武 晨，于 明，李 論，曹曉兵，王志國，高丙山

（北京北華中清環(huán)境工程技術(shù)有限公司，北京100025）

印染工業(yè)園區(qū)污水處理廠升級改造技術(shù)探討

武 晨，于 明，李 論，曹曉兵，王志國，高丙山

（北京北華中清環(huán)境工程技術(shù)有限公司，北京100025）

目前國內(nèi)部分工業(yè)園區(qū)污水處理廠及混有大量工業(yè)污水的市政污水處理廠存在排水水質(zhì)的COD、氨氮或TN超標(biāo)現(xiàn)象，這些污水處理廠急需升級改造。針對浙江某印染工業(yè)園區(qū)污水處理廠，在分析污水處理廠現(xiàn)狀及排水特性的基礎(chǔ)上，對不同問題提出相應(yīng)的解決方案。本方案將原工藝生化段A／O工藝改造為分段進(jìn)水多級A／O工藝和流化床生物膜工藝，以改善排水TN和氨氮指標(biāo)；深度處理增加臭氧催化氧化工藝，以降低排水COD指標(biāo)。以實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)分析了升級后的工藝路線的技術(shù)特點(diǎn)。

工業(yè)園區(qū)；污水處理廠；技術(shù)升級；分段進(jìn)水；多級A／O；深度處理

中國經(jīng)濟(jì)在過去的十幾年高速發(fā)展，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化步伐加快。特別是 “十五”到 “十二五”期間，全國各地大力建設(shè)工業(yè)園區(qū)進(jìn)行招商引資，并以政策引導(dǎo)當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有制造企業(yè) “出城入園”，實(shí)行對工業(yè)企業(yè)集中管理及工業(yè)污染物集中處理，對發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)及保護(hù)生態(tài)環(huán)境都起到積極作用［1］。各工業(yè)園區(qū)在建設(shè)時(shí)同步建造相應(yīng)規(guī)模的污水處理廠。但是由于進(jìn)駐企業(yè)類型多樣、進(jìn)水水質(zhì)變化較大、環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的提高等因素［2］，很多工業(yè)園區(qū)污水處理廠存在出水達(dá)不到《GB18918－2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)的問題。另外，在很多經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)難以實(shí)現(xiàn)全部工業(yè)企業(yè) “出城入園”，各工業(yè)企業(yè)的污水經(jīng)初步處理后排入市政管網(wǎng)從而進(jìn)入市政污水處理廠［3］，也造成市政污水處理廠的排水難以達(dá)到 《GB 18918－2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)。

以上兩類污水處理廠均急需升級改造，以滿足環(huán)保要求、使排水達(dá)標(biāo)排放。

1 工業(yè)園區(qū)及市政污水處理廠概況

“十五”期間及以前建設(shè)的工業(yè)園區(qū)以招商引資為目的，多分布在沿海地區(qū)，入駐企業(yè)多為精細(xì)化工類企業(yè)［4］?！笆晃濉敝螅搜睾Ｆ髽I(yè)內(nèi)遷因素之外，出于發(fā)展經(jīng)濟(jì)與環(huán)境保護(hù)的需要，內(nèi)地遍地開花式地建設(shè)了種類繁多的工業(yè)園，如石化工業(yè)園、煤化工園、氯堿工業(yè)園、精細(xì)化工園、皮革園、電鍍園、紡織印染園、造紙園等［1］。工業(yè)園區(qū)入駐企業(yè)排放的污水經(jīng)企業(yè)內(nèi)部污水處理廠初步處理到《CJ343－2010污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》或當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門規(guī)定“納管”標(biāo)準(zhǔn)后排到下游園區(qū)污水處理廠，園區(qū)污水處理廠進(jìn)一步將污水處理達(dá)到《GB 18918－2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)后外排環(huán)境水體。

園區(qū)污水處理廠接納的污水80%以上為工業(yè)污水，管網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的生活污水一般不足20%，其主體工藝流程多為 “水解酸化＋氧化溝＋BAF＋過濾”或“水解酸化＋A／O生化＋BAF＋過濾”，少數(shù)為“水解酸化＋CASS＋BAF＋過濾”工藝［5］。

隨著工業(yè)化步伐的加快，各地未 “出城入園”的分散工業(yè)企業(yè)數(shù)量增多，這些企業(yè)排放的污水經(jīng)企業(yè)內(nèi)部污水處理廠初步處理到《CJ343－2010污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》后排入市政管網(wǎng)，使得下游市政污水處理廠接納的工業(yè)污水?dāng)?shù)量大增，有的達(dá)到50%以上，甚至達(dá)到70%以上［6］。市政污水處理廠主體工藝流程多為 “氧化溝＋BAF＋過濾”或“A2／O生化＋BAF＋過濾”，少數(shù)為“CASS＋BAF＋過濾”。

