摘要：40年的改革春風(fēng)，極大的促進(jìn)了我國(guó)城鎮(zhèn)工業(yè)化的迅猛發(fā)展，以經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)為代表的實(shí)體經(jīng)濟(jì)，在收獲高額GDP的同時(shí)，所帶來(lái)的水環(huán)境問(wèn)題也是觸目驚心，如何才能踐行好“綠水青山就是金山銀山”這個(gè)偉大的時(shí)代命題？本文就以具體污水廠處理含工業(yè)污水的工藝選取為例，探討水處理的發(fā)展前沿，為相應(yīng)技術(shù)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：工業(yè)污水；進(jìn)出水水質(zhì)；處理工藝；推薦方案

1、前言

隨著經(jīng)濟(jì)的深入發(fā)展，當(dāng)陽(yáng)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)規(guī)模不斷擴(kuò)大，特別是工業(yè)區(qū)迅速發(fā)展，但相對(duì)而言，園區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施還比較薄弱，特別是排水設(shè)施?，F(xiàn)在園區(qū)僅有玉陽(yáng)污水處理廠一座，處理能力為3萬(wàn)t/d，服務(wù)巖屋廟磷化工業(yè)園、建筑陶瓷工業(yè)園、雙蓮工業(yè)園，目前已趨于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)力再承擔(dān)處理金橋、壩陵工業(yè)園區(qū)污水的重?fù)?dān)。目前金橋、壩陵工業(yè)園區(qū)所有的生活污水和工業(yè)廢水都是未經(jīng)有效處理直接排入?yún)^(qū)域內(nèi)的河流，致使河流和地下水質(zhì)受到嚴(yán)重污染，這不僅影響到工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)，制約經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，而且也直接威脅著全鎮(zhèn)人民的身體健康和下游人民的飲水問(wèn)題。因此，金橋工業(yè)園污水處理廠工程的建設(shè)能徹底解決當(dāng)陽(yáng)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)環(huán)境污染及水污染問(wèn)題，已成為當(dāng)陽(yáng)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)的當(dāng)務(wù)之急。

2、污水廠水量水質(zhì)

根據(jù)《當(dāng)陽(yáng)市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)總體規(guī)劃》，確定本工程設(shè)計(jì)年限為：近期：2020年；遠(yuǎn)期：2025年。服務(wù)人口規(guī)模：近期約為3萬(wàn)人，遠(yuǎn)期約為6萬(wàn)人。

2.1 污水量預(yù)測(cè)

當(dāng)陽(yáng)市是湖北省的中小等城市，根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》，開(kāi)發(fā)區(qū)居民的平均日綜合生活用水量（含公建）標(biāo)準(zhǔn)近期按200升/人·日，遠(yuǎn)期按220升/人·日，其污水定額按用水定額的85%計(jì)。

工業(yè)污水量根據(jù)金橋、壩陵工業(yè)園已建成投產(chǎn)企業(yè)的污水排放量資料，每年污水排放量約578萬(wàn)m3，每天約1.75萬(wàn)m3（每年按有效工作日330天計(jì)算），按照現(xiàn)年工業(yè)產(chǎn)值計(jì)算15.95億元/平方公里，金橋、壩陵工業(yè)園區(qū)年工業(yè)總產(chǎn)值406.88億元，現(xiàn)狀單位產(chǎn)值工業(yè)廢水量指標(biāo)為1.42m3/萬(wàn)元，至2020年，工業(yè)產(chǎn)值較現(xiàn)狀有所增加，按照增加0.24萬(wàn)m3/天考慮。

根據(jù)開(kāi)發(fā)區(qū)總體規(guī)劃，2020年開(kāi)發(fā)區(qū)年工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到1100億元，其中按照平均單位用地產(chǎn)出計(jì)算，金橋、壩陵工業(yè)園工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到777.09億元，按照現(xiàn)狀單位產(chǎn)值工業(yè)廢水量指標(biāo)計(jì)算，工業(yè)廢水量將達(dá)到1103.48萬(wàn)m3，每天約3.34萬(wàn)m3（每年按有效工作日330天計(jì)算）。至遠(yuǎn)期計(jì)算年限2025年，工業(yè)產(chǎn)值有所增加，同時(shí)，考慮節(jié)水因素，2025年工業(yè)廢水量增加按照0.5萬(wàn)m3/天考慮，工業(yè)廢水量為3.84萬(wàn)m3計(jì)算。

