摘要：以海河流域116座工業(yè)園區(qū)污水處理廠為樣本，首先調(diào)查了工業(yè)園區(qū)污水處理廠建設(shè)及運行現(xiàn)狀，然后梳理了園區(qū)污水處理廠多、散造成的運維管理工作龐大；園區(qū)污水處理廠的二級處理全部為生物法，進水水質(zhì)對污水處理廠穩(wěn)定達標運行影響較大；園區(qū)污水處理廠運行負荷低，進水BOD5濃度低、B/N比低、B/C比低的問題，最后提出了針對性的優(yōu)化對策與建議。

關(guān)鍵詞：工業(yè)園區(qū)污水處理廠；建設(shè)現(xiàn)狀；進水水質(zhì)；運行問題；優(yōu)化建議

科研課題：國家水體污染控制與治理科技重大專項“重點流域典型工業(yè)園區(qū)水污染防治技術(shù)評估和管理制度研究”（2014ZX07504-005）

引言

工業(yè)園區(qū)是國家或地方政府、企事業(yè)單位為發(fā)展經(jīng)濟、改善工業(yè)布局所采取的一種重要建設(shè)方式，具有集約和規(guī)模化的優(yōu)勢，是產(chǎn)業(yè)集群的重要載體?！吨袊_發(fā)區(qū)審核公告目錄》（2018年版）公示了省級以上開發(fā)區(qū)2543家，包括國家級開發(fā)區(qū)552家和省級開發(fā)區(qū)1991家。據(jù)不完全統(tǒng)計，實際存在的其他各類工業(yè)功能區(qū)、集聚區(qū)、工業(yè)集中區(qū)尚有數(shù)千家。近年來，工業(yè)園區(qū)以其科學(xué)的發(fā)展理念、先進的技術(shù)裝備、現(xiàn)代化的管理模式，為促進經(jīng)濟和社會發(fā)展做出了重要貢獻。

工業(yè)園區(qū)作為產(chǎn)業(yè)集群的載體，承載了大量、高強度的產(chǎn)業(yè)活動，因其具有污染物產(chǎn)生種類多、排放量大的特征，而逐漸成為水污染防治的重點、難點和環(huán)境污染事故的高發(fā)點。工業(yè)園區(qū)污水處理廠作為污水集中處理中心及最終排放口，其穩(wěn)定達標排放對保障周邊水環(huán)境安全具有關(guān)鍵作用。由于外加碳源造成的工業(yè)園區(qū)污水處理廠處理成本高、生化系統(tǒng)不能穩(wěn)定運行、達標困難現(xiàn)象較為常見，因此需對工業(yè)園區(qū)污水處理廠的現(xiàn)狀進行分析研究，以保障拉動我國經(jīng)濟發(fā)展的重要引擎與實體經(jīng)濟發(fā)展重要陣地的可持續(xù)性。

本研究依托水專項“重點流域典型工業(yè)園區(qū)水污染防治技術(shù)評估和管理制度研究”課題，以工業(yè)園區(qū)集中、水污染嚴重的海河流域為研究對象，對海河流域工業(yè)園區(qū)污水處理廠開展了系統(tǒng)的現(xiàn)狀調(diào)研，調(diào)查其建設(shè)與運行現(xiàn)狀，梳理其存在的問題，并提出針對性的改善對策與建議。

1海河流域工業(yè)園區(qū)污水處理廠現(xiàn)狀

本研究采用函調(diào)、現(xiàn)場走訪及采樣的方式對海河流域116座工業(yè)園區(qū)污水處理廠進行調(diào)研，其中現(xiàn)場調(diào)研了47座。調(diào)研的116座工業(yè)園區(qū)污水處理廠，從空間布局上分，天津市42座、河北省65座、北京市6座、山西省3座；從服務(wù)的工業(yè)園區(qū)級別來分，國家級、省級和省級以下分別為20座、78座和18座。

海河流域116座工業(yè)園區(qū)污水處理廠建設(shè)規(guī)模的有效數(shù)據(jù)統(tǒng)計如圖1所示。園區(qū)污水處理廠建設(shè)規(guī)模大致呈正態(tài)分布，20000m3/d和30000m3/d建設(shè)規(guī)模的占比為31%，建設(shè)規(guī)模的中位數(shù)為20000m3/d，中小建設(shè)規(guī)模的比大型建設(shè)規(guī)模的要多。其中，建設(shè)規(guī)模＜0.5萬m3/d的占比為16%；0.5萬m3/d≤建設(shè)規(guī)模＜1萬m3/d的占比為9%；1萬m3/d≤建設(shè)規(guī)模＜5萬m3/d的占比為59%；5萬m3/d≤建設(shè)規(guī)模＜10萬m3/d的占比為14%；建設(shè)規(guī)?！?0萬m3/d的占比為2%。由于工業(yè)園區(qū)污水處理廠存在多、散的特征，因此與其相關(guān)的運維管理工作龐大，運維單位和環(huán)境監(jiān)管部門均面臨較大壓力。