當(dāng)前很多工業(yè)園區(qū)污水處理廠和市政污水處理廠或多或少存在以下共性問題：

（1）進(jìn)水水質(zhì)惡化

工業(yè)園區(qū)入駐企業(yè)的變化，如規(guī)劃的石化工業(yè)園實(shí)際入駐了氯堿企業(yè)、紡織工業(yè)園入駐了制藥染料等精細(xì)化工企業(yè)，及排污監(jiān)管漏洞等情況使得園區(qū)污水處理廠綜合進(jìn)水水質(zhì)惡化。市政污水處理廠由于大量工業(yè)污水的排入 （有的達(dá)到50%以上，甚至達(dá)到70%以上工業(yè)污水占比），其進(jìn)水遠(yuǎn)比單純的生活污水更難以處理［5］。

進(jìn)水水質(zhì)惡化主要表現(xiàn)為：

①含鹽量急劇升高。一般污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)水TDS≤5000mg／L，而實(shí)際進(jìn)水TDS遠(yuǎn)大于5000mg／L，甚者達(dá)到10000mg／L以上。使得園區(qū)或市政污水處理廠的生化系統(tǒng)處理負(fù)荷大大降低；

②COD更難以降解。由于工業(yè)污水經(jīng)上游企業(yè)內(nèi)部污水廠處理后，其B／C只有0.1～0.2，加之工業(yè)污水中含有大量氯苯類、氯酚類、氯乙稀類、甲苯類、苯酚類、硝基苯類、苯胺類等有毒有害物質(zhì)，使得下游園區(qū)或市政污水處理廠更難將COD降解到直排環(huán)境水體的標(biāo)準(zhǔn)。

（2）排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高

自 “十二五”開始，各地政府延續(xù) “強(qiáng)化污染物減排和治理”的政策，進(jìn)一步提高各工業(yè)園與市政污水處理廠的排水環(huán)保要求［6］，將排水標(biāo)準(zhǔn)提高到《GB18918－2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)。一級A標(biāo)準(zhǔn)在一級B標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高了COD、BOD5、氨氮、總氮、SS等指標(biāo)的要求。

在一級B標(biāo)準(zhǔn)的要求下，已有部分工業(yè)園與市政污水處理廠難以達(dá)標(biāo)，當(dāng)環(huán)保要求提高到一級A標(biāo)準(zhǔn)后，排水不達(dá)標(biāo)的污水處理廠數(shù)量大增。

2 排水水質(zhì)普遍超標(biāo)及相應(yīng)的對策

排水超標(biāo)的工業(yè)園與市政污水處理廠，其主要存在以下一項(xiàng)或幾項(xiàng)問題：

（1）出水COD超標(biāo)：排水COD一般在60～80mg／L，BOD5一般在5～8mg／L，基本不具備生化性。

分析結(jié)果顯示排水COD中具體物質(zhì)有：1，2－二氯乙烷、甲醛、氯仿、氯苯類、氯酚類、氯乙稀類、甲苯類、苯酚類、硝基苯類、苯胺類、臨苯二甲酸二正丁基酯、鄰苯二甲酸 （2－乙基己基）酯等30多項(xiàng)有機(jī)污染物，單項(xiàng)污染物濃度在10～100μg／L［6］。單項(xiàng)污染物濃度基本滿足《GB18918－2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)要求。

針對污水處理廠排水COD超標(biāo)的問題，建議采用臭氧催化氧化技術(shù)進(jìn)一步降低出水中的COD值，使之達(dá)標(biāo)排放。

（2）出水氨氮超標(biāo)：排水氨氮一般在5～15mg／L。

分析出水氨氮超標(biāo)的原因有兩方面：一是上游進(jìn)水氨氮濃度提高，《CJ343－2010污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》限值氨氮值≤45mg／L，但上游工業(yè)企業(yè)有超標(biāo)排放現(xiàn)象；二是由于進(jìn)水TDS急劇升高后導(dǎo)致污水處理廠生化系統(tǒng)負(fù)荷大大降低，氨氮硝化能力減弱。

針對污水處理廠排水氨氮超標(biāo)的問題，建議采用流化床生物膜（MBBR）技術(shù)強(qiáng)化好氧生化段的硝化功能，進(jìn)一步降低出水中的氨氮值，使之達(dá)標(biāo)排放。

（3）出水總氮超標(biāo)：排水總氮一般在15～30mg／L。

分析出水總氮超標(biāo)的原因有三方面：一是上游進(jìn)水總氮濃度提高，《CJ343－2010污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》限值總氮值≤70mg／L，但上游工業(yè)企業(yè)有超標(biāo)排放現(xiàn)象；二是進(jìn)水BOD5不充足或是污水處理廠設(shè)計(jì)的工藝難以充分利用來水中的BOD5，導(dǎo)致反硝化碳源不足；三是由于來水TDS急劇升高后導(dǎo)致污水處理廠生化系統(tǒng)負(fù)荷大大降低，總氮反硝化能力減弱。