綜上所述，可得到按分項(xiàng)污水量法測(cè)算開(kāi)發(fā)區(qū)污水量，見(jiàn)表2。

2.2 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

金橋工業(yè)園區(qū)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)具有典型的工業(yè)園區(qū)污水處理廠特點(diǎn)，工業(yè)廢水比例達(dá)到77.43%，工業(yè)廢水種類(lèi)以食品、輕紡、機(jī)械電子及倉(cāng)儲(chǔ)物流、新型建材、化工及紡織產(chǎn)業(yè)等產(chǎn)業(yè)為主。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)狀企業(yè)排水水量和水質(zhì)充分調(diào)研，現(xiàn)狀企業(yè)工業(yè)廢水污染因子以CODcr、NH3-N、TN、SS為主。

綜合考慮其它企業(yè)生產(chǎn)及排水性質(zhì)，見(jiàn)表3，進(jìn)水PH約6～9。

各工業(yè)企業(yè)污水均應(yīng)在廠內(nèi)相應(yīng)的污水處理站進(jìn)行有效的處理，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T3196-2015）A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)值后再排入污水處理廠。本項(xiàng)目污水處理廠出水標(biāo)準(zhǔn)須達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

3、工藝選擇

3.1預(yù)處理工藝

預(yù)處理階段需要提高廢水的可生化性，提高可生化性常用的方法有水解酸化和鐵碳微電解。

（1）水解酸化法

水解（酸化）是一種污水的厭氧處理，和其它工藝組合可以降低處理成本，提高處理效率，為后續(xù)處理奠定良好基礎(chǔ)。其主要特點(diǎn)有：原有大分子以及難生物降解物質(zhì)被水解為小分子的有機(jī)物，且易于生物降解，縮短了后續(xù)好氧生物處理的水力停留時(shí)間，提高了處理效率，降低了溶解氧的需求量；對(duì)工作溫度無(wú)特殊要求，通常在常溫下運(yùn)行即可取得較為滿意的水解酸化效果，水解酸化段的最終產(chǎn)物為溶解性有機(jī)物，各種形態(tài)的有機(jī)酸、醇和二氧化碳。

（2）鐵碳微電解方法

鐵碳微電解是指：將鐵屑和碳顆粒浸沒(méi)在酸性廢水中時(shí)，由于鐵和碳之間的電極電位差，廢水中會(huì)形成無(wú)數(shù)個(gè)微原電池。這些細(xì)微電池是以電位低的鐵成為陽(yáng)極，電位高的碳做陰極，在含有酸性電解質(zhì)的水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。

本項(xiàng)目預(yù)處理目標(biāo)是提高污水可生化性，由于微電解需要調(diào)節(jié)PH值、床體容易板結(jié)、鐵屑補(bǔ)充勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺陷，而水解酸化不需投加藥劑、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、提高B/C比的效果較好的特點(diǎn)。因此，預(yù)處理單元采用水解酸化技術(shù)。

3.2生物脫氮除磷工藝

（1）A2O法

常規(guī)A2O工藝污水在流經(jīng)三個(gè)不同功能分區(qū)的過(guò)程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有機(jī)物、氮和磷得到去除，其流程見(jiàn)圖2。研究結(jié)果表明，MLSS中的含磷量隨污泥負(fù)荷的降低將大幅度下降。生物除磷需要高的污泥負(fù)荷，而生物脫氮?jiǎng)t需要低的污泥負(fù)荷，在A2O工藝中要使二者同時(shí)達(dá)到最佳狀態(tài)是困難的，一般是以生物脫氮為主，生物除磷為輔。為了解決A2O法回流污泥中硝酸鹽對(duì)厭氧放磷的影響，可采取將回流污泥進(jìn)行兩次回流，或進(jìn)水分兩點(diǎn)進(jìn)入等措施，據(jù)此產(chǎn)生了改良型A2O、倒置A2O和UCT等工藝。

在改良UCT工藝中，見(jiàn)圖3，缺氧反應(yīng)池被分成兩部分，第一缺氧反應(yīng)池接納回流污泥，然后由該反應(yīng)池將污泥回流至厭氧反應(yīng)池。第二缺氧反應(yīng)池得到硝化混合液回流，大部分反硝化反應(yīng)在此區(qū)完成，不再需要對(duì)回流量實(shí)行嚴(yán)格控制。然而這些改進(jìn)的代價(jià)是，為了保證流入?yún)捬醴磻?yīng)池中的硝酸鹽含量為零，TKN/COD最大比值從UCT工藝的0.14降至改良型UCT工藝的0.11。無(wú)論是準(zhǔn)備采用一級(jí)缺氧反應(yīng)池的回流污泥還是二級(jí)缺氧反應(yīng)池的污泥，該工藝都可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)，按照改良型UCT進(jìn)行操作。

