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    工業污水處理運行及水質特征

          當前我國還存在大量依托城鎮污水處理廠處理工業污水的情況,由于部分工業污水含有重金屬或難以生物降解的有毒有害污染物,進入城鎮污水處理廠可能會對城鎮污水處理廠的出水水質、污泥處理處置帶來不良影響。2019年4月住房和城鄉建設部、生態環境部、國家發展改革委聯合印發的《城鎮污水處理提質增效三年行動方案(2019-2021年)》中提出,對于不能被城鎮污水處理廠有效處理的污染物或可能影響城鎮污水處理廠出水穩定達標的工業企業的排水,要限期退出城鎮污水處理廠。

          我國工業污水集中處理廠有1520家,設計處理能力為2 328萬m³/d,年廢水實際處理量為40.75億m³,工業污水集中處理廠是除城鎮污水處理廠外的主要污水集中處理單位,其數量、設計處理能力、年污水實際處理量分別占全國集中式污水處理單位總量的1.9%、9.4%、6.2%。工業污水水質復雜,濃度變化大,作為專門處理復雜工業污水的集中式處理單位,其在污水集中處理中發揮了較大的作用。

          同時,建設工業污水集中處理廠也是工業集聚發展、綠色發展和共享污水處理設施,降低水環境污染風險的客觀需要和有效舉措。因此利用工業污水集中處理廠處理工業污水是發展趨勢。針對工業污水集中處理廠的研究主要集中在單個或多個工業污水集中處理廠的工藝設計或提升改造以及監督管理政策建議等方面,基于全國層面綜合和量化的比對分析較少開展,本研究探討了當前我國工業污水集中處理廠的建設運行基本情況,分析主要污染物水質變化特征及相互關系,以期能對工業集聚區建設污水集中處理設施、生態環境管理部門監管工業污水集中處理廠提供參考。

          我國工業污水集中處理廠以1萬~5萬m³/d的規模為主,該規模下的污水處理廠數量、總體設計處理總能力、實際處理水量分別占全國總數的43.9%、55.4%、49.8%;規模為5萬~10萬m³/d和≥10萬m³/d的污水處理廠數量較少,二者數量合計僅占全國總數的6.6%,但以占全國總數35.0%的設計處理能力處理了占全國實際處理水量42.0%的污水;規模為<0.5萬m³/d、0.5萬~1萬m³/d的兩種類型污水處理廠數量合計占比達49.5%,但設計處理能力、實際處理水量僅占全國總數的9.7%、8.2%。

          工業污水集中處理廠采用的主體工藝為好氧生物處理,厭氧生物處理,穩定塘、人工濕地及土地處理工藝3種。隨著水環境質量改善目標的持續推進,水污染物排放限值逐步加嚴,有23.2%的工業污水集中處理廠采用了上述兩種或以上工藝組合。厭氧生物處理和穩定塘、人工濕地及土地處理兩種工藝因其工藝特點,多與好氧生物處理工藝組合使用,采用上述兩種工藝的工業污水集中處理廠中,分別有84.6%、84.8%與其他工藝組合。因此,在本文主要針對采用生物處理系統的工業污水集中處理廠進行分析。

          好氧生物處理工藝為主體工藝的工業污水集中處理廠數量較多,占比達全國總數的81.6%,其中AAO工藝、AO工藝、普通活性污泥法、SBR類、氧化溝類和MBR類為主流工藝,占比合計為76.2%。其中AAO工藝、AO工藝、普通活性污泥法、氧化溝類4種工藝的平均設計處理能力比全國平均值高出范圍為2.3%~48.3%,且平均水力負荷率相差不大,與全國平均值相近;使用SBR類、MBR類的污水處理廠平均設計處理能力低于全國平均值,MBR類作為膜處理工藝,平均水力負荷率比全國平均值低5.5%,說明在運行過程中處理水量偏少,未能充分發揮效能;SBR類的平均水力負荷率為6種主流處理工藝中最高,比全國平均值高9.2%,說明使用該工藝的污水處理廠污水實際處理量較大,運行率較高。

          (1)進水BOD5/COD特征。在污水處理廠中可采用BOD5/COD值來反映可生物降解的有機污染物占總有機物的比例。一般來說,當BOD5/COD<0.3時,進水的可生化性較差,存在難以生化降解的物質;當BOD5/COD≥0.3時,說明進水中適宜生物處理,當比值>0.45時,生化性良好。本研究中,我國工業污水集中處理廠的BOD5/COD平均值為0.33,中位值為0.22,中位值小于平均值,說明部分污水處理廠的比值較小,其接納的工業污水可生化有機物占比較低;有43.6%的工業污水集中處理廠比值大于0.3,有31.6%污水處理廠的比值大于0.45,這部分污水處理廠的進水適宜生物處理,而其他56.4%的污水處理廠進水需要調整后再進行生物處理。總體來看,我國大部分工業污水集中處理廠的進水可生化性較差,這與接納的工業污水中存在大量較難生物降解的污染物有關。

          (2)進水BOD5/TN特征。在污水處理廠中可采用BOD5/TN值反映反硝化菌是否有足夠的碳源,保證反硝化過程的順利進行,促進生物脫氮,同時滿足微生物生長繁殖和好氧段有氧呼吸的碳源消耗。一般來說,BOD5/TN>2.86時可實現硝酸鹽的完全反硝化,比值>4時則進水碳源充足,脫氮率可保證。本研究中的BOD5/TN的平均值為5.39,中位值為2.69,不同工業污水處理廠的BOD5/TN比值差異較大,有53.6%的污水處理廠該比值小于2.86,而有36.8%的污水處理廠該比值大于4,部分污水處理廠總氮去除碳源非常充足,而大部分污水處理廠需要外加碳源才能滿足反硝化過程所需,這點與總氮去除率相對較低也相互呼應。

          (3)進水BOD5/TP特征。在污水處理廠中可采用BOD5/TP值反映生物除磷的可行性,一般來說,BOD5/TP>20可保證聚磷菌對除磷系統的基質要求。在本研究中,BOD5/TP的平均值為52.07,中位值為28.71,有66.1%的污水處理廠該項比值大于20,說明大部分工業污水集中處理廠的進水能基本滿足生物除磷的要求。

     


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