根據(jù)調(diào)研獲得的112座海河流域工業(yè)園區(qū)污水處理廠排放標準有效數(shù)據(jù)可知，園區(qū)污水處理廠執(zhí)行的出水排放標準以《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級A標準為主[1]。其中，103座污水處理廠執(zhí)行GB 18918-2002一級A標準的占比為73%、一級B標準的占比為27%；9座污水處理廠執(zhí)行回用、地方標準或其他標準。

結(jié)合調(diào)研獲得115座海河流域工業(yè)園區(qū)污水處理廠的工藝路線數(shù)據(jù)可知，園區(qū)污水處理廠中處理特征污染物工藝建設(shè)比例較少?，F(xiàn)有園區(qū)污水處理廠工業(yè)廢水預(yù)處理工藝主要包括調(diào)節(jié)、隔油/中和/絮凝沉淀/氣浮/澄清/預(yù)氧化、水解酸化等；深度處理工藝主要包括臭氧氧化、臭氧生物碳、高級催化氧化、電吸附等。上述115座污水處理廠中，設(shè)有并行生活污水、工業(yè)廢水預(yù)處理工藝環(huán)節(jié)的占比為6%，設(shè)有“調(diào)節(jié)池”的占比為30%，設(shè)有“水解酸化池”的占比為26%，設(shè)有“隔油/中和/絮凝沉淀/氣浮/澄清/預(yù)氧化”預(yù)處理環(huán)節(jié)的占比為14%；同時設(shè)有二類以上預(yù)處理工藝環(huán)節(jié)的占比為21%，同時設(shè)有三類以上預(yù)處理工藝環(huán)節(jié)的占比為3%；設(shè)有難降解有機物去除“高級氧化”環(huán)節(jié)的占比為6%。

依據(jù)海河流域工業(yè)園區(qū)污水處理廠處理工藝統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可知其整體工藝路線與城鎮(zhèn)污水處理廠工藝“粗細格柵-提升泵房-沉砂池-生化池-二沉池-絮凝沉淀/過濾-消毒”基本一致的占比57%。園區(qū)污水處理廠的二級處理全部采用生物法，因此進水水質(zhì)的生化性、碳氮比等因素對其穩(wěn)定達標運行起著至關(guān)重要的作用。

2海河流域工業(yè)園區(qū)污水處理廠運行主體及負荷

通過調(diào)研獲得110座海河流域工業(yè)園區(qū)污水處理廠運營主體有效數(shù)據(jù)可知，園區(qū)污水處理廠運維以第三方為主，占比60%。其中，以第三方BOT運維為形式的占比41%；其他運維單位為政府相關(guān)部門和組織，運維管理人員工作水平參差不齊。

109座海河流域工業(yè)園區(qū)污水處理廠實際處理水量的有效調(diào)研數(shù)據(jù)統(tǒng)計如圖2所示，園區(qū)污水處理廠同時出現(xiàn)了運行水量“低負荷”和“超負荷”的狀況。其中，約有4%的污水處理廠存在“超負荷”情況；僅有17%的污水處理廠運行負荷在85%～100%；“低負荷”情況較為突出，約有36%的污水處理廠運行負荷低于50%，約有58%的污水處理廠運行負荷低于70%。進水量不足導(dǎo)致污水處理設(shè)施利用率不足，污水處理費用偏高，給第三方運維單位的正常運行造成了較大的經(jīng)濟壓力。

經(jīng)分析，造成海河流域工業(yè)園區(qū)污水處理廠運行“低負荷”的原因主要有3點。一是園區(qū)企業(yè)入駐的數(shù)量和規(guī)模沒有達到園區(qū)規(guī)劃，導(dǎo)致園區(qū)污水產(chǎn)生量沒有達到預(yù)期；二是對園區(qū)污水處理廠建設(shè)規(guī)模的科學(xué)評估不足，且對分期建設(shè)措施考慮不足；三是園區(qū)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模受市場供求關(guān)系及季節(jié)變化等眾多因素影響，導(dǎo)致污水排放量存在較大波動。

