技术领域
[0001] 本
发明属于工业
污水处理领域，涉及一种工业园区污水处理集成工艺方法，针对北方寒冷地区工业园区污水难处理问题，进行工艺集成与参数化设计，实现工艺模
块化、智能化、集成化。
背景技术
[0002] 工业
废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。轻工业主要是指生产生活资料的工业部
门，与日常生活息息相关，例如
棉、毛、麻、丝的纺织及缝纫，皮革及其制品，纸浆及造纸，
食品加工等工业；日用金属、日用化工、日用玻璃、日用陶瓷、化学
纤维及其织品、火柴、生活用木制品及塑料制品等工业。常见的轻工业废水主要有
农药废水、制革废水、制糖废水等。随着轻工业的迅速发展，废水的种类和数量也在迅猛增加，对
水体的污染也日趋广泛，严重威胁着人类的健康和安全。而我国对废水污染的治理与西方发达国家相比起步又相对较晚，导致当前我国轻工业废水污染状况不容乐观。
[0003] 虽然我国的工业废水处理起步较晚，但在借鉴国外先进处理技术经验的
基础上，我国还是引进和开发了大量的废水处理新技术。包括目前处于技术前沿研究热点的膜处理技术，通常有微滤、纳滤、
超滤和
反渗透等技术，由于在处理过程中不引入其他杂质，还有利于各种大分子原料的回收，推广前景广泛；还有
铁炭微
电解处理技术，利用Fe/C原
电池反应原理对废水进行处理的良好工艺；臭
氧氧化技术，利用臭氧的强
氧化剂，与还原态污染物反应时速度快，使用方便，不产生二次污染，可用于污水的消毒、除色、除臭、去除有机物和降低COD等；磁分离技术，是一种新型的利用废水中杂质颗粒的
磁性进行分离的水处理技术，对于水中非磁性或弱磁性的颗粒，利用磁性接种技术可使它们具有磁性。除了上述技术外，各国环境保护研究部门也在不断的推陈出新研发新的技术，但是大多数都是基于物理、化学法的衍生技术，存在处理成本高，耗能大，原理复杂，操作繁琐的弊端，对于以
生物法为主要方式的处理技术还比较少，主要总结起来，生物法处理轻工业园区污水一般存在以下问题：
[0004] ①
原水中工业废水比例过高，导致B/C过低，可生化性较差；
[0005] ②我国严寒地区，冬季气温极低，污水厂冬季水温普遍8～10℃，对于生化处理影响极大；
[0006] ③原水中C/N过低，反硝化
碳源不足，需大量补充外碳源，以满足脱氮要求。
[0007] 为了解决上述问题，本发明提出一种工业园区污水处理集成工艺方法。本发明拟采用物化与生物方法结合对废水进行处理，因单一的物理工艺、生物工艺、化学工艺均不能实现生产废水中高浓度有机质的高效去除，因此，本发明提出的工艺是将物理、生物与化学工艺有机地结合，共同运行。
发明内容
[0008] 本发明特别涉及一种工业园区污水处理集成工艺方法，针对轻工业园区企业在生产过程中产生的高浓度废水处理的问题，进行工艺集成与参数化设计，实现工艺模块化、智能化、集成化。
[0009] 根据轻工业园区进水指标及处理要求，工艺选择需要充分考虑碳源不足的问题，解决低C/N、低温难题，这需要最大化利用原水中的碳源作为反硝化所需
电子供体，并使有效功能菌种大量富集，为了达到对应的技术目标，本发明生化工艺推荐多点进水三级A/O强化
生物膜工艺。
[0010] 本发明所涉及的一种适于低温工业园区污水处理的集成工艺，所述集成工艺包括预处理模块、生化模块、深度处理模块；所述预处理模块包括脉冲
电解池、
水解酸化池、微电解预处理池；所述生化模块包括悬浮速生生物球反应池FGBS(Fast-growing biological sphere)、火山岩
生物滤池VMBF(Volcanic material biological filter)、浸没式缺氧/好氧
膜生物反应器S-AO-MBR(Submerged anoxic/aerobic MBR)和药剂强化澄清池；所述深度处理模块依次包括混凝、沉淀、过滤、消毒工艺，所述混凝采用管式静态混合器+超声絮凝，所述沉淀工艺采用纳米磁粒子辅助斜管
