一种工业园区污水处理的整体节能方法与流程

本发明涉及一种工业园区污水处理的整体节能方法，属于工业园区污水处理领域。

背景技术：

现有工业园区污水处理流程为“企业污水经企业内部污水预处理设施处理后，排入园区污水处理厂经进一步处理后，排放外环境”。其现有污水处理主要存在两个问题，其一是工业园区整体污水处理工艺是“以能耗能”的技术，即企业污水预处理和园区污水处理厂均未对水中有机物回收能源，而采用了通过好氧生化将污水中的有机物转化为CO₂、H₂O的“以能耗能”处理工艺，耗费大量能源。其二是工业园区全流程前、后段好氧生化处理段重复建设问题，即前端企业污水预处理中好氧生化过度去除了有机碳源，导致末端污水处理厂反硝化脱氮段碳源不足，需额外添加碳源（如甲醇、乙酸钠等），工业园区污水整体处理成本高。本发明公开了“一种工业园区污水处理的整体节能方法”，针对工业园区污水处理的整体路线进行优化，通盘优化企业污水预处理与园区末端污水处理工艺，解决了末端污水处理厂反硝化脱氮段碳源不足问题；设置从污水中提取能源的工艺环节，实现降低污水处理能耗，并能从污水中提取能源反哺污水处理效果。

技术实现要素：

本发明公开了一种工业园区污水处理的整体节能方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）企业污水经预处理后排放：企业生产产生的污水进入企业内部污水处理设施进行处理，处理后排入园区污水处理厂统一处理。

（2）一级处理：污水首先进入格栅，将水中漂浮物分离出来，随后进入沉砂池，将水中比重大的砂类从污水中去除，水力停留时间1～2min，然后污水进入后续强化一级处理；

（3）强化一级处理：步骤（2）出水与回流污泥机械搅拌混合反应10～20min，然后通过沉淀40～60min进行泥水分离，上清液进入后续处理工序，污泥进入污泥厌氧消化提取能源；所述回流污泥指的是：从二级沉淀池输送来的污泥。

（4）高负荷生化：步骤(3)的上清液进入高负荷生化处理，其与二级沉淀池和一级沉淀池的回流污泥混合反应间30min，污泥龄0.3～0.5d，溶解氧0.2～0.7mg/L，进一步将污水中的有机物等转移到污泥中，然后进入后续沉淀分离；

（5）一级沉淀：步骤（4）出水流入此段沉淀分离，沉淀时间60～90min，上清液进入后续多级AO工艺处理，污泥50%回流至高负荷生化段，50%污泥排入污泥厌氧消化提取能源；

（6）多级AO生化：步骤（5）上清液进入多级AO生化处理，此段水力停留时间8～10hr，污泥龄15～20d，此段通过活性污泥为主体的生物处理将污水中有机物质及氮、磷植物性营养物质基本去除到污水处理厂出水达标排放浓度，然后进入二级沉淀池分离。

（7）二级沉淀：步骤（6）出水流入此段沉淀分离，沉淀时间90～120min，上清液进入后续深度处理，污泥70%～50%回流至多级AO生化，20%～30%回流至强化一级处理段，10%～20%污泥回流至高负荷生化，其他过剩部分排入污泥厌氧消化提取能源；

（8）深度处理：步骤（7）出水进入深度处理部分，进一步降解污水中的有机质、磷和悬浮物，并进行消毒后达标排放至自然水体；

（9）污泥厌氧消化：采用A、B系统两套污泥厌氧消化系统，强化一级处理产生的污泥和其他污泥分别进行处理；两个污泥处置系统都采用中温消化T=33~35℃，消化时间20～30d，污泥固体浓度为8%～12%，经过厌氧消化后，沼气进行能源回收；上清液回到污水处理系统前端（即一级处理）继续处理；A系统排出的稳定污泥经脱水后通过鉴别以确定处置方式，B系统排出的稳定污泥经脱水后进行资源化利用。

本发明所述企业污水经预处理后排放指的是：优化企业污水预处理，不设好氧生化工艺，将易降解的有机污染物都排到末端污水处理厂统一处理，降低企业污水处理成本和污水处理设施的投资，同时解决了园区污水处理厂反硝化脱氮段碳源不足问题，以及为后续污水提取能源提供良好的条件。

本发明所述设置强化一级处理段，此段不额外投加絮凝剂，而通过回流二级沉淀的污泥吸附絮凝污水中的有机物，以利于更多的提取能源和减少后续处理工艺运行负荷，不产生化学污泥。

本发明所述设置了强化一级处理和高负荷生化处理两级的有机物吸附絮凝转移，以更多地提取能源；同时减少后续处理工艺运行负荷，降低后续处理能耗。

本发明所述设置两套污泥厌氧消化装置能有效将危废污泥最小化，充分发挥园区末端污水处理厂的规模和经济效应，做到从污水中提取能源反哺污水处理。其中该方法主要是针对处理水量大于10万吨/天的工业园区污水处理。

