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工业污水处理运行及水质特征

      当前我国还存在大量依托城镇污水处理厂处理工业污水的情况，由于部分工业污水含有重金属或难以生物降解的有毒有害污染物，进入城镇污水处理厂可能会对城镇污水处理厂的出水水质、污泥处理处置带来不良影响。2019年4月住房和城乡建设部、生态环境部、国家发展改革委联合印发的《城镇污水处理提质增效三年行动方案（2019-2021年）》中提出，对于不能被城镇污水处理厂有效处理的污染物或可能影响城镇污水处理厂出水稳定达标的工业企业的排水，要限期退出城镇污水处理厂。

      我国工业污水集中处理厂有1520家，设计处理能力为2 328万m³/d，年废水实际处理量为40.75亿m³，工业污水集中处理厂是除城镇污水处理厂外的主要污水集中处理单位，其数量、设计处理能力、年污水实际处理量分别占全国集中式污水处理单位总量的1.9%、9.4%、6.2%。工业污水水质复杂，浓度变化大，作为专门处理复杂工业污水的集中式处理单位，其在污水集中处理中发挥了较大的作用。

      同时，建设工业污水集中处理厂也是工业集聚发展、绿色发展和共享污水处理设施，降低水环境污染风险的客观需要和有效举措。因此利用工业污水集中处理厂处理工业污水是发展趋势。针对工业污水集中处理厂的研究主要集中在单个或多个工业污水集中处理厂的工艺设计或提升改造以及监督管理政策建议等方面，基于全国层面综合和量化的比对分析较少开展，本研究探讨了当前我国工业污水集中处理厂的建设运行基本情况，分析主要污染物水质变化特征及相互关系，以期能对工业集聚区建设污水集中处理设施、生态环境管理部门监管工业污水集中处理厂提供参考。

      我国工业污水集中处理厂以1万~5万m³/d的规模为主，该规模下的污水处理厂数量、总体设计处理总能力、实际处理水量分别占全国总数的43.9%、55.4%、49.8%；规模为5万~10万m³/d和≥10万m³/d的污水处理厂数量较少，二者数量合计仅占全国总数的6.6%，但以占全国总数35.0%的设计处理能力处理了占全国实际处理水量42.0%的污水；规模为＜0.5万m³/d、0.5万~1万m³/d的两种类型污水处理厂数量合计占比达49.5%，但设计处理能力、实际处理水量仅占全国总数的9.7%、8.2%。

      工业污水集中处理厂采用的主体工艺为好氧生物处理，厌氧生物处理，稳定塘、人工湿地及土地处理工艺3种。随着水环境质量改善目标的持续推进，水污染物排放限值逐步加严，有23.2%的工业污水集中处理厂采用了上述两种或以上工艺组合。厌氧生物处理和稳定塘、人工湿地及土地处理两种工艺因其工艺特点，多与好氧生物处理工艺组合使用，采用上述两种工艺的工业污水集中处理厂中，分别有84.6%、84.8%与其他工艺组合。因此，在本文主要针对采用生物处理系统的工业污水集中处理厂进行分析。

      好氧生物处理工艺为主体工艺的工业污水集中处理厂数量较多，占比达全国总数的81.6%，其中AAO工艺、AO工艺、普通活性污泥法、SBR类、氧化沟类和MBR类为主流工艺，占比合计为76.2%。其中AAO工艺、AO工艺、普通活性污泥法、氧化沟类4种工艺的平均设计处理能力比全国平均值高出范围为2.3%~48.3%，且平均水力负荷率相差不大，与全国平均值相近；使用SBR类、MBR类的污水处理厂平均设计处理能力低于全国平均值，MBR类作为膜处理工艺，平均水力负荷率比全国平均值低5.5%，说明在运行过程中处理水量偏少，未能充分发挥效能；SBR类的平均水力负荷率为6种主流处理工艺中最高，比全国平均值高9.2%，说明使用该工艺的污水处理厂污水实际处理量较大，运行率较高。

      （1）进水BOD5/COD特征。在污水处理厂中可采用BOD5/COD值来反映可生物降解的有机污染物占总有机物的比例。一般来说，当BOD5/COD＜0.3时，进水的可生化性较差，存在难以生化降解的物质；当BOD5/COD≥0.3时，说明进水中适宜生物处理，当比值＞0.45时，生化性良好。本研究中，我国工业污水集中处理厂的BOD5/COD平均值为0.33，中位值为0.22，中位值小于平均值，说明部分污水处理厂的比值较小，其接纳的工业污水可生化有机物占比较低；有43.6%的工业污水集中处理厂比值大于0.3，有31.6%污水处理厂的比值大于0.45，这部分污水处理厂的进水适宜生物处理，而其他56.4%的污水处理厂进水需要调整后再进行生物处理。总体来看，我国大部分工业污水集中处理厂的进水可生化性较差，这与接纳的工业污水中存在大量较难生物降解的污染物有关。

      （2）进水BOD5/TN特征。在污水处理厂中可采用BOD5/TN值反映反硝化菌是否有足够的碳源，保证反硝化过程的顺利进行，促进生物脱氮，同时满足微生物生长繁殖和好氧段有氧呼吸的碳源消耗。一般来说，BOD5/TN＞2.86时可实现硝酸盐的完全反硝化，比值＞4时则进水碳源充足，脱氮率可保证。本研究中的BOD5/TN的平均值为5.39，中位值为2.69，不同工业污水处理厂的BOD5/TN比值差异较大，有53.6%的污水处理厂该比值小于2.86，而有36.8%的污水处理厂该比值大于4，部分污水处理厂总氮去除碳源非常充足，而大部分污水处理厂需要外加碳源才能满足反硝化过程所需，这点与总氮去除率相对较低也相互呼应。

      （3）进水BOD5/TP特征。在污水处理厂中可采用BOD5/TP值反映生物除磷的可行性，一般来说，BOD5/TP＞20可保证聚磷菌对除磷系统的基质要求。在本研究中，BOD5/TP的平均值为52.07，中位值为28.71，有66.1%的污水处理厂该项比值大于20，说明大部分工业污水集中处理厂的进水能基本满足生物除磷的要求。

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