沉淀池，所述过滤采用V型滤池，所述消毒利用二氧化氯消毒。
[0011] 所述脉冲电解池、水解酸化池、微电解预处理池并联连接；所述脉冲电解池、水解酸化池、微电解预处理池进口分别与工业园区污水排放口连接；所述三级生化和药剂强化澄清池
串联连接，所述生化模块悬浮速生生物球FGBS进口分别与脉冲电解池、水解酸化池、微电解预处理池出口连接；所述火山岩生物滤池VMBF进口与悬浮速生生物球反应池FGBS出口连接；所述浸没式缺氧/好氧
膜生物反应器S-AO-MBR进口与火山岩生物滤池VMBF出口连接；所述深度处理模块混凝工艺进口与药剂强化澄清池出口连接。
[0012] 所述生化单元池体分两个格布置，池体净长度50～100m，净宽度50～100，分为4组廊道，每组廊道宽度13～18m，有效水深4.2m，超高0.6m。
[0013] 所述预处理模块根据处理水质特点选择不同的反应池和运行参数，具体选择方案如下：
[0014] 当工业园区以屠宰、食品加工类企业为主时，主要运行水解酸化池，控制参数T＝25℃,MLSS＝30％,O2<0.5mg/L，HTR＝8～10h；
[0015] 当工业园区以造纸、纺织工业为主时，主要运行脉冲电解池，峰值
电压12v，
频率800Hz，占空比70％，t＝30min；
[0016] 当工业园区以制革、工业品加工为主时，主要运行铁碳微电解池，其中当进水COD大于8000mg/L时，微电解柱d＝100mm，h＝1200mm，pH＝3.5，HRT＝1h，Fe/C体积比2.5:1，进水COD≤8000mg/L微电解柱d＝30mm，h＝1000mm，进水COD＝2200～2400mg/L，pH＝3.0，HRT＝1h，Fe/C体积比4:1。
[0017] 所述悬浮速生生物球反应池FGBS依次包括缺氧池和好氧池，好氧池填充好氧填料，填充比为65％，缺氧池填充厌氧填料，填充比45％，填料间距200mm×200mm，填料层高度3m，填料层为
单层，下层距池底1.5m，预留检修空间，超过300mm，好氧处理容积负荷Lv＝
0.16～0.2kg COD/[m3·d]，缺氧处理容积负荷Lv＝0.10～0.15kg COD/[m3·d]。
[0018] 所述火山岩生物滤池VMBF依次包括缺氧池和好氧池，好氧池填充好氧滤料，缺氧池填充厌氧滤料；滤料层高度H滤料＝3.5～4.0m，气水比为8:1，
污泥回流比Rr为100％，
混合液回流比Rc计算值为300％，空气冲洗强度：12-16L/㎡·S、水冲洗强度4-6L/㎡·S；采用小阻
力配水形式，采用气-水联合
反冲洗，所以采用长柄滤头，且每格滤池布置30～40个/m2，每个间距为150～200mm。
[0019] 当进水BOD5:TN＞4，VMBF好氧池BOD5有机负荷一般在5～6kg/(m3·d)，COD有机负荷一般在8～10kg/(m3·d)，空塔水力负荷一般在3～5m3/(m2·h)，硝化负荷q′NH3-N一般在0.3～0.8kg/(m3·d)；
[0020] 当进水BOD5:TN≤4，VMBF好氧池BOD5有机负荷一般在3～5kg/(m3·d)，COD有机负荷一般在6～8kg/(m3·d)，空塔水力负荷一般在3～5m3/(m2·h)，硝化负荷q′NH3-N一般在0.8～1.2kg/(m3·d)；
[0021] 所述浸没式缺氧/好氧膜生物反应器S-AO-MBR依次包括缺氧区和好氧区，污泥负荷0.3～0.4kgCOD/kgMLSS·d，膜池MLSS为4～1.2g/L，好氧处理容积负荷0.5～1.5CODkg/m3·d。好氧区溶解氧1-3mg/L，氧传递速率50～80mg/L/h，气水比为13：1。
[0022] 所述生化模块运行控制总
停留时间为32h，其中一级A/O停留时间为15h，二级A/O停留时间均为10h，三级A/O停留时间均为7h。具体各单元停留时间如下表：
