低濃度工業園區污水處理廠存在的問題及其對策*

潘智民，莊曉杰

(航天凱天環保科技股份有限公司，湖南 長沙 410100)

工業園區污水處理廠是工業園區重要的基礎設施，主要功能是處理工業園區企業和部分居民的納管廢水，包括生產廢水和生活廢水。工業園區根據產業結構，可以大體分為化工、醫藥、機械制造、電子和食品等工業園區。其中，化工、醫藥和食品等工業園區的企業生產污水產量大，且生產污水有機物濃度高，含有大量難降解有機物，可生化性差。而機械制造、電子等工業園區的生產污水產量非常少，園區污水處理廠主要是處理企業職工和部分居民的生活污水，污水處理廠的進水有機物濃度一般都比較低，甚至有些污水處理廠的進水濃度遠低于污水處理廠的設計指標，導致污水處理廠沒有發揮應有的處理能力。對于低濃度的污水處理廠的研究工作主要集中在生活污水處理廠，低濃度工業園區污水處理廠的研究較少。南昌5座污水處理廠普遍存在實際進水有機物濃度偏低，COD<200 mg/L，BOD<100 mg/L的現象[1]。邱鴻榮等[2]調查了廣東省60多座污水處理廠，發現40多座污水廠存在進水有機物濃度過低的現象，其中23座污水處理廠進水COD<100 mg/L，10座污水廠進水COD<60 mg/L。周曉莉等[3]對江蘇省20個農村生活污水處理設施進行監測，發現進水COD年平均值為154.6 mg/L，全年進水COD<100 mg/L 的樣本占總數的61.9%。本文主要以南方某工業園區污水處理廠為例，對污水處理廠存在的問題進行深入分析，提出了相應的對策，對低濃度工業園區污水處理廠處理提供一定的技術支撐。

1 概 況

該工業園區產業以機械制造、新型建材等行業為主，園區總體規劃面積為5 km2，規劃總人口3.65萬人。工業園區污水處理廠處理規模為5000 m3/d，污水以生活污水為主，生產污水非常少。各工業企業納管進水標準執行《污水綜合排放標準》(8978-1996)三級標準，尾水排放標準執行《城鎮污水處理廠排放標準》(GB18918-2002)一級A排放標準。該工業園區污水處理廠主體生化工藝采用A2O處理工藝，具體工藝流程如下：污水→粗/細格柵→提升泵站→旋流沉砂池→調節池→混凝沉淀池→A2O組合生化池→沉淀池→濾布濾池→消毒達標排放。

2 現狀及存在的問題

以該工業園區污水處理廠2019年1月-2020年4月的運行數據，詳細地分析該工業園區污水處理廠存在的問題。圖1反應了2019年1月-2020年4月工業園區污水處理廠的進水水量。如圖1所示，2019年1月-2020年4月，工業園區污水廠總共6天進水水量超過5000 m3/d，平均進水水量為1394 m3/d，總共247天進水水量小于1000 m3/d，總共376天進水水量小于2000 m3/d。除個別樣本時間內，工業園區污水處理廠進水水量超過5000 m3/d，絕大部分樣本時間內工業園區污水處理廠的進水水量遠低于建設規模，總共77.3%的樣本時間內進水水量低于2000 m3/d。

圖1 2019年1月-2020年4月工業園區污水處理廠進水水量Fig.1 The influent flux of the industrial wastewater treatment plant during the period between January 2019 and April 2020

圖2反應了2019年1月-2020年4月工業園區污水處理廠的進水COD。如圖2所示，2019年1月-2020年4月，總共5天進水COD超過綜合污水排放三級標準500 mg/L，平均進水COD為80.8 mg/L，總共有364天進水COD小于100 mg/L，總共有210天進水COD小于50 mg/L(達標排放標準)。除個別時間內，污水處理廠進水濃度超過納管標準，絕大部分時間污水處理廠進水COD濃度遠低于設計標準，甚至43.2%的樣本時間內污水處理廠進水COD濃度直接可以達標排放。

圖2 2019年1月-2020年4月工業園區污水處理廠進水CODFig.2 The influent COD of the industrial wastewater treatment plant during the period between January 2019 and April 2020

