在印染園區(qū)綜合污水處理廠提標(biāo)升級改造中的應(yīng)用

謝家海¹ 陳紫琪² 趙素云¹ 戴駿強¹ 鄒東剛² 

（1.蘇州金澤環(huán)境發(fā)展有限公司 2.浙江金佰利環(huán)境科技有限公司）

摘要：

印染綜合工業(yè)園區(qū)污水處理廠的排放標(biāo)準(zhǔn)，隨著環(huán)境水體治理要求不斷提高，政策管控逐漸趨于嚴(yán)格。蘇州市震澤鎮(zhèn)污水處理廠，是蘇州區(qū)印染工業(yè)園區(qū)的工業(yè)集中污水處理廠。設(shè)計規(guī)模50000m³/day，接納的污水主要為鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)企業(yè)排放廢水，有印染廢水、生物制藥、絹紡、新能源、金屬加工等行業(yè)的廢水，水質(zhì)特點呈現(xiàn)污染物復(fù)雜，高濃度、可生化性差，且含有苯胺類、硝基苯類等有難降解有毒污染物。在太湖流域治理的高排放標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境背景下，通過增加高效低能耗深井曝氣工藝（高壓溶氧強化曝氣生化）為第一段AO生化曝氣工藝的，與原有的AAO生化工藝結(jié)合形成改良五段Bardenpho生化工藝；第一段AO工藝為【水解酸化+高效深井曝氣工藝】，通過水解與高壓溶氧強化生化氧化的深井曝氣，解決原水生物毒性對生化系統(tǒng)的影響，提高可生化性；通過一級AO生化后，BOD/COD從原來的0.1上升到0.3-0.5，解決傳統(tǒng)好氧生化造成的Bardenpho二段生化處理單元的可生化性不足的問題。進一步提高二級生化處理單元AAO系統(tǒng)的脫氮能力和COD降解能力。

廢水處理系統(tǒng)運行結(jié)果表明，以深井曝氣工藝為主體的改良五段Bardenpho短流程生化工藝，提高了出水COD水平，解決了短流程條件下生化脫氮除磷能力。深井曝氣工藝對綜合園區(qū)工業(yè)廢水具有很好的化學(xué)氧化和生化處理效果，出水主要污染物指標(biāo)可以穩(wěn)定達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）準(zhǔn)Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)（COD≤50 mg/L、TN≤15 mg/L），水處理總成本從原有工藝的3.68元/m³·水降低到1.962元/m³·水，由于減少原工藝的前物化處理環(huán)節(jié)，因此，污泥產(chǎn)量下降30%，總體運行成本下降45%以上。

1. 深井曝氣工藝簡介

深井曝氣工藝技術(shù)是污水處理工藝好氧活性污泥法的一種先進、高效的工藝技術(shù)，始于英國帝國化學(xué)公司（ICI），是最早應(yīng)用于生產(chǎn)單細胞蛋白工藝的高效充氧技術(shù)。1968年ICI公司在單細胞蛋白生產(chǎn)中，高效培養(yǎng)槽中運用了深井曝氣技術(shù)，之后成功應(yīng)用于生產(chǎn)工藝廢水的好氧預(yù)處理。1974年在畢林哈姆建造了一座試驗性深井曝氣系統(tǒng)，用于處理生活和工業(yè)綜合廢水。1975年4月ICI首次發(fā)表了深井曝氣工藝在廢水好氧工藝中的研究成果。其運行結(jié)果達到了英國環(huán)境保護方面嚴(yán)格的出水要求。

【深井曝氣活性污泥法（Deep-shaft Aeration Process）】稱為“超深水曝氣”、“超深層曝氣”，是以地下超深豎井（50-150m）構(gòu)筑物作為曝氣池的活性污泥法工藝（簡稱為深井曝氣工藝）。

高效低能耗深井曝氣活性污泥法的曝氣工藝原理，理論上運用物理學(xué)享利定律（Henry's Law）作為“第一性原理”，即當(dāng)水靜壓增加時，空氣中氧的溶解度增大，運用亨利定律這一基礎(chǔ)物理學(xué)原理，使得深井曝氣工藝本身在不需要增加能量的消耗和曝氣內(nèi)部設(shè)備等輔助手段的前提下，充分運用深井井體深度增加的靜水壓，直接高效率利用空氣中的氧氣。