[0023] 表1各阶段停留时间
[0024]
[0025] 所述生化模块运行控制原水进水分配比分别进入各缺氧段，缺氧池(FGBS)、缺氧池(VMBF)和缺氧池(S-AO-MBR)进水比例控制为60％：30％：10％；
[0026] 所述生化模块运行控制设计污泥龄20～25d、污泥回流比Rr为100％、混合液回流比Rc计算值为300％；
[0027] 所述药剂强化澄清池，投加药剂为多聚糖、聚合氯化
铝铁与甲基
纤维素组成的复合
澄清剂；
[0028] 所述混凝采用管式静态混合器+超声絮凝，所述沉淀工艺采用纳米磁粒子辅助斜管沉淀池，所述过滤采用V型滤池，所述消毒利用二氧化氯消毒。
[0029] 所述管式静态混合器+超声絮凝为串联进水，所述管式静态混合器设计流速0.8～-a -b1.5m/s，混合单元数M≥k·v ·D ，其中k系数为2.5～5.5，v是设计流速，D是管式静态混合器管径，a取0.4-0.5，b取0.2-0.3，混合器长度L＝1.15MD，混合时间3-10s，
水头损失0.3-
0.5m，G值500-700s-1；所述超声絮凝
超声波场30-50KHZ，0.35-0.5W/cm2。
[0030] 所述V型滤池采用均质滤料，有效粒径d10＝0.95～1.35，不均匀系数K60＝1.2～1.6，滤料层的厚度约为0.95～1.20m；采用气水反冲洗，冲洗是滤料层呈微膨胀状态，配水、配气采用长柄滤头，冲洗全过程由V型槽
侧壁一排小孔出流形成表面横向扫洗。
[0031] 本发明涉及一种适于低温工业园区污水处理的集成工艺，具有以下技术特点：
[0032] 1、该工艺主要解决低温、低C/N生化处理技术难题，其特点为采用多点调控分级进水、分段降解方式，通过考虑三个缺氧反硝化单元对碳源的不同需求，提供差异化的碳源补充策略，将进水中可
生物降解有机物成分充分利用以满足反硝化过程碳源的需求；
[0033] 2、在好氧阶段，为了提高难降解有机物的去除效果，同时也是作为反硝化脱氮的辅助阶段，填充固定式半软性旋体强筋填料，以降低低温影响，增强处理效果。
[0034] 3、该工艺可以有效缓解低温所产生的
微生物生长慢、生物活性差的问题，也充分利用了原水中碳源，提高了
脱碳效果，作为该水厂改造的推荐工艺具有明显优势。
[0035] 4、布置悬浮填料可以在好氧反应池内形成“好氧-缺氧-厌氧”局部微环境，能够承担有机物开环和降解的作用，提高可生化性的同时，有效去除部分难降解COD，也为后续反硝化处理提供有效的碳源；
[0036] 5、布置火山岩滤池工艺可以实现同步硝化反硝化(SND)，增加系统中微生物的种类及数量，承担部分脱氮效果，特殊材质及大
比表面积，可为生化系统中微生物提供足够多的附着点，使该填料具有微生物的
亲和性，增强微生物的
吸附作用，延长微生物与大分子物质的
接触时间，从而提高该段的处理效果。
附图说明
[0037] 图1一种适于低温工业园区污水处理的集成工艺示意图
[0038] 其中1、预处理模块；2、生化模块；3、深度处理模块。
[0039] 1-1.脉冲电解池；1-2.水解酸化池；1-3.微电解预处理；2-1.悬浮速生生物球FGBS；2-2.火山岩生物滤池VMBF；2-3.浸没式缺氧/好氧膜生物反应器S-AO-MBR；3-1.管式静态混合器+超声絮凝反应器；3-2.纳米磁粒子辅助斜管沉淀池；3-3.V型滤池；3-4二氧化氯消毒器。
[0040] 图2生化工艺多点进水三级A/O工艺
[0041] 其中1.进水；2.碳源；3.硝化液回流；4.澄清污泥回流；5.缺氧FGBS池；6.好氧FGBS池；7.缺氧VMBF池；8.好氧VMBF池；9.浸没式缺氧膜生物反应器；10.浸没式好氧膜生物反应器；11.澄清池；12.澄清药剂。
[0042] 图3池体方案
