印染工業園區污水處理廠升級改造技術探討

武 晨，于 明，李 論，曹曉兵，王志國，高丙山

（北京北華中清環境工程技術有限公司，北京100025）

印染工業園區污水處理廠升級改造技術探討

武 晨，于 明，李 論，曹曉兵，王志國，高丙山

（北京北華中清環境工程技術有限公司，北京100025）

目前國內部分工業園區污水處理廠及混有大量工業污水的市政污水處理廠存在排水水質的COD、氨氮或TN超標現象，這些污水處理廠急需升級改造。針對浙江某印染工業園區污水處理廠，在分析污水處理廠現狀及排水特性的基礎上，對不同問題提出相應的解決方案。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；深度處理增加臭氧催化氧化工藝，以降低排水COD指標。以實際運行數據分析了升級后的工藝路線的技術特點。

工業園區；污水處理廠；技術升級；分段進水；多級A／O；深度處理

中國經濟在過去的十幾年高速發展，工業化和城鎮化步伐加快。特別是 “十五”到 “十二五”期間，全國各地大力建設工業園區進行招商引資，并以政策引導當地現有制造企業 “出城入園”，實行對工業企業集中管理及工業污染物集中處理，對發展地方經濟及保護生態環境都起到積極作用［1］。各工業園區在建設時同步建造相應規模的污水處理廠。但是由于進駐企業類型多樣、進水水質變化較大、環保排放標準的提高等因素［2］，很多工業園區污水處理廠存在出水達不到《GB18918－2002城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準的問題。另外，在很多經濟欠發達地區難以實現全部工業企業 “出城入園”，各工業企業的污水經初步處理后排入市政管網從而進入市政污水處理廠［3］，也造成市政污水處理廠的排水難以達到 《GB 18918－2002城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準。

以上兩類污水處理廠均急需升級改造，以滿足環保要求、使排水達標排放。

1 工業園區及市政污水處理廠概況

“十五”期間及以前建設的工業園區以招商引資為目的，多分布在沿海地區，入駐企業多為精細化工類企業［4］。“十一五”之后，除了沿海企業內遷因素之外，出于發展經濟與環境保護的需要，內地遍地開花式地建設了種類繁多的工業園，如石化工業園、煤化工園、氯堿工業園、精細化工園、皮革園、電鍍園、紡織印染園、造紙園等［1］。工業園區入駐企業排放的污水經企業內部污水處理廠初步處理到《CJ343－2010污水排入城市下水道水質標準》或當地環保部門規定“納管”標準后排到下游園區污水處理廠，園區污水處理廠進一步將污水處理達到《GB 18918－2002城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準后外排環境水體。

園區污水處理廠接納的污水80%以上為工業污水，管網區域內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”，少數為“水解酸化＋CASS＋BAF＋過濾”工藝［5］。

隨著工業化步伐的加快，各地未 “出城入園”的分散工業企業數量增多，這些企業排放的污水經企業內部污水處理廠初步處理到《CJ343－2010污水排入城市下水道水質標準》后排入市政管網，使得下游市政污水處理廠接納的工業污水數量大增，有的達到50%以上，甚至達到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”，少數為“CASS＋BAF＋過濾”。

當前很多工業園區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）進水水質惡化

工業園區入駐企業的變化，如規劃的石化工業園實際入駐了氯堿企業、紡織工業園入駐了制藥染料等精細化工企業，及排污監管漏洞等情況使得園區污水處理廠綜合進水水質惡化。市政污水處理廠由于大量工業污水的排入 （有的達到50%以上，甚至達到70%以上工業污水占比），其進水遠比單純的生活污水更難以處理［5］。

進水水質惡化主要表現為：

①含鹽量急劇升高。一般污水處理廠設計進水TDS≤5000mg／L，而實際進水TDS遠大于5000mg／L，甚者達到10000mg／L以上。使得園區或市政污水處理廠的生化系統處理負荷大大降低；

②COD更難以降解。由于工業污水經上游企業內部污水廠處理后，其B／C只有0.1～0.2，加之工業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，使得下游園區或市政污水處理廠更難將COD降解到直排環境水體的標準。

（2）排放標準進一步提高

自 “十二五”開始，各地政府延續 “強化污染物減排和治理”的政策，進一步提高各工業園與市政污水處理廠的排水環保要求［6］，將排水標準提高到《GB18918－2002城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準。一級A標準在一級B標準的基礎上進一步提高了COD、BOD5、氨氮、總氮、SS等指標的要求。

在一級B標準的要求下，已有部分工業園與市政污水處理廠難以達標，當環保要求提高到一級A標準后，排水不達標的污水處理廠數量大增。

2 排水水質普遍超標及相應的對策

排水超標的工業園與市政污水處理廠，其主要存在以下一項或幾項問題：

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

分析結果顯示排水COD中具體物質有：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多項有機污染物，單項污染物濃度在10～100μg／L［6］。單項污染物濃度基本滿足《GB18918－2002城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準要求。