針對污水處理廠排水總氮超標(biāo)的問題，建議采用分段進(jìn)水技術(shù)來實(shí)現(xiàn)多級A／O功能，使缺氧生化段能最大限度地利用來水中的BOD5，強(qiáng)化缺氧生化段的反硝化能力，進(jìn)一步降低出水中的總氮值，使之達(dá)標(biāo)排放。

3 某印染園區(qū)污水處理廠升級改造工程實(shí)例分析

浙江某印染工業(yè)園區(qū)污水處理廠具有典型的代表性：園區(qū)內(nèi)上游企業(yè)以印染企業(yè)為主，同時(shí)有多家農(nóng)藥與醫(yī)藥企業(yè)及一家氯堿化工廠，排放標(biāo)準(zhǔn)從《GB 18918－2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級B提高到一級A，污水處理廠排水COD、氨氮、總氮均超標(biāo)，需要進(jìn)行升級改造。

3.1 浙江某印染園區(qū)污水處理廠現(xiàn)狀

（1）處理規(guī)模

設(shè)計(jì)處理規(guī)模：30000m3／d；實(shí)際處理水量：25000～28000m3／d。

（2）進(jìn)水水質(zhì)

工業(yè)污水占80%左右，生活污水占20%左右，進(jìn)水水質(zhì)見表1。

表1 某印染園區(qū)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)

（3）設(shè)計(jì)工藝流程

主體工藝流程為：水解酸化－A／O生化－混凝沉淀－BAF－過濾，詳細(xì)工藝流程見圖1。（4）生化單元設(shè)計(jì)參數(shù)（表2）（5）排水水質(zhì)（表3）

3.2 浙江某印染園區(qū)污水處理廠問題分析

（1）排水COD、氨氮、總氮指標(biāo)超標(biāo)。

（2）進(jìn)水可生化性較差：B／C約為0.27，且80%的工業(yè)污水是經(jīng)過上游企業(yè)內(nèi)部污水處理廠生化／物化處理過的，含有大量難以降解的有機(jī)污染物。因此綜合來水經(jīng)過生化／物化處理后的出水COD難以達(dá)標(biāo)。

表2 某印染園區(qū)污水處理廠改造前生化單元設(shè)計(jì)參數(shù)

表3 某印染園區(qū)污水處理廠改造前排水水質(zhì)

（3）進(jìn)水營養(yǎng)失衡：BOD5／TN約為2.0，總體碳源不足，反硝化難以徹底，排水總氮超標(biāo)。

（4）好氧生化單元負(fù)荷較高：COD負(fù)荷約為0.75kg／m3·d，氨氮負(fù)荷約為0.09kg／m3·d，綜合負(fù)荷較高，導(dǎo)致冬季水溫低時(shí)硝化不徹底、排水氨氮超標(biāo)。

3.3 浙江某印染園區(qū)污水處理廠改造方案

3.3.1 該印染園區(qū)污水處理廠改造思路

（1）多級A／O工藝改造：好氧O池劃分為3格、改造成O／A／O三個(gè)功能區(qū)，這樣將原來的“A／O”工藝改造成A／O／A／O“兩級A／O工藝”，取消硝化液回流；

（2）分段進(jìn)水改造：將進(jìn)水中的生活污水單獨(dú)分離，直接進(jìn)入 “兩級A／O工藝”中的第二段A池，充分利用生活污水中的BOD碳源進(jìn)行總氮的反硝化；

（3）外加碳源：由于碳源總量不足，在 “兩級A／O工藝”中的第二段A池中補(bǔ)充投加碳源，使反硝化充分進(jìn)行；

（4）好氧流化床改造：在O池投加懸浮生物填料，形成高負(fù)荷的流化床生物膜工藝（MBBR工藝），提高氨氮硝化功能；

（5）臭氧催化氧化改造：在BAF濾池前段增加臭氧催化氧化反應(yīng)單元，利用高級氧化工藝將污水中的難降解有機(jī)物徹底氧化分解或轉(zhuǎn)化成后續(xù)BAF能分解的BOD類物質(zhì)，從而確保排水COD達(dá)標(biāo)。

3.3.2 該印染園區(qū)污水處理廠改造工藝流程（圖2）

3.3.3 該印染園區(qū)污水處理廠改造單元工藝參數(shù)（表4）

表4 某印染園區(qū)污水處理廠改造單元設(shè)計(jì)參數(shù)