[0043] 其中1.缺氧FGBS池；2.好氧FGBS池；3.缺氧VMBF池；4.好氧VMBF池；5.浸没式缺氧膜生物反应器；6.浸没式好氧膜生物反应器；
[0044] →水流方向； 曝气系统。
具体实施方式
[0045] 一种工业园区污水处理集成工艺方法，包括预处理模块、生化模块、深度处理模块；所述预处理模块包括脉冲电解池、水解酸化池、微电解预处理池；所述生化模块包括悬浮速生生物球反应池FGBS(Fast-growing biological sphere)、火山岩生物滤池VMBF(Volcanic material biological filter)、浸没式缺氧/好氧膜生物反应器S-AO-MBR(Submerged anoxic/aerobic MBR)和药剂强化澄清池；所述深度处理模块依次包括混凝、沉淀、过滤、消毒工艺，所述混凝采用管式静态混合器+超声絮凝，所述沉淀工艺采用纳米磁粒子辅助斜管沉淀池，所述过滤采用V型滤池，所述消毒利用二氧化氯消毒。
[0046] 所述脉冲电解池、水解酸化池、微电解预处理池并联连接；所述脉冲电解池、水解酸化池、微电解预处理池进口分别与工业园区污水排放口连接；所述三级生化和药剂强化澄清池串联连接，所述生化模块悬浮速生生物球FGBS进口分别与脉冲电解池、水解酸化池、微电解预处理池出口连接；所述火山岩生物滤池VMBF进口与悬浮速生生物球反应池FGBS出口连接；所述浸没式缺氧/好氧膜生物反应器S-AO-MBR进口与火山岩生物滤池VMBF出口连接；所述深度处理模块混凝工艺进口与药剂强化澄清池出口连接。
[0047] 所述生化单元池体分两个格布置，池体净长度50～100m，净宽度50～100，分为4组廊道，每组廊道宽度13～18m，有效水深4.2m，超高0.6m。
[0048] 所述预处理模块根据处理水质特点选择不同的反应池和运行参数，具体选择方案如下：
[0049] 当工业园区以屠宰、食品加工类企业为主时，主要运行水解酸化池，控制参数T＝25℃,MLSS＝30％,O2<0.5mg/L，HTR＝8～10h；
[0050] 当工业园区以造纸、纺织工业为主时，主要运行脉冲电解池，峰值电压12v，频率800Hz，占空比70％，t＝30min；
[0051] 当工业园区以制革、工业品加工为主时，主要运行铁碳微电解池，其中当进水COD大于8000mg/L时，微电解柱d＝100mm，h＝1200mm，pH＝3.5，HRT＝1h，Fe/C体积比2.5:1，进水COD≤8000mg/L微电解柱d＝30mm，h＝1000mm，进水COD＝2200～2400mg/L，pH＝3.0，HRT＝1h，Fe/C体积比4:1。
[0052] 所述悬浮速生生物球反应池FGBS依次包括缺氧池和好氧池，好氧池填充好氧填料，填充比为65％，缺氧池填充厌氧填料，填充比45％，填料间距200mm×200mm，填料层高度3m，填料层为单层，下层距池底1.5m，预留检修空间，超过300mm，好氧处理容积负荷Lv＝
0.16～0.2kg COD/[m3·d]，缺氧处理容积负荷Lv＝0.10～0.15kg COD/[m3·d]。
[0053] 所述火山岩生物滤池VMBF依次包括缺氧池和好氧池，好氧池填充好氧滤料，缺氧池填充厌氧滤料；滤料层高度H滤料＝3.5～4.0m，气水比为8:1，污泥回流比Rr为100％，混合液回流比Rc计算值为300％，空气冲洗强度：12-16L/㎡·S、水冲洗强度4-6L/㎡·S；采用小阻力配水形式，采用气-水联合反冲洗，所以采用长柄滤头，且每格滤池布置30～40个/m2，每个间距为150～200mm。
[0054] 当进水BOD5:TN＞4，VMBF好氧池BOD5有机负荷一般在5～6kg/(m3·d)，COD有机负荷一般在8～10kg/(m3·d)，空塔水力负荷一般在3～5m3/(m2·h)，硝化负荷q′NH3-N一般在0.3～0.8kg/(m3·d)；