3海河流域工業(yè)園區(qū)污水處理廠進水水質(zhì)及存在的問題

通過對海河流域工業(yè)園區(qū)污水處理廠進水中工業(yè)廢水比重的調(diào)查分析可知，其比重范圍為5%～95%，均值約為49%，波動范圍較大，這一結(jié)果與園區(qū)產(chǎn)業(yè)類型及勞動人員密集程度等因素有關(guān)?；诖耍瑢τ绊懞：恿饔蚬I(yè)園區(qū)污水處理廠穩(wěn)定運行的BOD5、B/C比、B/N比等指標情況及存在問題進行進一步分析。

3.1 進水水質(zhì)概況

調(diào)研獲得的69座海河流域工業(yè)園區(qū)污水處理廠進水水質(zhì)有效數(shù)據(jù)如圖3所示，園區(qū)污水處理廠進水BOD5濃度普遍不高，中位值為99mg/L，其中52%的污水處理廠BOD5≤100mg/L，39%的污水處理廠100mg/L＜BOD5≤200mg/L，僅有1座污水處理廠BOD5＞300mg/L。

3.2 存在的問題

選取67座海河流域工業(yè)園區(qū)污水處理廠進水BOD5/CODCr比值有效數(shù)據(jù)，分析園區(qū)污水處理廠進水可生化性情況。一般認為BOD5/CODCr＞0.3可生化性較好，BOD5/CODCr＜0.3難以生化處理[2]。由圖4可知，28%的園區(qū)污水處理廠BOD5/CODCr＜0.3，27%的園區(qū)污水處理廠0.3＜BOD5/CODCr≤0.4，45%的園區(qū)污水處理廠BOD5/CODCr＞0.4?？梢?8%的海河流域工業(yè)園區(qū)污水處理廠進水BOD5/CODCr在0.13～0.29之間，存在不同程度的生化性差、污水處理系統(tǒng)運行困難的問題。

選取60座海河流域工業(yè)園區(qū)污水處理廠進水BOD5/TN比值有效數(shù)據(jù)，分析園區(qū)污水處理廠生物脫氮碳源情況。在常規(guī)脫氮工藝及控制條件下，一般認為BOD5/TNgt;4（gt;5則更優(yōu)）總氮去除效果較好，BOD5/TN＜4則需另外投加碳源，進行生物脫氮[2][3]。由圖5可知，園區(qū)污水處理廠進水BOD5/TN中位值為3.11，60%的園區(qū)污水處理廠BOD5/TN＜4，存在不同程度的碳源缺乏。

綜上所述，通過對海河流域工業(yè)園區(qū)污水處理廠進水BOD5濃度、BOD5/CODCr比值、BOD5/TN比值分析可知，BOD5濃度低的污水處理廠占比為52%，BOD5/TN比值低的污水處理廠占比為60%，BOD5/CODCr比值低的污水處理廠占比為28%。

在對BOD5偏低問題的進一步分析中，通過對我國采用較多的29部行業(yè)（輕工業(yè)、化工、制造、食品等）水污染排放標準的BOD5限值分析可知，BOD5間接排放限值為40～80mg/L，均值為70mg/L[4]。可見行業(yè)排水標準普遍對常規(guī)污染物BOD5管控嚴格，間接引導(dǎo)企業(yè)建設(shè)污水處理設(shè)施時多采用生化工藝，使得BOD5在企業(yè)處理污水過程中便已去除，從而導(dǎo)致工業(yè)園區(qū)污水處理廠進水水質(zhì)BOD5偏低、缺少碳源的問題普遍存在，以及部分工業(yè)園區(qū)污水處理廠存在不同程度的生化性差、污水處理系統(tǒng)運行困難的情況[5]。

在對BOD5/CODCr比值低的污水處理廠進一步研究分析中發(fā)現(xiàn)，單一行業(yè)集中度高的工業(yè)園區(qū)，其污水處理廠由于工業(yè)廢水趨同導(dǎo)致進水污染物累積效應(yīng)和疊加效應(yīng)問題突出，污水處理難度加劇，這一情況在化工園區(qū)尤為突出。

另外，工業(yè)園區(qū)還存在由園區(qū)污水處理廠進水水質(zhì)造成的進水TDS高引起的污水生化系統(tǒng)難以正常運行、進水難降解有機污染物濃度高造成的污水生化系統(tǒng)脆弱及CODCr達標困難、進水BOD5濃度低造成的無法培養(yǎng)活性污泥、進水水質(zhì)不穩(wěn)定對污水生化系統(tǒng)沖擊大等問題突出，而且還有個別園區(qū)污水處理廠出現(xiàn)進水溫度高于40℃引起的污水生化系統(tǒng)難以正常運行現(xiàn)象，以及苯酚類、重金屬類等某類特征污染物濃度高引發(fā)的各種運行問題。

