìn)，主要為增加反應(yīng)池級數(shù)，強化處理效果，或改變混合液回流方式或改變系統(tǒng)進(jìn)水方式減小硝酸鹽對厭氧池中磷釋放的影響。
　　
　　運用同時脫氮除磷工藝需注意：脫氮和除磷是相互影響的，脫氮要求較低負(fù)荷和較長泥齡，除磷卻正好相反，而且回流污泥中過高的硝酸鹽濃度對除磷有較大影響，因此反應(yīng)池各段池容、污泥齡及水力停留時間應(yīng)根據(jù)氮、磷排放標(biāo)準(zhǔn)尋找平衡點。
　　
　　4.1.3.3SBR工藝
　　
　　由于SBR工藝是出于非連續(xù)操作過程，池中的有機(jī)物濃度隨時間變化，活性污泥出于一種交替的吸附、吸收和生物降解過程，因此可通過改變工藝的工作方式，如攪拌混合、曝氣等創(chuàng)造厭(缺)氧、好氧的狀態(tài)，按脫氮除磷工藝要求實現(xiàn)去除污染物的目的。運行時間和溶解氧是S-B-R取得良好脫氮除磷效果的兩個重要參數(shù)。
　　
　　4.2化學(xué)除磷技術(shù)
　　
　　4.2.1機(jī)理
　　
　　化學(xué)除磷就是向污水中投加藥劑，與磷反應(yīng)形成不溶性磷酸鹽，然后通過固液分離將磷去除。
　　
　　常用的化學(xué)除磷藥劑有石灰和金屬鹽(包括鋁鹽和鐵鹽)。zui常用的是石灰Ca(OH)2、硫酸鋁Al2(SO4).18H2O、堿式氯化鋁PAC、三氯化鐵FeCl3、硫酸鐵Fe2(SO4)3等。化學(xué)除磷過程中因不同金屬磷酸鹽的溶解度和pH值可能形成多種沉淀物。
　　
　　4.2.2化學(xué)除磷技術(shù)
　　
　　4.2.2.1投加石灰除磷
　　
　　石灰首先與水中堿度發(fā)生反應(yīng)形成碳酸鈣沉淀，然后過量的鈣離子才能與磷酸鹽反應(yīng)生成羥基磷灰石沉淀。通常所需石灰量主要取決于污水堿度，而不是污水中磷酸鹽含量。
　　
　　4.2.2.2投加金屬鹽除磷
　　
　　(1)投加鋁鹽
　　
　　鋁離子與正磷酸離子結(jié)合，形成難溶的*，當(dāng)使用硫酸鋁時，還會形成*絮凝體，污水中的膠體粒子被絮凝體吸附去除，使用鋁鹽后混合液的pH值對除磷效果有較大影響。
　　
　　(2)投加鐵鹽除磷
　　
　　三價鐵離子與磷的反應(yīng)和鋁離子相似，生成物是磷酸鐵和氫氧化鐵。二價鐵離子與磷的反應(yīng)則要復(fù)雜些，必須對二價鐵離子加以氧化。
　　
　　(3)金屬鹽的投加點
　　
　　金屬鹽的投加點比較靈活，可以加在初沉池前、生化池內(nèi)及二沉池前，也可以將化學(xué)除磷系統(tǒng)與生物處理系統(tǒng)分開，以二沉池出水為原水投加金屬鹽進(jìn)行混凝過濾。金屬鹽的投加點取決于出水總磷含量要求。出水總磷要求在1mg/L時，在一級和二級處理系統(tǒng)中投加即可達(dá)到目的，由于二級處理出水中呈懸浮物的含磷量也占了相當(dāng)大的比例，因此需增設(shè)出水過濾設(shè)施。
　　
　　(4)金屬鹽的投加量
　　
　　金屬鹽的選擇主要依據(jù)處理性能和處理費用，因從污泥產(chǎn)生量、堿度消耗量、運行操作復(fù)雜程度、腐蝕性等多方面綜合分析選定。與氯化鐵相比，鋁鹽在價格、安全性和腐蝕性等方面優(yōu)勢，但其產(chǎn)生的污泥較難處理。
　　
　　金屬鹽的投加量主要取決于進(jìn)水總磷含量、期望的除磷率，一般進(jìn)水總磷含量不是恒定的，為了保持出水總磷含量始終滿足排放要求，投加量必須隨進(jìn)水總磷含量進(jìn)行調(diào)整，為了滿足峰值條件下能提供足夠的金屬離子含量，實際投加量按高于平均含量考慮。
　　
　　5船廠污水除磷工藝
　　
　　5.1生物除磷和化學(xué)除磷比較
　　
　　生物除磷工藝流程簡單，不需要投加化學(xué)藥品，建設(shè)費用和運行費用較低。存在的問題是除磷效果決定于剩余污泥排放量，在二沉池中難免還有磷的釋放。在進(jìn)水中磷與BOD5之比很低的情況下能取得很好的處理效果。用該工藝處理污水時磷的去除率在75%左右，出水含磷約lmg/L或略低(0.8mg/L)，很難進(jìn)一步提高。
　　