綜上，該工業園區污水處理廠的主要問題是實際進水水量不足和實際進水有機物濃度低，進水水量和水質波動性都比較大，不利于污水處理廠的運營。

3 原因分析

3.1 進水量不足的原因

污水處理廠進水量不足的原因可以大體分為兩大類，1污水處理廠設計規模偏大；2污水處理收集系統不完善。

污水處理廠設計規模偏大，主要是工業園區的發展速度達不到規劃預期的發展規模，工業園區的人口和企業都遠少于規劃預期的規模，導致工業園區實際污水量遠小于建設規模。根據原污水處理廠設計說明書，原設計說明書規劃的人口規模為3.65萬人，遠高于工業園區的實際人口；原設計說明書采用的給水定額為170 L/(人·d)，《室外給水設計規范》(GB50013-2018)，綜合生活用水定額應采用II型小城市綜合生活用水定額，II型小城市綜合用水定額為110～240 L/(人·d)。且工業園區人口多為企業職工，實行輪班工作制，工業企業的職工的用水定額一般采用30～50 L/(人·班)，實際的平均綜合用水定額要小于110 L/(人·d)，小于原設計說明書采用的給水定額。污水處理廠的設計規模偏大，導致污水處理廠和中期處理負荷低。

污水收集系統不完善，主要是管網覆蓋率低，不足以收納整個工業園區的污水；管網系統存在損壞，導致旱季的時候污水進水量低，而雨季污水進水量高。由圖1所示，除個別時間內污水處理廠的進水水量超過設計處理規模，絕大部分時間內進水水量遠低于設計規模。當雨季降雨量非常大的時候，或園區產生內撈，排水不便的時候，部分雨水或地下水滲入污水管網系統，導致個別樣本情況下進水量非常大，甚至略超過設計規模。

3.2 進水濃度低的原因

工業園區污水處理廠的污水包括生活污水和經過預處理的生產廢水。低濃度生活污水的原因可以大體分為兩類：(1)低濃度的水進入污水管道進入污水處理廠；(2)本應該通過污水管網進入污水處理設施進行處理的污水而沒有進入[4]。第1類原因主要是雨污混接、管網破損和地下水位高等原因，導致雨水、河水和地下水等進入污水管網從而稀釋了污水，造成污水有機物濃度偏低。第2類原因主要是納污管網建設緩慢，造成污水收集率低，以及污水在輸送過程中的降解。污水處理廠的設計規模偏大，污水的實際流量比較小，導致污水在化糞池、檢查井、管網內部的停留時間非常長，污水流速小于不於流速，導致污水中部分有機物沉降，且污水容易發生厭氧反應，進一步造成污水有機物濃度降低[5]。

該工業園區污水處理廠主要以生活污水為主，也包括了一部分經過預處理的納管生產污水。雖然污水處理廠設定了綜合污水三級排放標準的納管標準，但各企業的廢水預處理設施不同，且各企業的行業間歇排放標準不同，甚至有些企業直接將生產廢水處理達到《城鎮污水處理廠排放標準》GB18918-2002一級A或一級B排放標準，也一定程度上導致了進水有機物濃度低的現象。當預處理工藝存在故障的時候，偶爾會導致污水處理廠進水濃度很高，甚至超過納管標準，進水濃度波動性較大。

4 對策與建議

4.1 加強管網建設和維護

污水收集管網是保證污水處理廠正常穩定運行的關鍵。低濃度工業園區污水收集管網包括生活污水管網和生產廢水管網。生活污水和經過預處理且可生化性強的生產廢水通過重力流進入工業園區污水處理廠；而高難度難降解的生產廢水一般通過壓力管道進入工業園區污水處理廠。

查明生活污水管網的雨污混接、錯接和管網損壞等問題，對部分存在問題的管網進行更新維護，盡量避免雨水、地下水、河水等滲入污水管網，生活污水排入周邊水體。加強生產廢水的壓力管網的監測，確保預處理后的廢水不超過納管標準，減少污水處理廠水質的波動性。

4.2 減少低濃度生活廢水

生活污水是低濃度工業園區污水處理廠的處理主體，要從根本上解決低濃度工業園區污水處理廠進水濃度低的原因，必須減少低濃度生活廢水。

(1)完善排水體制，老舊小區，因地制宜，過渡可采用截流合流制，逐步實現分流制改造；對新建小區一律采用雨污分流制，陽臺污水設置獨立的排水系統，禁止污水直接排入陽臺的雨水管道。

(2)化糞池對污水中的有機物有較強的降解作用，在管網不健全的時候，對水環境的保護發揮了重要作用。取消化糞池，將會有效地提高污水中的有機物濃度。對于污水管網系統完善的區域，對原有化糞池，應有計劃改地改造滲水等不合格化糞池，逐漸對化糞池進行拆除[6]。

(3)加強居民和企業職工的節水習慣，減少淋浴水、廚房用水等用水量，鼓勵企業和居民安裝節水用具，減少不必要用水。

(4)污水處理廠的設計規模在考慮遠期規劃的同時，應重點關注近期污水處理廠的實際運行情況，保證近期污水處理廠的污水處理負荷，應盡量避免出現污水處理廠實際規模與設計規模相差極大的現象，減少污水在管網、檢查井內的停留時間，減輕管網系統內的厭氧反應和管網淤積。