（2）氧化溝法

氧化溝工藝是50年代初期發(fā)展起來(lái)的一種污水處理工藝形式，其特點(diǎn)為：混合液流態(tài)系無(wú)終端循環(huán)流動(dòng)，稀釋能力強(qiáng)，采用表面曝氣（轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)碟、曝氣葉輪等），維護(hù)管理簡(jiǎn)單，污泥負(fù)荷低，曝氣時(shí)間長(zhǎng)，耐沖擊，污泥量少且穩(wěn)定，兼有完全混合和推流的特性，且不需要混合液回流系統(tǒng)，到目前為止發(fā)展的主要形式有：Passveer單溝型、Orbal同心圓型、Carrousel循環(huán)折流型、D型雙溝式和T型三溝式等。

Carrousel氧化溝系多溝串聯(lián)系統(tǒng)，在溝體內(nèi)存在缺氧區(qū)和好氧區(qū)，但是缺氧區(qū)要求的充足的碳源和缺氧條件不能很好地滿足，因此，脫氮效果不是很好。為了提高脫氮效果，在氧化溝前設(shè)置厭氧區(qū)和缺氧區(qū)，就改良成A2O（厭氧/缺氧/好氧）氧化溝法，不僅可滿足脫氮除磷要求，而且不需要混合液回流設(shè)施。

（3）CASS工藝

CASS工藝是于1968年由澳大利亞開(kāi)發(fā)的一種間歇運(yùn)行的循環(huán)式活性污泥法，是SBR工藝的一種變型，由選擇區(qū)和主反應(yīng)區(qū)兩部分組成。

與傳統(tǒng)序批式SBR工藝不同，在循環(huán)式活性污泥法中結(jié)合有生物選擇器，生物反應(yīng)池分二個(gè)區(qū)域，容積較小第一區(qū)作為生物選擇器，第二區(qū)為主反應(yīng)區(qū)。第一區(qū)和第二區(qū)在水力上是相通的。用泵將主反應(yīng)區(qū)的活性污泥回流到選擇器中。生物選擇器呈缺氧-厭氧狀態(tài)，在選擇器中基質(zhì)濃度梯度較大，污泥負(fù)荷較高，可有效避免污泥膨脹，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。另外，通過(guò)間歇曝氣方式，可使活性污泥周期性地經(jīng)歷好氧和厭氧階段，生物選擇器的設(shè)置可以促進(jìn)和強(qiáng)化系統(tǒng)的生物除磷效果而無(wú)需在系統(tǒng)中設(shè)置獨(dú)立的厭氧攪拌階段，系統(tǒng)即可具有良好的生物除磷功能。通過(guò)嚴(yán)格控制溶解氧濃度可以實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化，故無(wú)需設(shè)置缺氧攪拌階段，從而可以大大簡(jiǎn)化工藝過(guò)程，節(jié)省工程投資（無(wú)需攪拌裝置）和能耗，為在大中型污水處理廠的應(yīng)用創(chuàng)造了良好的條件。

通過(guò)以上三種處理工藝方案比較，見(jiàn)表4，可以看出，A2O工藝對(duì)低C/N具有較好的適應(yīng)性，易于碳源投加，技術(shù)穩(wěn)定、成熟，可實(shí)現(xiàn)處理過(guò)程的精確控制，所以本工程推薦采用改良UCT工藝。

3.3深度處理工藝

污水深度處理對(duì)象是二級(jí)污水處理廠的出水，常用的深度處理技術(shù)通常由以下基本單元技術(shù)優(yōu)化組合而成：混凝、沉淀（澄清、氣?。⑦^(guò)濾、活性炭吸附、高級(jí)氧化、膜技術(shù)（微濾、超濾、納濾、電滲析、反滲透等）、消毒等。

（1）曝氣生物濾池工藝

曝氣生物濾池工藝（Biological Aerated Filter）是二十世紀(jì)八十年代后期開(kāi)發(fā)的一種污水處理新工藝，1990年法國(guó)OTV建造了世界第一座曝氣生物濾池。它屬于生物膜法處理，兼有活性污泥法某些特點(diǎn)，綜合了過(guò)濾、吸附和生物代謝等多種作用。曝氣生物濾池具有流程簡(jiǎn)單，水力負(fù)荷及容積負(fù)荷大，占地小，出水水質(zhì)好等特點(diǎn)。但池體結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，設(shè)備較多，自動(dòng)化程度高，要求較高的建造質(zhì)量及運(yùn)行管理水平。