　　化學(xué)除磷效率較高，操作簡單，結(jié)果穩(wěn)定，不會重新放磷而導(dǎo)致二次污染，當(dāng)進(jìn)水濃度較大或有一定波動時，仍有較好的除磷效果。要求出水TP濃度越低，所需投加的藥劑量也越多，金屬鹽的投加量需通過試驗確定?；瘜W(xué)藥劑投加所產(chǎn)生的磷酸鹽沉淀和其他化學(xué)沉淀物，會增加污水處理廠的剩余污泥量，從而導(dǎo)致污水處理成本的增高。
　　
　　5.2船廠污水處理除磷工藝選擇
　　
　　目前船廠污水采用的處理工藝中SBR工藝和A2/O工藝已具有同步脫氮除磷功能，生物接觸氧化及A/O工藝生物除磷效果有限，從上海外高橋造船有限公司廠級污水處理站(采用生物接觸氧化法)的實際運行情況看，其處理出水的總磷尚不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
　　
　　船廠污水的處理目標(biāo)不僅為懸浮物和COD的去除，還要求脫氮除磷，滿足氨氮、總氮和總磷達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。在采用同步脫氮除磷工藝時，生物除磷和脫氮之間在碳源、泥齡等方面存在著矛盾，且硝酸鹽的存在對生物除磷工藝有一定的影響，生物除磷和生物脫氮很難同時達(dá)到的效果。由于脫氮一般只能靠生物去除，加之船廠污水濃度較低、有機(jī)碳源較少，而除磷工藝既可以采用生物除磷，也可以采用化學(xué)除磷，因此在確定時應(yīng)優(yōu)先考慮船廠污水的脫氮要求。在保證脫氮效果的前提下，考慮除磷，使得出水中的TN和TP同時達(dá)到要求。
　　
　　船廠污水處理可以采用生化除磷法也可采用化學(xué)除磷法。新建工程，宜采用帶生化除磷效果的污水處理工藝，改、擴(kuò)建工程則可在原有構(gòu)筑物基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝改造或直接增加化學(xué)除磷設(shè)施。如需達(dá)到更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，可在生化除磷的基礎(chǔ)上輔助化學(xué)除磷。化學(xué)除磷與生物除磷技術(shù)相結(jié)合已是當(dāng)今除磷技術(shù)的發(fā)展趨勢，充分利用生物除磷費用低、化學(xué)除磷出水磷濃度低且比較穩(wěn)定的優(yōu)點，對一些已建成的船廠污水處理廠，在生物處理的基礎(chǔ)上增加化學(xué)除磷，可大大提高出水水質(zhì)。由于石灰法除磷主要用于要求出水磷含量在0.1mg/L左右的情形，且該工藝比較復(fù)雜，石灰泥產(chǎn)量很大，與其它常規(guī)污水除磷工藝相比缺乏經(jīng)濟(jì)性。船廠化學(xué)除磷建議使用投加金屬鹽。對于有中水回用需求的船廠，可以在后續(xù)的深度處理過程中投加復(fù)合絮凝劑除磷。以上海外高橋造船廠為例，該廠污水處理采用生物接觸氧化法，二級處理出水作為中水水源進(jìn)行混凝沉淀+過濾深度處理回用綠化、沖洗、沖廁，中水進(jìn)水中總磷含量約0.76mg/L，絮凝藥劑采用PAC+PAM，中水出水總磷含量處理效率穩(wěn)定在50%左右，總磷含量在0.36mg/L左右，詳見下表3)，可滿足總磷(0.50mg/L)相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)。
　　
　　表3上海外高橋造船有限公司中水回用工程進(jìn)、出水總磷含量(連續(xù)六天測定)
　　
　　氣溫：28~30℃，進(jìn)水量30m3/h
　　
　　時間進(jìn)水出水
　　
　　*天0.760.38
　　
　　第二天0.800.39
　　
　　第三天0.730.35
　　
　　第四天0.790.36
　　
　　第五天0.770.32
　　
　　第六天0.760.33
　　
　　單位：mg/L
　　
　　6結(jié)論
　　
　　確定時應(yīng)優(yōu)先考慮船廠污水的脫氮要求，除磷工藝宜選擇帶生物除磷功能的處理工藝，需達(dá)到更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，可在生化除磷的基礎(chǔ)上輔助化學(xué)除磷，化學(xué)除磷藥劑宜選擇鋁鹽，有利于利用其吸附能力，對于有中水回用需求的船廠，可將化學(xué)除磷與后續(xù)的深度處理相結(jié)合。