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工業(yè)污水處理運行及水質(zhì)特征

      當(dāng)前我國還存在大量依托城鎮(zhèn)污水處理廠處理工業(yè)污水的情況，由于部分工業(yè)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(zhèn)污水處理廠可能會對城鎮(zhèn)污水處理廠的出水水質(zhì)、污泥處理處置帶來不良影響。2019年4月住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)展改革委聯(lián)合印發(fā)的《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動方案（2019-2021年）》中提出，對于不能被城鎮(zhèn)污水處理廠有效處理的污染物或可能影響城鎮(zhèn)污水處理廠出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的工業(yè)企業(yè)的排水，要限期退出城鎮(zhèn)污水處理廠。

      我國工業(yè)污水集中處理廠有1520家，設(shè)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(yè)污水集中處理廠是除城鎮(zhèn)污水處理廠外的主要污水集中處理單位，其數(shù)量、設(shè)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(yè)污水水質(zhì)復(fù)雜，濃度變化大，作為專門處理復(fù)雜工業(yè)污水的集中式處理單位，其在污水集中處理中發(fā)揮了較大的作用。

      同時，建設(shè)工業(yè)污水集中處理廠也是工業(yè)集聚發(fā)展、綠色發(fā)展和共享污水處理設(shè)施，降低水環(huán)境污染風(fēng)險的客觀需要和有效舉措。因此利用工業(yè)污水集中處理廠處理工業(yè)污水是發(fā)展趨勢。針對工業(yè)污水集中處理廠的研究主要集中在單個或多個工業(yè)污水集中處理廠的工藝設(shè)計或提升改造以及監(jiān)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(dāng)前我國工業(yè)污水集中處理廠的建設(shè)運行基本情況，分析主要污染物水質(zhì)變化特征及相互關(guān)系，以期能對工業(yè)集聚區(qū)建設(shè)污水集中處理設(shè)施、生態(tài)環(huán)境管理部門監(jiān)管工業(yè)污水集中處理廠提供參考。

      我國工業(yè)污水集中處理廠以1萬~5萬m³/d的規(guī)模為主，該規(guī)模下的污水處理廠數(shù)量、總體設(shè)計處理總能力、實際處理水量分別占全國總數(shù)的43.9%、55.4%、49.8%；規(guī)模為5萬~10萬m³/d和≥10萬m³/d的污水處理廠數(shù)量較少，二者數(shù)量合計僅占全國總數(shù)的6.6%，但以占全國總數(shù)35.0%的設(shè)計處理能力處理了占全國實際處理水量42.0%的污水；規(guī)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(shù)量合計占比達(dá)49.5%，但設(shè)計處理能力、實際處理水量僅占全國總數(shù)的9.7%、8.2%。

      工業(yè)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(wěn)定塘、人工濕地及土地處理工藝3種。隨著水環(huán)境質(zhì)量改善目標(biāo)的持續(xù)推進，水污染物排放限值逐步加嚴(yán)，有23.2%的工業(yè)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(wěn)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(yè)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(tǒng)的工業(yè)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(yè)污水集中處理廠數(shù)量較多，占比達(dá)全國總數(shù)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(shè)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(fù)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(shè)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(fù)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(fā)揮效能；SBR類的平均水力負(fù)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(dāng)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(zhì)；當(dāng)BOD5/COD≥0.3時，說明進水中適宜生物處理，當(dāng)比值＞0.45時，生化性良好。本研究中，我國工業(yè)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(yè)污水可生化有機物占比較低；有43.6%的工業(yè)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(diào)整后再進行生物處理?？傮w來看，我國大部分工業(yè)污水集中處理廠的進水可生化性較差，這與接納的工業(yè)污水中存在大量較難生物降解的污染物有關(guān)。

      （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(xiàn)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(yè)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(yīng)。

      （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(tǒng)的基質(zhì)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(yè)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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