4海河流域工業(yè)園區(qū)污水處理廠優(yōu)化建議

針對海河流域工業(yè)園區(qū)污水處理廠多、散造成的運維管理工作龐大，管理水平參差不齊；園區(qū)污水處理廠的二級處理全部為生物法，進水水質(zhì)對污水處理廠穩(wěn)定達標運行影響較大；園區(qū)污水處理廠運行負荷低、進水BOD5濃度低、BOD5/CODCr比值低、BOD5/TN比值低等的情況。因此，可從設(shè)計階段和運行階段進行優(yōu)化。

4.1 設(shè)計階段優(yōu)化

在設(shè)計階段，可通過分期建設(shè)、設(shè)計與污水水質(zhì)特性匹配的工藝環(huán)節(jié)進行優(yōu)化。

①設(shè)計建設(shè)適當規(guī)模的污水處理廠，提高運行負荷，降低污水處理成本。通過科學(xué)評估園區(qū)污水水量來確定設(shè)計規(guī)模，考慮設(shè)計多組并行處理系列，并根據(jù)收水水量分期建設(shè)，從而提高運行負荷，降低污水處理成本。

②科學(xué)評估園區(qū)污水處理廠水質(zhì)特性，設(shè)計適應(yīng)性的污水處理工序。充分考慮不同園區(qū)的產(chǎn)業(yè)布局、收水水質(zhì)波動性、工業(yè)廢水難降解性等水質(zhì)因素，設(shè)計建設(shè)與園區(qū)收集污水相適應(yīng)的工藝環(huán)節(jié)。如，設(shè)計調(diào)節(jié)池均衡水質(zhì)水量，減少水質(zhì)水量變化沖擊；設(shè)計水解酸化池，提高進水水質(zhì)的生化性；設(shè)計適宜的生化預(yù)處理工序，去除有害污染物，減少對園區(qū)污水處理廠生化系統(tǒng)的影響；設(shè)計適宜的深度處理單元，去除難降解污染物和特征污染物，確保園區(qū)污水處理廠穩(wěn)定達標排放。

4.2 運行階段優(yōu)化

在運行階段，可通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局、優(yōu)化污水排放標準、提高運維人員管理操作水平等措施進行優(yōu)化。

①因地制宜調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局和污水排放標準，提高進水BOD5濃度，降低污水處理成本。通過改善園區(qū)產(chǎn)業(yè)布局，引入排水水質(zhì)較好的企業(yè)，同時推行“協(xié)商排放”，放寬部分有益于園區(qū)污水處理廠水質(zhì)的企業(yè)排水標準，提高進水BOD5濃度，改善BOD5/CODCr比值低、BOD5/TN比值低的問題，提高生化單元活性，提升難降解污染物去除率，降低污水處理成本。另外，針對BOD5/TN比值低的問題，還可依據(jù)政策標準引導(dǎo)企業(yè)處理回收高氮廢水的氮素，減少生物脫氮外加碳源用量。

②提升運維人員管理操作水平，提高污水處理工序的處理效率。通過培訓(xùn)學(xué)習(xí)和實際操作，提高運營人員的管理操作水平。同時，通過對日常污水處理的運行總結(jié)，優(yōu)化運行參數(shù)，改善運行細節(jié)，科學(xué)規(guī)范地運行污水處理系統(tǒng)，將各處理工序的效率發(fā)揮到最大。另外，根據(jù)進水水質(zhì)變化靈活調(diào)整各處理工藝運行參數(shù)，在保證污水處理廠穩(wěn)定達標排放的前提下，減少污水處理費用。

結(jié)語

綜上所述，研究通過分析海河流域工業(yè)園區(qū)污水處理廠處理工藝、進水水質(zhì)現(xiàn)狀及運行中存在的問題，提出分期建設(shè)、優(yōu)化工藝環(huán)節(jié)、調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局、優(yōu)化污水排水標準、提高運維人員管理操作水平等具體的優(yōu)化建議，可為新建工業(yè)園區(qū)污水處理廠的設(shè)計建設(shè)和已建工業(yè)園區(qū)污水處理廠的日常管理提供參考借鑒。

參考文獻

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[2]張自杰，林榮忱，金儒霖.排水工程-下冊（4版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000.

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作者簡介

李濤（1978—），男，漢族，山東高唐人，高級工程師，碩士，主要從事環(huán)境污染防治與保護研究和工程設(shè)計。

通信作者

馬喆（1981—），男，漢族，遼寧開原人，工程師，碩士，主要從事環(huán)境污染防治與保護研究和工程設(shè)計。

加工編輯：王玥

收稿日期：2024-04-22