[0055] 当进水BOD5:TN≤4，VMBF好氧池BOD5有机负荷一般在3～5kg/(m3·d)，COD有机负荷一般在6～8kg/(m3·d)，空塔水力负荷一般在3～5m3/(m2·h)，硝化负荷q′NH3-N一般在0.8～1.2kg/(m3·d)；
[0056] 所述浸没式缺氧/好氧膜生物反应器S-AO-MBR依次包括缺氧区和好氧区，污泥负荷0.3～0.4kgCOD/kgMLSS·d，膜池MLSS为4～1.2g/L，好氧处理容积负荷0.5～1.5CODkg/m3·d。好氧区溶解氧1-3mg/L，氧传递速率50～80mg/L/h，气水比为13：1。
[0057] 所述生化模块运行控制总停留时间为32h，其中一级A/O停留时间为15h，二级A/O停留时间均为10h，三级A/O停留时间均为7h。具体各单元停留时间如下表：
[0058] 表2各阶段停留时间
[0059]
[0060] 所述生化模块运行控制原水进水分配比分别进入各缺氧段，缺氧池(FGBS)、缺氧池(VMBF)和缺氧池(S-AO-MBR)进水比例控制为60％：30％：10％；
[0061] 所述生化模块运行控制设计污泥龄20～25d、污泥回流比Rr为100％、混合液回流比Rc计算值为300％；
[0062] 所述药剂强化澄清池，投加药剂为多聚糖、聚合氯化铝铁与甲基纤维素组成的复合澄清剂；
[0063] 所述混凝采用管式静态混合器+超声絮凝，所述沉淀工艺采用纳米磁粒子辅助斜管沉淀池，所述过滤采用V型滤池，所述消毒利用二氧化氯消毒。
[0064] 所述管式静态混合器+超声絮凝为串联进水，所述管式静态混合器设计流速0.8～1.5m/s，混合单元数M≥k·v-a·D-b，其中k系数为2.5～5.5，v是设计流速，D是管式静态混合器管径，a取0.4-0.5，b取0.2-0.3，混合器长度L＝1.15MD，混合时间3-10s，水头损失0.3-
0.5m，G值500-700s-1；所述超声絮凝
超声波场30-50KHZ，0.35-0.5W/cm2。
[0065] 所述V型滤池采用均质滤料，有效粒径d10＝0.95～1.35，不均匀系数K60＝1.2～1.6，滤料层的厚度约为0.95～1.20m；采用气水反冲洗，冲洗是滤料层呈微膨胀状态，配水、配气采用长柄滤头，冲洗全过程由V型槽侧壁一排小孔出流形成表面横向扫洗。
[0067] 某工业园区以屠宰、食品加工类企业为主混合废水，设计水量为2000t/d，进、出水水质见表3。
[0068] 表3某工业园区废水的水质指标
[0069] 项目 单位 进水指标 出水指标pH值 5—6 6—9
悬浮物 mg/L 180 50
化学需氧量 g/L 2.2～3.5 80
氨氮 mg/L 50 15
总氮 mg/L 60 20
总磷 mg/L 14.5 1.0
石油类 mg/L 38 3.0
[0070] 采用本发明工艺，运行时发现，启动运行的单元包括预处理模块的水解酸化池，生化模块的悬浮速生生物球FGBS、火山岩生物滤池VMBF和浸没式缺氧/好氧膜生物反应器S-AO-MBR、深度处理模块混凝、沉淀、过滤、消毒。出水指标全部达到设计要求。
[0071] 实施例二
[0072] 某工业园区以制革、工业品加工为主混合废水，设计水量为5000t/d，进、出水水质见表4。
[0073] 表4某工业园区废水的水质指标
[0074] 项目 单位 进水指标 出水指标pH值 5—6 6—9
悬浮物 mg/L 260 50
化学需氧量 g/L 9.0～9.5 80
氨氮 mg/L 110 15
总氮 mg/L 120 20
总磷 mg/L 7.5 1.0
石油类 mg/L 45 3.0
[0075] 采用本发明工艺，运行时发现，启动运行的单元包括预处理模块的铁碳微电解，生化模块的悬浮速生生物球FGBS、火山岩生物滤池VMBF和浸没式缺氧/好氧膜生物反应器S-AO-MBR、深度处理模块混凝、沉淀、过滤、消毒，出水指标全部达到设计要求。
