印染工业园区污水处理厂升级改造技术探讨

武 晨，于 明，李 论，曹晓兵，王志国，高丙山

（北京北华中清环境工程技术有限公司，北京100025）

印染工业园区污水处理厂升级改造技术探讨

武 晨，于 明，李 论，曹晓兵，王志国，高丙山

（北京北华中清环境工程技术有限公司，北京100025）

目前国内部分工业园区污水处理厂及混有大量工业污水的市政污水处理厂存在排水水质的COD、氨氮或TN超标现象，这些污水处理厂急需升级改造。针对浙江某印染工业园区污水处理厂，在分析污水处理厂现状及排水特性的基础上，对不同问题提出相应的解决方案。本方案将原工艺生化段A／O工艺改造为分段进水多级A／O工艺和流化床生物膜工艺，以改善排水TN和氨氮指标；深度处理增加臭氧催化氧化工艺，以降低排水COD指标。以实际运行数据分析了升级后的工艺路线的技术特点。

工业园区；污水处理厂；技术升级；分段进水；多级A／O；深度处理

中国经济在过去的十几年高速发展，工业化和城镇化步伐加快。特别是 “十五”到 “十二五”期间，全国各地大力建设工业园区进行招商引资，并以政策引导当地现有制造企业 “出城入园”，实行对工业企业集中管理及工业污染物集中处理，对发展地方经济及保护生态环境都起到积极作用［1］。各工业园区在建设时同步建造相应规模的污水处理厂。但是由于进驻企业类型多样、进水水质变化较大、环保排放标准的提高等因素［2］，很多工业园区污水处理厂存在出水达不到《GB18918－2002城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准的问题。另外，在很多经济欠发达地区难以实现全部工业企业 “出城入园”，各工业企业的污水经初步处理后排入市政管网从而进入市政污水处理厂［3］，也造成市政污水处理厂的排水难以达到 《GB 18918－2002城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。

以上两类污水处理厂均急需升级改造，以满足环保要求、使排水达标排放。

1 工业园区及市政污水处理厂概况

“十五”期间及以前建设的工业园区以招商引资为目的，多分布在沿海地区，入驻企业多为精细化工类企业［4］。“十一五”之后，除了沿海企业内迁因素之外，出于发展经济与环境保护的需要，内地遍地开花式地建设了种类繁多的工业园，如石化工业园、煤化工园、氯碱工业园、精细化工园、皮革园、电镀园、纺织印染园、造纸园等［1］。工业园区入驻企业排放的污水经企业内部污水处理厂初步处理到《CJ343－2010污水排入城市下水道水质标准》或当地环保部门规定“纳管”标准后排到下游园区污水处理厂，园区污水处理厂进一步将污水处理达到《GB 18918－2002城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准后外排环境水体。

园区污水处理厂接纳的污水80%以上为工业污水，管网区域内的生活污水一般不足20%，其主体工艺流程多为 “水解酸化＋氧化沟＋BAF＋过滤”或“水解酸化＋A／O生化＋BAF＋过滤”，少数为“水解酸化＋CASS＋BAF＋过滤”工艺［5］。

随着工业化步伐的加快，各地未 “出城入园”的分散工业企业数量增多，这些企业排放的污水经企业内部污水处理厂初步处理到《CJ343－2010污水排入城市下水道水质标准》后排入市政管网，使得下游市政污水处理厂接纳的工业污水数量大增，有的达到50%以上，甚至达到70%以上［6］。市政污水处理厂主体工艺流程多为 “氧化沟＋BAF＋过滤”或“A2／O生化＋BAF＋过滤”，少数为“CASS＋BAF＋过滤”。

当前很多工业园区污水处理厂和市政污水处理厂或多或少存在以下共性问题：

（1）进水水质恶化

工业园区入驻企业的变化，如规划的石化工业园实际入驻了氯碱企业、纺织工业园入驻了制药染料等精细化工企业，及排污监管漏洞等情况使得园区污水处理厂综合进水水质恶化。市政污水处理厂由于大量工业污水的排入 （有的达到50%以上，甚至达到70%以上工业污水占比），其进水远比单纯的生活污水更难以处理［5］。

进水水质恶化主要表现为：

①含盐量急剧升高。一般污水处理厂设计进水TDS≤5000mg／L，而实际进水TDS远大于5000mg／L，甚者达到10000mg／L以上。使得园区或市政污水处理厂的生化系统处理负荷大大降低；