針對污水處理廠排水COD超標的問題，建議采用臭氧催化氧化技術進一步降低出水中的COD值，使之達標排放。

（2）出水氨氮超標：排水氨氮一般在5～15mg／L。

分析出水氨氮超標的原因有兩方面：一是上游進水氨氮濃度提高，《CJ343－2010污水排入城市下水道水質標準》限值氨氮值≤45mg／L，但上游工業企業有超標排放現象；二是由于進水TDS急劇升高后導致污水處理廠生化系統負荷大大降低，氨氮硝化能力減弱。

針對污水處理廠排水氨氮超標的問題，建議采用流化床生物膜（MBBR）技術強化好氧生化段的硝化功能，進一步降低出水中的氨氮值，使之達標排放。

（3）出水總氮超標：排水總氮一般在15～30mg／L。

分析出水總氮超標的原因有三方面：一是上游進水總氮濃度提高，《CJ343－2010污水排入城市下水道水質標準》限值總氮值≤70mg／L，但上游工業企業有超標排放現象；二是進水BOD5不充足或是污水處理廠設計的工藝難以充分利用來水中的BOD5，導致反硝化碳源不足；三是由于來水TDS急劇升高后導致污水處理廠生化系統負荷大大降低，總氮反硝化能力減弱。

針對污水處理廠排水總氮超標的問題，建議采用分段進水技術來實現多級A／O功能，使缺氧生化段能最大限度地利用來水中的BOD5，強化缺氧生化段的反硝化能力，進一步降低出水中的總氮值，使之達標排放。

3 某印染園區污水處理廠升級改造工程實例分析

浙江某印染工業園區污水處理廠具有典型的代表性：園區內上游企業以印染企業為主，同時有多家農藥與醫藥企業及一家氯堿化工廠，排放標準從《GB 18918－2002城鎮污水處理廠污染物排放標準》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，需要進行升級改造。

3.1 浙江某印染園區污水處理廠現狀

（1）處理規模

設計處理規模：30000m3／d；實際處理水量：25000～28000m3／d。

（2）進水水質

工業污水占80%左右，生活污水占20%左右，進水水質見表1。

表1 某印染園區污水處理廠進水水質

（3）設計工藝流程

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

3.2 浙江某印染園區污水處理廠問題分析

（1）排水COD、氨氮、總氮指標超標。

（2）進水可生化性較差：B／C約為0.27，且80%的工業污水是經過上游企業內部污水處理廠生化／物化處理過的，含有大量難以降解的有機污染物。因此綜合來水經過生化／物化處理后的出水COD難以達標。

表2 某印染園區污水處理廠改造前生化單元設計參數

表3 某印染園區污水處理廠改造前排水水質

（3）進水營養失衡：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。

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

3.3 浙江某印染園區污水處理廠改造方案

3.3.1 該印染園區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三個功能區，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）分段進水改造：將進水中的生活污水單獨分離，直接進入 “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池中補充投加碳源，使反硝化充分進行；

（4）好氧流化床改造：在O池投加懸浮生物填料，形成高負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單元，利用高級氧化工藝將污水中的難降解有機物徹底氧化分解或轉化成后續BAF能分解的BOD類物質，從而確保排水COD達標。

3.3.2 該印染園區污水處理廠改造工藝流程（圖2）

3.3.3 該印染園區污水處理廠改造單元工藝參數（表4）

表4 某印染園區污水處理廠改造單元設計參數

3.4 浙江某印染園區污水處理廠改造效果

2014年5月，該印染園區污水處理廠經過以上技術改造后，出水水質全面達標 （表5）。

2014年6月—2015年1月半年多時間內，該印染園區污水廠運行數據如圖3、圖4、圖5所示。

進水COD在250～500mg／L波動，平均值約390mg／L，排水COD在35～47mg／L波動，平均值約42mg／L，排水COD全部達到《GB18918－2002城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準。

表5 某印染園區污水處理廠改造后出水平均水質

進水氨氮在15～45mg／L波動，平均值約35mg／L，排水氨氮在0～3mg／L波動，平均值約2.2mg／L，排水氨氮全部達到《GB18918－2002城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準。

進水總氮在40～70mg／L波動，平均值約52mg／L，排水總氮在7～13mg／L波動，平均值約10mg／L，排水總氮全部達到《GB18918－2002城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準。

3.5 浙江某印染園區污水處理廠改造工程經濟分析

3.5.1 工程總投資

該印染園區污水處理廠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，設備材料投資1590萬元。

3.5.2 運行費用

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

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

4 結論

工業園區污水處理廠以及混有大量工業污水的市政污水處理廠，由于進水水質惡劣或設計缺陷等導致其排水難以達到《GB18918－2002城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準。分析具體超標原因，進行相應的技術改造后完全能穩定達標排放。

（1）對于排水COD超標、且BOD5達標的污水處理廠，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能穩定達標。

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

（3）對于排水總氮超標、且BOD5／TN＜3.5的污水處理廠，實行分段進水、多級A／O工藝改造，充分利用進水中現有碳源，并適當補充投加碳源，加強缺氧反硝化功能，出水總氮能穩定達標。對于排水總氮超標、且BOD5／TN＞3.5的污水處理廠，實行分段進水、多級A／O工藝改造，充分利用進水中現有碳源，加強缺氧反硝化功能，出水總氮能穩定達標。

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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