（2）臭氧氧化+生物過(guò)濾工藝

污水經(jīng)過(guò)生物處理之后，仍然有難降解COD殘留難以去除，借助于高級(jí)氧化技術(shù)進(jìn)一步將污水中難降解COD氧化成可生物降解的COD，最終達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

其主要適用于含有難生物降解污染物廢水的深度處理，將化學(xué)氧化和生物氧化技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，充分利用了臭氧氧化與生物濾池各自的優(yōu)勢(shì)，從而達(dá)到相互補(bǔ)充的效果。該工藝不僅能夠有效保證NH3-N、COD達(dá)標(biāo)排放，還具有物理過(guò)濾作用，可降低出水SS指標(biāo)，且其投資低、占地小、自動(dòng)化程度高、運(yùn)行費(fèi)用低，比較適用于本項(xiàng)目改造工程。

（3）混凝、沉淀、過(guò)濾

混合是混凝沉淀的前提，混合效果直接關(guān)系到后序的混凝沉淀效果。此過(guò)程使所有膠體顆粒幾乎在瞬間完成脫穩(wěn)與凝聚。

絮凝方式分機(jī)械、水力兩大類(lèi)。水力絮凝投資小，運(yùn)行費(fèi)用低，但抗沖擊負(fù)荷能力較差；機(jī)械利用電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速裝置驅(qū)動(dòng)攪拌器對(duì)水進(jìn)行攪拌，雖然能量消耗大，但運(yùn)行穩(wěn)定，受水質(zhì)、水量變化影響較小。因此本次工程絮凝方式選擇機(jī)械絮凝。

沉淀是廢水處理工藝中用途最廣泛的操作單元之一，利用重力沉降將比水重的懸浮顆粒從水中去除。污水廠出水中懸浮物濃度不僅涉及到出水SS指標(biāo)，出水中的BOD5、COD等指標(biāo)也與之密切有關(guān)，深度處理出水懸浮物的主要是活性污泥絮體，其本身的有機(jī)成分就很高，較高的出水懸浮物含量會(huì)使得出水的BOD5、COD、氨氮值增加。常用的沉淀池型一般有平流沉淀池、斜管沉淀池、高效沉淀池等。

過(guò)濾目前主要有纖維轉(zhuǎn)盤(pán)濾池和不銹鋼過(guò)濾器。纖維轉(zhuǎn)盤(pán)濾池的過(guò)濾介質(zhì)是纖維毛濾布，它是由有機(jī)纖維堆織而成，其絨毛狀表面由尼龍纖維織而成，同時(shí)以聚酯纖維做為支撐體。在干燥狀態(tài)下，纖維毛呈直立狀態(tài)，浸濕后，纖維毛便會(huì)耷拉下來(lái)，形成濾布介質(zhì)有3～5mm的有效過(guò)濾深度，且當(dāng)量孔徑只有10微米，可以使固體粒子在有效過(guò)濾厚度中與過(guò)濾介質(zhì)充分接觸，將超過(guò)尺寸的粒子俘獲。濾布的深度能夠存儲(chǔ)俘獲的粒子，減小反沖洗流量，同時(shí)還可減少正常運(yùn)行時(shí)水頭損失。在反洗狀態(tài)下，與反抽吸裝置相靠近的纖維毛又會(huì)直立起來(lái)，方便纖維毛中的雜質(zhì)排出，可以清洗徹底。

不銹鋼過(guò)濾器是一種去除懸浮固體的過(guò)濾裝置。裝置由設(shè)備主體模塊、核心過(guò)濾模塊、反沖洗系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、自控系統(tǒng)組成，滾筒上裝有可方便拆卸的濾網(wǎng)。設(shè)備為連續(xù)過(guò)濾，設(shè)備內(nèi)部設(shè)有自動(dòng)啟閉開(kāi)關(guān)，當(dāng)滾筒有水進(jìn)入時(shí)，液位傳感器將發(fā)出信號(hào)，啟動(dòng)減速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)反沖洗泵。污水流入空心滾筒內(nèi)，滾筒上為高強(qiáng)度不銹鋼濾網(wǎng)。污水由濾網(wǎng)內(nèi)側(cè)向外側(cè)流出，污水水中的懸浮物被截留在濾網(wǎng)內(nèi)側(cè)。沖洗水通過(guò)位于滾筒頂部的噴頭由濾網(wǎng)外側(cè)向內(nèi)側(cè)對(duì)濾網(wǎng)進(jìn)行沖洗，沖洗下來(lái)的細(xì)小顆粒物質(zhì)由設(shè)備內(nèi)部的反沖洗水收集槽收集，并通過(guò)排污管排出設(shè)備。當(dāng)無(wú)水通過(guò)設(shè)備時(shí)，設(shè)備將自動(dòng)停止。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，構(gòu)造簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，占地面積小，水頭損失小，運(yùn)行能耗低。