②COD更难以降解。由于工业污水经上游企业内部污水厂处理后，其B／C只有0.1～0.2，加之工业污水中含有大量氯苯类、氯酚类、氯乙稀类、甲苯类、苯酚类、硝基苯类、苯胺类等有毒有害物质，使得下游园区或市政污水处理厂更难将COD降解到直排环境水体的标准。

（2）排放标准进一步提高

自 “十二五”开始，各地政府延续 “强化污染物减排和治理”的政策，进一步提高各工业园与市政污水处理厂的排水环保要求［6］，将排水标准提高到《GB18918－2002城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。一级A标准在一级B标准的基础上进一步提高了COD、BOD5、氨氮、总氮、SS等指标的要求。

在一级B标准的要求下，已有部分工业园与市政污水处理厂难以达标，当环保要求提高到一级A标准后，排水不达标的污水处理厂数量大增。

2 排水水质普遍超标及相应的对策

排水超标的工业园与市政污水处理厂，其主要存在以下一项或几项问题：

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

分析结果显示排水COD中具体物质有：1，2－二氯乙烷、甲醛、氯仿、氯苯类、氯酚类、氯乙稀类、甲苯类、苯酚类、硝基苯类、苯胺类、临苯二甲酸二正丁基酯、邻苯二甲酸 （2－乙基己基）酯等30多项有机污染物，单项污染物浓度在10～100μg／L［6］。单项污染物浓度基本满足《GB18918－2002城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准要求。

针对污水处理厂排水COD超标的问题，建议采用臭氧催化氧化技术进一步降低出水中的COD值，使之达标排放。

（2）出水氨氮超标：排水氨氮一般在5～15mg／L。

分析出水氨氮超标的原因有两方面：一是上游进水氨氮浓度提高，《CJ343－2010污水排入城市下水道水质标准》限值氨氮值≤45mg／L，但上游工业企业有超标排放现象；二是由于进水TDS急剧升高后导致污水处理厂生化系统负荷大大降低，氨氮硝化能力减弱。

针对污水处理厂排水氨氮超标的问题，建议采用流化床生物膜（MBBR）技术强化好氧生化段的硝化功能，进一步降低出水中的氨氮值，使之达标排放。

（3）出水总氮超标：排水总氮一般在15～30mg／L。

分析出水总氮超标的原因有三方面：一是上游进水总氮浓度提高，《CJ343－2010污水排入城市下水道水质标准》限值总氮值≤70mg／L，但上游工业企业有超标排放现象；二是进水BOD5不充足或是污水处理厂设计的工艺难以充分利用来水中的BOD5，导致反硝化碳源不足；三是由于来水TDS急剧升高后导致污水处理厂生化系统负荷大大降低，总氮反硝化能力减弱。

针对污水处理厂排水总氮超标的问题，建议采用分段进水技术来实现多级A／O功能，使缺氧生化段能最大限度地利用来水中的BOD5，强化缺氧生化段的反硝化能力，进一步降低出水中的总氮值，使之达标排放。

3 某印染园区污水处理厂升级改造工程实例分析

浙江某印染工业园区污水处理厂具有典型的代表性：园区内上游企业以印染企业为主，同时有多家农药与医药企业及一家氯碱化工厂，排放标准从《GB 18918－2002城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B提高到一级A，污水处理厂排水COD、氨氮、总氮均超标，需要进行升级改造。

3.1 浙江某印染园区污水处理厂现状

（1）处理规模

设计处理规模：30000m3／d；实际处理水量：25000～28000m3／d。

（2）进水水质

工业污水占80%左右，生活污水占20%左右，进水水质见表1。

表1 某印染园区污水处理厂进水水质

（3）设计工艺流程

主体工艺流程为：水解酸化－A／O生化－混凝沉淀－BAF－过滤，详细工艺流程见图1。（4）生化单元设计参数（表2）（5）排水水质（表3）

3.2 浙江某印染园区污水处理厂问题分析

（1）排水COD、氨氮、总氮指标超标。

（2）进水可生化性较差：B／C约为0.27，且80%的工业污水是经过上游企业内部污水处理厂生化／物化处理过的，含有大量难以降解的有机污染物。因此综合来水经过生化／物化处理后的出水COD难以达标。