深井曝氣法的應(yīng)用本身從結(jié)構(gòu)形式和反應(yīng)機制上突破了傳統(tǒng)平流式普通曝氣活性污泥法的技術(shù)極限，適應(yīng)污水處理對氧轉(zhuǎn)移率的需要，徹底解決傳統(tǒng)平流曝氣活性污泥系統(tǒng)的低效的供氧問題，為污水處理廠總體設(shè)計提供全新的工藝組合模式。

深井曝氣工藝運行穩(wěn)定、占地少、運行成本低等優(yōu)點，聯(lián)邦德國應(yīng)用深井曝氣技術(shù)建造了生產(chǎn)規(guī)模的淀粉廢水好氧預(yù)處理系統(tǒng)。日本自1977年開始使用深井曝氣工藝，迄今在城市廢水和化工、造紙、農(nóng)藥、制藥、印染、食品、糧食加工、釀造（制酒）、洗滌等工業(yè)廢水的處理中應(yīng)用，已經(jīng)成為日本應(yīng)用最廣泛的污水好氧處理工藝。

目前在全球各地相應(yīng)用深井曝氣建成各類廢水處理系統(tǒng)和污水處理廠，最大規(guī)模的深井曝氣處理污水量已達到日處理量百萬噸以上，并取得了很好的經(jīng)濟技術(shù)效益。

深井曝氣工藝技術(shù)我國于1978年首次引入，在原有國外技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)上，進行了廣泛的深入研究與創(chuàng)新、推出多種形式的深井曝氣裝置。1986年建成首座氣提循環(huán)式深井曝氣廢水處理運行工程，主要用于處理高濃度食品工業(yè)和制藥廠廢水，其工藝運行取得了極佳的經(jīng)濟技術(shù)效果。隨后分別推廣應(yīng)用于化工、制藥、飲料、農(nóng)藥、印染、釀酒等工業(yè)廢水預(yù)處理和城市生活廢水處理。

經(jīng)過幾十年的工程應(yīng)用實踐，深井曝氣工藝裝置的氣提方式、內(nèi)部曝氣方式及循環(huán)回流方式等工藝細節(jié)，均得到了工程應(yīng)用方面的深度研究和工程應(yīng)用驗證。在污水廠整體設(shè)計應(yīng)用中，配合廢水處理全系統(tǒng)的工藝參數(shù)設(shè)計，提高了深井曝氣裝置在各種廢水處理及回用工藝應(yīng)用的適用性。

隨著各項相關(guān)配套實用技術(shù)的同步發(fā)展，在深井大口徑開孔盾構(gòu)施工技術(shù)、深井裝備制造和安裝技術(shù)方面取得突破性進展，為深井曝氣的廣泛應(yīng)用提供了技術(shù)條件。迄今為止，已成功完成百余口100-110米深井工程和應(yīng)用；在廢水處理、水回用工藝、高濃度廢水配套處理等工藝設(shè)計、項目建設(shè)施工管理、全廠調(diào)試及污水處理廠運行管理等方面，取得了豐富的經(jīng)驗。

因深井曝氣工藝優(yōu)良的節(jié)能效率和減排效果，在2020年12月被國家三部委（工業(yè)和信息化部、科學(xué)技術(shù)部、生態(tài)環(huán)境部）列入《國家鼓勵發(fā)展的重大環(huán)保技術(shù)裝備目錄》（應(yīng)用技術(shù)推廣類）；同時榮獲中國印染行業(yè)協(xié)會推薦《節(jié)能減排先進技術(shù)目錄》，以此技術(shù)為核心浙江金佰利環(huán)境科技有限公司被中國紡織工業(yè)聯(lián)合會推薦的首批[專精特新企業(yè)]，獲得多項深井裝備技術(shù)專利。

經(jīng)過多年的廢水處理工程實踐證明，深井曝氣技術(shù)具有氧轉(zhuǎn)移利用率高、動力利用效率高、占地面積少、污泥產(chǎn)生量少、耐沖擊負荷強、不會出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象、不受氣溫條件影響、不產(chǎn)生任何維修及維護費、運行成本低等優(yōu)點，是目前印染行業(yè)綜合處理及水回用工藝中的一項節(jié)能、減排的先進技術(shù)。

采用深井曝氣為核心的廢水處理與回用系統(tǒng)，可高效去除各類有機污染物，減少傳統(tǒng)工藝中化學(xué)藥劑使用量，降低化學(xué)污泥產(chǎn)生量，減少二次污染、有效地提高水回用率；有利于降低運行成本，保證系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行，因此，有力地推動碳達峰和碳中和目標(biāo)的實現(xiàn)。