本发明更进一步公开了工业园区污水处理的整体节能方法在解决企业与园区末端污水处理好氧生化工艺环节重复建设方面的应用。实验结果证明：该发明能将企业污水处理中的好氧生化工艺取消，降低企业污水处理成本和污水处理设施的投资；同时企业排放的污水更有利于园区污水处理厂的能源提取和多级AO工艺的运行。

本发明更加详细的描述如下：

一种工业园区污水处理的整体节能方法，该方法基于工业园区污水处理的整体技术能耗最低，主要考虑前段企业污水预处理及水质与末端污水处理厂处理工艺间的关系，建立工业园区污水处理全流程的整体技术节能方法，并利用末端污水处理的产能反哺其污水处理，减少能源消耗，降低工业园区污水处理成本，建立一种工业园区污水处理的整体技术节能方法。该方法包括如下的步骤进行：

（1）企业污水经预处理后排放：企业生产产生污水进入企业内部污水处理设施处理，其重点是去除有毒有害污染物，尽可能减少易降解的有机污染物去除，企业污水处理设施不设好氧生化段。园区内各个企业污水经过预处理后，进入园区污水处理厂统一处理；

（2）一级处理：污水首先进入格栅，将水中漂浮物分离出来，随后进入沉砂池，将水中比重大的砂类从污水中去除，，水力停留时间1～2min，，然后进入后续工艺—强化一级处理。

（3）强化一级处理：步骤（2）出水与回流污泥机械搅拌混合反应10～20min，然后通过沉淀40～60min进行泥水分离，上清液进入后续处理工序，污泥进入污泥厌氧消化提取能源；所述回流污泥指的是：从二级沉淀池输送来的污泥。

（4）高负荷生化：步骤（3）的上清液进入高负荷生化处理，其与二级沉淀池和一级沉淀池的回流污泥混合反应间30min，污泥龄0.3～0.5d，溶解氧0.2～0.7mg/L，进一步将污水中的有机物等转移到污泥中，然后进入后续沉淀分离；

（5）一级沉淀：步骤（4）的出水流入此段沉淀分离，沉淀时间60～90min，上清液进入后续多级AO工艺处理，污泥50%回流至高负荷生化段，50%污泥排入污泥厌氧消化提取能源。

（6）多级AO生化：步骤（5）的上清液进入多级AO生化处理，此段水力停留时间8～10hr，污泥龄15～20d，此段通过活性污泥复合作用将污水中有机物质及氮、磷等植物性营养物质基本去除到污水处理厂出水达标排放浓度，然后进入二级沉淀池分离。所述的活性污泥指的是生化池的“生物絮凝体”，此工艺段的污泥可取市政污水处理厂的剩余污泥做接种污泥，经培养驯化而成，此属于现有技术，参见张自杰主编，中国建筑出版社出版的《排水工程》4版中4.10.1节活性污泥处理系统的投产与活性污泥的培养驯化。

（7）二级沉淀：步骤（6）出水流入此段沉淀分离，沉淀时间90～120min，上清液进入后续深度处理，污泥50%～70%回流至多级AO生化，20%～30%回流至强化一级处理段，10%～20%污泥回流至高负荷生化，其他过剩部分排入污泥厌氧消化提取能源。

（8）深度处理：步骤（7）出水进入深度处理部分，进一步降解污水中的有机质、磷和悬浮物，并进行消毒后达标排放至自然水体。

（9）污泥厌氧消化：污泥厌氧消化系统分设两套A、B系统，强化一级处理产生的污泥和其他污泥分别进行处理。原因是如工业废水中含有有毒有害污染物，强化一级处理的污泥经厌氧消化后可作为危险废物处理，一方面能保证危废量最小化，另一方面不影响后续污泥资源化利用。两个污泥处置系统都采用中温消化T=33~35℃，消化时间20～30d，污泥固体浓度为8%～12%，经过厌氧消化后，沼气进行能源回收；上清液回到污水处理系统前端（即一级处理）继续处理；A系统排出的稳定污泥经脱水后通过鉴别以确定处置方式，B系统排出的稳定污泥经脱水后进行资源化利用。所述的污泥厌氧消化系统属于现有技术，参见张自杰主编，中国建筑出版社出版的《排水工程》4版中8.3节污泥的厌氧消化。

本发明公开的一种工业园区污水处理的整体节能方法与现有技术相比所具有的积极效果在于：

（1）本发明优化企业污水预处理（不设好氧生化工艺）和排水水质，将易降解的有机污染物都排到末端污水处理厂统一处理，降低企业污水处理成本和污水处理设施的投资。优化园区污水处理技术环节，设置强化一级处理段，此段不额外投加絮凝剂，而通过回流二级沉淀的污泥吸附絮凝污水中的有机物，以更多地提取能源和减少后续处理工艺运行负荷，不产生化学污泥。