表2 某印染园区污水处理厂改造前生化单元设计参数

表3 某印染园区污水处理厂改造前排水水质

（3）进水营养失衡：BOD5／TN约为2.0，总体碳源不足，反硝化难以彻底，排水总氮超标。

（4）好氧生化单元负荷较高：COD负荷约为0.75kg／m3·d，氨氮负荷约为0.09kg／m3·d，综合负荷较高，导致冬季水温低时硝化不彻底、排水氨氮超标。

3.3 浙江某印染园区污水处理厂改造方案

3.3.1 该印染园区污水处理厂改造思路

（1）多级A／O工艺改造：好氧O池划分为3格、改造成O／A／O三个功能区，这样将原来的“A／O”工艺改造成A／O／A／O“两级A／O工艺”，取消硝化液回流；

（2）分段进水改造：将进水中的生活污水单独分离，直接进入 “两级A／O工艺”中的第二段A池，充分利用生活污水中的BOD碳源进行总氮的反硝化；

（3）外加碳源：由于碳源总量不足，在 “两级A／O工艺”中的第二段A池中补充投加碳源，使反硝化充分进行；

（4）好氧流化床改造：在O池投加悬浮生物填料，形成高负荷的流化床生物膜工艺（MBBR工艺），提高氨氮硝化功能；

（5）臭氧催化氧化改造：在BAF滤池前段增加臭氧催化氧化反应单元，利用高级氧化工艺将污水中的难降解有机物彻底氧化分解或转化成后续BAF能分解的BOD类物质，从而确保排水COD达标。

3.3.2 该印染园区污水处理厂改造工艺流程（图2）

3.3.3 该印染园区污水处理厂改造单元工艺参数（表4）

表4 某印染园区污水处理厂改造单元设计参数

3.4 浙江某印染园区污水处理厂改造效果

2014年5月，该印染园区污水处理厂经过以上技术改造后，出水水质全面达标 （表5）。

2014年6月—2015年1月半年多时间内，该印染园区污水厂运行数据如图3、图4、图5所示。

进水COD在250～500mg／L波动，平均值约390mg／L，排水COD在35～47mg／L波动，平均值约42mg／L，排水COD全部达到《GB18918－2002城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。

表5 某印染园区污水处理厂改造后出水平均水质

进水氨氮在15～45mg／L波动，平均值约35mg／L，排水氨氮在0～3mg／L波动，平均值约2.2mg／L，排水氨氮全部达到《GB18918－2002城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。

进水总氮在40～70mg／L波动，平均值约52mg／L，排水总氮在7～13mg／L波动，平均值约10mg／L，排水总氮全部达到《GB18918－2002城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。

3.5 浙江某印染园区污水处理厂改造工程经济分析

3.5.1 工程总投资

该印染园区污水处理厂2014年改造工程总投资约1850万元人民币，其中池体与厂房等土建投资260万元，设备材料投资1590万元。

3.5.2 运行费用

该印染园区污水处理厂改造之前综合运行费用（包含电费、药剂费、人工费、污泥处置费）约0.91元／m3污水。

经2014年改造后，新增电费约0.35元／m3污水，新增药剂费约0.31元／m3污水，改造之后综合运行费用 （包含电费、药剂费、人工费、污泥处置费）约1.57元／m3污水。

4 结论

工业园区污水处理厂以及混有大量工业污水的市政污水处理厂，由于进水水质恶劣或设计缺陷等导致其排水难以达到《GB18918－2002城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。分析具体超标原因，进行相应的技术改造后完全能稳定达标排放。

（1）对于排水COD超标、且BOD5达标的污水处理厂，在末端增加臭氧催化氧化工艺单元能很好地解决问题，出水COD能稳定达标。

（2）对于排水氨氮超标的污水处理厂，在好氧生化池末端投加悬浮生物填料，采用高负荷的生物流床（MBBR）工艺，加强氨氮硝化，出水氨氮能稳定达标。

（3）对于排水总氮超标、且BOD5／TN＜3.5的污水处理厂，实行分段进水、多级A／O工艺改造，充分利用进水中现有碳源，并适当补充投加碳源，加强缺氧反硝化功能，出水总氮能稳定达标。对于排水总氮超标、且BOD5／TN＞3.5的污水处理厂，实行分段进水、多级A／O工艺改造，充分利用进水中现有碳源，加强缺氧反硝化功能，出水总氮能稳定达标。

［1］陈家祥.以循环经济理念构筑现代化工园区 ［J］.经济地理，2006（3）：438－442.

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［4］谢志成，赵文喜，徐亚鹏，等.化学工业园区污水处理模式探讨［J］.环境科学与技术，2012，35（S2）.

［5］李桂平.某工业园区污水处理厂设计 ［J］.工业水处理，2013，33（9）.

［6］陈玉兰.石化工业园污水处理工程实例 ［J］.北方环境，2011，23（5）.

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