隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為優(yōu)化工業(yè)資源，建設(shè)了大量經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、特色工業(yè)園區(qū)及技術(shù)示范區(qū)等多種形式的工業(yè)園區(qū)。相對于城鎮(zhèn)污水處理廠的污水，工業(yè)園區(qū)因其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水量往往波動大，水質(zhì)具有成分復(fù)雜、污染物濃度高和可生化性較差等特性，因此，應(yīng)根據(jù)園區(qū)水質(zhì)特點(diǎn)選擇適宜的處理工藝，確定最佳的運(yùn)行操作條件，從而提高污水處理效果。江蘇某工業(yè)園區(qū)污水處理廠采用生物增效技術(shù)處理難降解工業(yè)廢水，降低了處理成本，同時實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)提升，可為其他類似水質(zhì)的園區(qū)污水處理廠升級改造提供參考。

1、工程概況

該工業(yè)園區(qū)內(nèi)主要企業(yè)為造紙廠、木薯酒精廠和化工廠，配套建有處理規(guī)模為3×104m3/d的污水處理廠，共兩條處理線，采用相同處理工藝，其中A線處理能力1×104m3/d，B線處理能力2×104m3/d。廢水分別經(jīng)上游企業(yè)處理到納管水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)B級標(biāo)準(zhǔn)（COD≤350mg/L）排入園區(qū)污水處理廠進(jìn)行后續(xù)處理，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）的一級A標(biāo)準(zhǔn)。園區(qū)污水處理廠工藝流程如圖1所示。

來水首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池單元（分成A線和B線兩條線處理），可對水質(zhì)水量進(jìn)行均化和調(diào)節(jié)，降低系統(tǒng)沖擊負(fù)荷，防止對后續(xù)生化處理單元形成沖擊負(fù)荷；調(diào)節(jié)池出水進(jìn)入水解池，廢水中的復(fù)雜或難降解大分子有機(jī)物水解為小分子有機(jī)物，可生化性提高，水力停留時間（HRT）為6h；之后廢水進(jìn)行AO脫氮工藝處理，缺氧池（A池）HRT為3h，在缺氧池進(jìn)行反硝化處理，實(shí)現(xiàn)總氮去除，再進(jìn)入好氧池（O池）進(jìn)行有機(jī)物和氨氮的生物降解，HRT為15h；二沉池出水進(jìn)入深度處理單元，以聚合硫酸鐵和活性炭吸附為核心工藝，進(jìn)一步降解剩余有機(jī)物，最終實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

AO工藝主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

2、運(yùn)行現(xiàn)狀及存在的問題

2.1 運(yùn)行現(xiàn)狀

根據(jù)園區(qū)污水處理廠3個月（2023年7月1日—9月30日）運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)整理，各主要處理單元的運(yùn)行情況見表2。從表2可以看出，該工程主要污染物指標(biāo)是COD、氨氮和總氮，除COD外的其他指標(biāo)均可以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。主要的污染物降解在AO生物處理和深度處理單元完成。系統(tǒng)進(jìn)水COD波動較大（110～190mg/L），水解池對COD基本沒有去除效果，好氧處理出水COD基本為90～150mg/L，其中A線平均處理水量為9820m3/d，好氧出水平均COD為128mg/L，B線平均處理水量為19645m3/d，好氧出水平均COD為124mg/L，兩條線COD去除率均保持在15%～25%，經(jīng)生化處理后COD仍不能達(dá)標(biāo)，需進(jìn)行后續(xù)深度處理，即聚合硫酸鐵混凝和活性炭吸附后才能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)；系統(tǒng)進(jìn)水氨氮為1.5~7.0mg/L，通過好氧生物處理氨氮降至4.5mg/L以下；系統(tǒng)進(jìn)水總氮為10.0~30.0mg/L，通過AO工藝補(bǔ)加碳源能實(shí)現(xiàn)出水總氮達(dá)標(biāo)。