（2）本发明优化园区污水处理技术环节，设置了强化一级处理和高负荷生化处理两级有机物等的吸附絮凝转移，提高了污泥中有机质的含量，能产出更多的沼气；并且降低了处理设施的有机污染物负荷，有利于减少后续污水处理的能源消耗。

（3）本发明设置两套污泥厌氧消化装置，能有效将危废污泥最小化，充分发挥园区末端污水处理厂的规模和经济效应，且从污水中提取能源反哺污水处理。

（4）本发明基于工业园区污水处理的整体技术能耗最低，主要考虑前段企业污水预处理及水质与园区污水处理厂处理工艺间的关系，碳源的保留能解决园区污水处理中脱氮工艺的碳源问题，同时园区污水处理厂能将有机物转化为能源，也减少了后续污水处理能源消耗，降低工业园区污水处理成本，使得工业园区污水处理整体达到真正的低碳环保。

附图说明

附图1是本发明的一种工业园区污水处理的整体节能方法的流程示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。本发明所用原料及试剂均有市售。

实施例1

（1）企业污水经预处理后排放：企业生产产生的污水进入企业内部污水处理设施处理，其重点是去除有毒有害污染物，尽可能减少易降解的有机污染物去除，企业污水处理设施不设好氧生化段。园区内各个企业污水经过预处理后，进入园区末端污水处理厂统一处理；

（2）一级处理：各企业排放的污水进入工业园区污水处理厂处理流程，开始一级处理，即格栅、沉砂池等物理处理，水力停留时间2min，以去除污水中呈漂浮、悬浮状态的固体污染物，然后污水进入后续强化一级处理。

（3）强化一级处理：步骤（2）出水与回流污泥机械搅拌混合反应15min，然后通过沉淀60min进行泥水分离，上清液进入后续处理工序，污泥进入污泥厌氧消化提取能源。

（4）高负荷生化：步骤(3)的上清液进入到高负荷生化处理，其与二级沉淀池和一级沉淀池的回流污泥混合反应间30min， 污泥龄0.5d，溶解氧0.5mg/L，此段以物理化学作用为主导的吸附功能去除污染物质，进一步将污水中的有机物等转移到污泥中，然后进入后续沉淀分离；

（5）一级沉淀：高负荷生化出水流入此段沉淀分离，沉淀时间90min，上清液进入后续多级AO工艺处理，污泥50%回流至高负荷生化段，50%污泥排入污泥厌氧消化提取能源。

（6）多级AO生化：上清液进入到多级AO生化处理，此段水力停留时间10hr，污泥龄15～20d，此段通过活性污泥为主体的生物处理将污水中有机物质及氮、磷等植物性营养物质基本去除到污水处理厂出水达标排放浓度，然后进入二级沉淀池分离。

（7）二级沉淀：多级AO生化出水流入此段沉淀分离，沉淀时间120min，上清液进入后续深度处理，污泥60%回流至多级AO生化，25%回流至强化一级处理段，15%污泥回流至高负荷生化，其他过剩部分排入污泥厌氧消化提取能源。

（8）深度处理：二级沉淀出水进入深度处理部分，进一步降解污水中的有机质、磷和悬浮物，并进行消毒后达标排放至自然水体。

（9）污泥厌氧消化：污泥厌氧消化系统分设两套A、B系统，强化一级处理产生的污泥和后续污泥分别进行污泥厌氧消化。原因是如工业废水中含有有毒有害污染物，强化一级处理的污泥经厌氧消化后可作为危险废物处理，一方面能保证危废量最小化，另一方面不影响后续污泥资源化利用。两个污泥处置系统都采用中温消化T=33~35℃，消化时间30d，污泥固体浓度为10%，经过厌氧消化后，沼气进行能源回收；上清液回到污水处理系统前端（即一级处理）继续处理； A系统排出的污泥经稳定脱水后通过鉴别以确定处置方式，B系统排出的污泥经稳定脱水后进行资源化利用。

实施例2比较试验

结论：

（1）本发明考虑工业园区污水整体处理系统，解决了企业与园区末端污水处理好氧生化工艺环节重复建设问题，在企业污水预处理工艺中省略了好氧生化工艺，减少了企业污水处理投资和成本，同时解决了园区污水处理厂反硝化脱氮段碳源不足问题，以及为后续污水提取能源提供良好的条件。

（2）本发明在园区污水处理中设置了强化一级处理和高负荷生化段两级的有机物等的吸附絮凝转移，以利于更多的从污水有机物中提取能源，也减少后续处理工艺运行负荷，降低后续处理能耗。

（3）本发明不投加化学药剂，充分利用污泥的吸附与絮凝作用，节省了处理成本，避免了化学污泥的产生。

（4）本发明设置中温厌氧消化系统，从污泥中提取能源，且分设两套系统，以利于污泥的资源化，减少危废量。