3.4污泥處理工藝

污泥除有大量的水份間隙外，還有很大一部分是由于其顆粒表面特性和污泥團(tuán)的結(jié)構(gòu)所決定的。污泥顆粒表面吸附有各種電荷離子以及由微生物在其代謝過(guò)程中分于細(xì)胞體外的胞外聚合物等組成。這些電荷離子和胞外聚合物具有很強(qiáng)的持水率。這些污泥顆粒組成了污泥團(tuán)，形成許許多多的細(xì)道，污泥顆粒表面所持的水和細(xì)道中的水都為結(jié)合水，這種水是不能用簡(jiǎn)單的機(jī)械方法去除。

根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋泥質(zhì)》CJ∕T 249-2007，衛(wèi)生填埋污泥含水率需降至 60%以下，從目前國(guó)內(nèi)已建成的污水處理廠經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，本項(xiàng)目處理水量相對(duì)不大，每日產(chǎn)生的污泥量也不很多，設(shè)置污泥厭氧消化作為污泥穩(wěn)定無(wú)害化措施投資和運(yùn)行費(fèi)用偏高，管理復(fù)雜，建設(shè)費(fèi)用也比較高。沼氣利用存在的安全問(wèn)題、投資等也不適用于本項(xiàng)目的建設(shè)，因此污泥處理工藝宜采用直接濃縮脫水處理工藝，推薦采用廂式隔膜壓濾機(jī)脫水。污泥經(jīng)濃縮脫水后，含水率小于60%，直接外運(yùn)填埋?？紤]除磷要求，由于污泥中含磷濃度較高，較長(zhǎng)時(shí)間厭氧狀態(tài)下磷釋放回水中，隨上清液和濾液回到系統(tǒng)中，因此不宜采用重力濃縮，擬采用機(jī)械濃縮工藝，濃縮設(shè)備采用帶式濃縮機(jī)。

3.5消毒工藝方案

常用的消毒方法有液氯消毒，二氧化氯消毒，紫外線消毒等，見(jiàn)表5性能比較。

經(jīng)以上分析，綜合考慮污水消毒的工程適用性、技術(shù)的成熟性、安全性、可靠性、運(yùn)行、管理的維護(hù)特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)成本等因素，本著不造成二次污染的原則，同時(shí)考慮到廠區(qū)占地面積有限，本工程選用紫外線消毒的方式。

3.6除臭工藝方案

本工程投產(chǎn)后臭氣的主要來(lái)源如下：粗格柵、提升泵房、細(xì)格柵及沉砂池、污泥濃縮脫水間。因此，本工程除臭主要考慮污水預(yù)處理部分及污泥濃縮脫水間，這部分臭氣濃度較高，收集后集中處理。

目前城市污水處理廠的脫臭方法通常采用的有：生物濾池法、化學(xué)液體吸收法（化學(xué)洗池），從上述比較表還可以看出，液體吸收法除臭系統(tǒng)投資及運(yùn)行費(fèi)用較高，管理復(fù)雜，國(guó)內(nèi)污水廠很少采用，本工程不推薦該法。離子除臭法及生物濾池法都具有處理效果穩(wěn)定，投資及運(yùn)行費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，但都局限于將臭味嚴(yán)重的處理構(gòu)筑物封閉起來(lái)運(yùn)行，在目前的條件下不可能實(shí)現(xiàn)徹底除臭。設(shè)計(jì)推薦采用生物濾池除臭法。

4、工藝選擇

根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)的要求，結(jié)合前面對(duì)脫氮除磷的生化處理工藝、深度處理工藝和消毒工藝敘述，污水處理推薦方案為：粗格柵+細(xì)格柵+旋流沉砂池+水解酸化池+UCT池+二沉池+機(jī)械混凝+平流沉淀池+濾布濾池+紫外線消毒工藝；污泥處理推薦方案為：機(jī)械濃縮+高壓隔膜板框壓濾機(jī)工藝。

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作者簡(jiǎn)介：王崟膠（1986-），男，碩士，四川綿陽(yáng)人，工程師，從事市政給排水規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。

（作者單位：中國(guó)城市建設(shè)研究院有限公司）