2.2 存在的主要問題

2.2.1 好氧生物處理COD去除率低

進(jìn)入污水處理廠的廢水已經(jīng)過上游企業(yè)的生物處理，來水COD≤200mg/L、BOD≤50mg/L，廢水中可生物降解的有機(jī)物含量低，再進(jìn)行活性污泥法處理，COD去除率僅約20%，處理效果差，生化出水COD較高，增加了后續(xù)深度處理的負(fù)荷。

2.2.2 好氧池活性污泥需定期補(bǔ)充

同樣由于進(jìn)入污水處理廠的廢水中可生物降解有機(jī)物含量低，碳源不足會導(dǎo)致活性污泥的微生物面臨內(nèi)源呼吸，微生物群落多樣性呈現(xiàn)收斂趨勢，若運(yùn)行控制不好，就會導(dǎo)致活性污泥濃度越來越低，最終需定期補(bǔ)充活性污泥才能維持正常運(yùn)行。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)（污泥濃度從3.5g/L降至1g/L以下），現(xiàn)場一般30～50d就要重新補(bǔ)充污泥，以維持污泥濃度。

2.2.3 深度處理成本高

生化處理出水COD主要在90～150mg/L范圍內(nèi)波動，采用聚合硫酸鐵-活性炭聯(lián)合處理工藝時，聚合硫酸鐵用量為1.4～1.8kg/m3，活性炭用量為220~250mg/L，深度處理出水COD控制在40.0～50.0mg/L，深度處理加藥成本為2.20～2.50元/m3。由于處理成本較高，企業(yè)負(fù)擔(dān)重，迫切需要一種高效低成本處理技術(shù)以解決達(dá)標(biāo)排放問題。

3、生物增效技術(shù)的應(yīng)用

生物增效處理技術(shù)基于吸附耦合微生物協(xié)同增效原理研發(fā)而成，主要針對難降解工業(yè)廢水常規(guī)生物系統(tǒng)存在的“好氧處理效果差、深度處理成本高”等問題，技術(shù)核心是在生物碳基上耦合微生物菌株和活性微量元素，改善生化系統(tǒng)微生物的菌群結(jié)構(gòu)和數(shù)量、提高廢水中難降解污染物的傳質(zhì)效率和提升生化系統(tǒng)微生物的生存環(huán)境，加快水中各類污染物轉(zhuǎn)化為易降解小分子有機(jī)物的速度，提高生化系統(tǒng)對難降解污染物的去除率，提升生化系統(tǒng)處理能力，以滿足低成本達(dá)標(biāo)排放的目標(biāo)。

該項(xiàng)目使用的增效劑產(chǎn)品采用碘值550～600的200目粉末生物炭為載體材料，耦合的微生物菌株主要是強(qiáng)化木質(zhì)素降解和酯類物質(zhì)的白腐菌、多種芽孢桿菌和酵母菌等，有效活菌數(shù)約為100億個/g，同時添加少量鐵、鈷、錳和鍶等微量元素。

根據(jù)兩條線的處理情況，先選擇水量較小的A線進(jìn)行生物增效技術(shù)處理，運(yùn)行成功后，再在B線應(yīng)用。10月5日按好氧池有效容積的0.1%接種增效劑6t，在好氧池中形成1kg/m3的增效劑接種濃度，之后每天進(jìn)水量按40g/m3補(bǔ)充加藥，維持系統(tǒng)中增效劑的有效濃度。增效處理期間各項(xiàng)工藝參數(shù)保持穩(wěn)定，以下對11月運(yùn)行期間出水COD、氨氮及色度進(jìn)行比較分析。

3.1 COD變化分析

A、B線的調(diào)節(jié)池COD基本保持一致，A、B線調(diào)節(jié)池出水COD均為100～190mg/L，其中A線平均處理水量為10050m3/d，調(diào)節(jié)池出水月平均COD為158mg/L；同期B線平均處理水量為19930m3/d，調(diào)節(jié)池出水月均COD為151mg/L。A線二沉池出水COD為65～100mg/L，月均COD為77.3mg/L，好氧處理平均COD去除率50.90%；同期B線二沉池出水COD為90～140mg/L，月均COD為114mg/L，好氧處理平均COD去除率為24.40%。這也充分驗(yàn)證了該工藝對于難降解COD廢水具有較好的處理效果，具體見圖2。