3.4 浙江某印染園區(qū)污水處理廠改造效果

2014年5月，該印染園區(qū)污水處理廠經(jīng)過以上技術(shù)改造后，出水水質(zhì)全面達(dá)標(biāo) （表5）。

2014年6月—2015年1月半年多時(shí)間內(nèi)，該印染園區(qū)污水廠運(yùn)行數(shù)據(jù)如圖3、圖4、圖5所示。

進(jìn)水COD在250～500mg／L波動(dòng)，平均值約390mg／L，排水COD在35～47mg／L波動(dòng)，平均值約42mg／L，排水COD全部達(dá)到《GB18918－2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)。

表5 某印染園區(qū)污水處理廠改造后出水平均水質(zhì)

進(jìn)水氨氮在15～45mg／L波動(dòng)，平均值約35mg／L，排水氨氮在0～3mg／L波動(dòng)，平均值約2.2mg／L，排水氨氮全部達(dá)到《GB18918－2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)。

進(jìn)水總氮在40～70mg／L波動(dòng)，平均值約52mg／L，排水總氮在7～13mg／L波動(dòng)，平均值約10mg／L，排水總氮全部達(dá)到《GB18918－2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 浙江某印染園區(qū)污水處理廠改造工程經(jīng)濟(jì)分析

3.5.1 工程總投資

該印染園區(qū)污水處理廠2014年改造工程總投資約1850萬元人民幣，其中池體與廠房等土建投資260萬元，設(shè)備材料投資1590萬元。

3.5.2 運(yùn)行費(fèi)用

該印染園區(qū)污水處理廠改造之前綜合運(yùn)行費(fèi)用（包含電費(fèi)、藥劑費(fèi)、人工費(fèi)、污泥處置費(fèi)）約0.91元／m3污水。

經(jīng)2014年改造后，新增電費(fèi)約0.35元／m3污水，新增藥劑費(fèi)約0.31元／m3污水，改造之后綜合運(yùn)行費(fèi)用 （包含電費(fèi)、藥劑費(fèi)、人工費(fèi)、污泥處置費(fèi)）約1.57元／m3污水。

4 結(jié)論

工業(yè)園區(qū)污水處理廠以及混有大量工業(yè)污水的市政污水處理廠，由于進(jìn)水水質(zhì)惡劣或設(shè)計(jì)缺陷等導(dǎo)致其排水難以達(dá)到《GB18918－2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)。分析具體超標(biāo)原因，進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改造后完全能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

（1）對于排水COD超標(biāo)、且BOD5達(dá)標(biāo)的污水處理廠，在末端增加臭氧催化氧化工藝單元能很好地解決問題，出水COD能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

（2）對于排水氨氮超標(biāo)的污水處理廠，在好氧生化池末端投加懸浮生物填料，采用高負(fù)荷的生物流床（MBBR）工藝，加強(qiáng)氨氮硝化，出水氨氮能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

（3）對于排水總氮超標(biāo)、且BOD5／TN＜3.5的污水處理廠，實(shí)行分段進(jìn)水、多級A／O工藝改造，充分利用進(jìn)水中現(xiàn)有碳源，并適當(dāng)補(bǔ)充投加碳源，加強(qiáng)缺氧反硝化功能，出水總氮能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。對于排水總氮超標(biāo)、且BOD5／TN＞3.5的污水處理廠，實(shí)行分段進(jìn)水、多級A／O工藝改造，充分利用進(jìn)水中現(xiàn)有碳源，加強(qiáng)缺氧反硝化功能，出水總氮能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

［1］陳家祥.以循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念構(gòu)筑現(xiàn)代化工園區(qū) ［J］.經(jīng)濟(jì)地理，2006（3）：438－442.

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Abstract：Currently，a large number of industrial park sewage treatment plants and domestic sewage treatment plants have been facing similar problems because the water wasmixed with vast amount of industrial wastewater. The COD，NH4－N and TN of the plants effluent couldnotmeet the GB18918－2002 discharge standard.These sewage treatment plants needed to be upgraded.Based on the analysis of current situation and drainage characteristics of these sewage treatment plants，special solutions for these problemswere proposed in this paper.Step－feed multistage A／O processwas adopted in order to remove TN.The technology ofmoving bed biofilm was applied to increase NH4－N removal.The catalytic ozonation process was added to reduce COD.Meanwhile，the technical characteristics of each upgrade route were analyzed according to the actual operation data.

Investigation of Technology Upgrade in a Dying Industrial Park Sewage Treatment Plant

WU Chen，YU Ming，LILun，CAO Xiao－bing，WANG Zhi－guo，GAO Bing－shan
（Beijing BHZQ Environmental Engineering Technology CO.，LTD，Beijing 100025，China）

industrial park；sewage treatment；technology upgrade；step－feed；multistage A／O process；advanced treatment

X703

：A

：1673－9655（2015）06－0069－07

2015－05－04