綜上所述，生物增效技術(shù)對難降解廢水COD的去除效果較好，增效處理出水COD較普通生化出水COD下降明顯，COD去除率提高了50%以上，減輕了后續(xù)深度處理的負(fù)荷。

3.2 氨氮變化分析

A、B線調(diào)節(jié)池出水氨氮均在1.5～7.0mg/L范圍內(nèi)波動，其中A線調(diào)節(jié)池出水月均氨氮為3.46mg/L，B線調(diào)節(jié)池出水月均氨氮為3.36mg/L。A線二沉池出水氨氮為0.6～1.20mg/L，月均氨氮為0.83mg/L，好氧處理平均氨氮去除率為76.07%；B線二沉池出水氨氮為1.0～4.3mg/L，月均氨氮為2.29mg/L，好氧處理平均氨氮去除率為31.89%（見圖3）。由此可見，生物增效技術(shù)對氨氮的去除效果較好，出水氨氮基本維持在1.0mg/L以下，可穩(wěn)定控制在遠(yuǎn)優(yōu)于一級A標(biāo)準(zhǔn)的水平。

3.3 深度處理變化分析

A線經(jīng)增效處理后，聚合硫酸鐵用量為1.35kg/m3時，混凝出水COD基本穩(wěn)定在30～40mg/L，平均出水COD為37.4mg/L。B線采用原有處理工藝，聚合硫酸鐵和活性炭用量分別為1.65、0.235kg/m3時，混凝出水COD穩(wěn)定在40～50mg/L，平均出水COD為47.9mg/L。這也充分驗(yàn)證了生物增效處理不僅對該廢水具有較好的去除效果，出水水質(zhì)也更易于深度處理，具體處理情況見表3。

3.4 色度變化分析

A線通過聚合硫酸鐵處理后出水清澈透明、色度約4倍，B線通過聚合硫酸鐵和活性炭吸附處理后出水透明度略劣于A線出水，出水色度約20倍，色度對比肉眼觀察差異明顯。

3.5 新增運(yùn)行成本分析

運(yùn)行期間，好氧處理段主要新增了生物增效劑的投加成本，深度處理段主要是藥劑投加成本發(fā)生了變化，以及活性炭形成的污泥處置成本，其他運(yùn)行費(fèi)用基本不變，具體分析見表4。

從表4可以看出，A線新增成本1.13元/m3，B線新增成本2.58元/m3。可見，采用生物增效技術(shù)處理后，運(yùn)行成本節(jié)省1.45元/m3，按目前A線處理量為1×104m3/d計(jì)，節(jié)約成本507.50萬元/a。兩條線均采用增效技術(shù)后，按處理量為3×104m3/d計(jì)算，可節(jié)約成本1522.50萬元/a，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀，排放水水質(zhì)可進(jìn)一步提升，環(huán)境效益良好。

4、結(jié)論

采用生物增效技術(shù)對江蘇某工業(yè)園區(qū)污水處理廠生物處理系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，構(gòu)建新的生物降解體系，好氧出水COD較普通生化出水COD下降明顯，平均COD去除率從24.40%上升至50.90%；平均氨氮去除率從31.89%提高到76.07%；深度處理效果獲得提升，藥劑實(shí)現(xiàn)減量，處理成本下降，運(yùn)行成本可節(jié)省1.45元/m3，按A線處理量為1×104m3/d計(jì)算，節(jié)約成本507.50萬元/a，兩條線均采用增效技術(shù)后，按處理量為3×104m3/d計(jì)算，節(jié)約成本1522.50萬元/a，實(shí)現(xiàn)了污水處理廠運(yùn)行成本下降、出水水質(zhì)提升的目標(biāo)，為排放、部分回用以及深度處理回用做好準(zhǔn)備。同時也為全國其他類似進(jìn)水水質(zhì)的污水處理廠，特別是工業(yè)園區(qū)污水處理廠的提標(biāo)升級改造提供了借鑒。