工业集聚区污水处理厂高标准排放技术指南

Q/LB.□XXXXX-XXXXT/TJSESXXXX—XXXX前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件起草单位：中国市政工程华北设计研究总院有限公司、天津滨海新区环塘污水处理有限公司、天津泰达新水源科技开发有限公司、国家城市给水排水工程技术研究中心本文件主要起草人：本文件为首次发布。引言近年来，在《水污染防治行动计划》和污染防治攻坚战实施的大背景下，全国重点流域区域对污水处理提出了更高的要求，污水处理厂出水执行GB18918-2002一级A及以上排放标准。受工业集聚影响，工业集聚区污水水质不同于一般市政污水，工业集聚区污水处理厂高标准排放处理相比市政污水面临更大的挑战，设计和运行管理更需精细化。为科学指导工业集聚区高标准排放污水处理厂提标建设（新建、扩建和改造）工程的设计和运行管理，对受工业集聚影响的城镇污水处理厂高标准排放进行全面调研分析，听取相关行业主管部门、设计和运营单位的意见与建议，选取典型区域代表性污水处理厂开展高标准排放运行评估、提标技术验证、生产性试验和效能评估等，在此基础上围绕稳定达标、节能降耗和降碳目标，组织编写了《工业集聚区污水处理厂高标准排放技术指南》。范围本文件规定了工业集聚区高标准排放污水处理厂预处理、生物处理、深度处理等技术要求。本文件适用于出水执行GB18918-2002一级A及以上排放标准的工业集聚区污水处理厂。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准GB/T 31962污水排入城镇下水道水质标准GB/T37528脱氮生物滤池通用技术规范GB/T37894水处理用臭氧发生器技术要求GB50013室外给水设计标准GB50014室外排水设计标准HJ1095芬顿氧化法废水处理工程技术规范HJ2008污水过滤处理工程技术规范术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1工业集聚区agglomerationareasofindustries工业企业等产业分布较多的区域，包括各类工业园区、开发区、保税区、出口加工区、生态工业园区或示范区、产业园区等。3.2高标准排放highstandarddischarge污水处理厂出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A及以上排放标准。3.3源头管控managementandcontrolforwastewatersource对工业废水在进入集中污水处理厂前收集、预处理、排放、输送等进行全过程的管理与控制。3.4碳源筹措collectionofcarbonsource筛选工业集聚区内可生化性较好且无毒无害或毒性较小对集中处理不会造成影响的工业废水，为集中污水处理厂生物脱氮除磷碳源进行资源化利用。3.5反硝化移动床生物膜反应器movingbedbiofilmreactorfordenitrification以脱除TN为目的的污水生物处理构筑物，构筑物内填装悬浮填料作为载体，依靠处于流化态的载体表面的生物膜对污染物吸附和分解，使污水得以净化。基本规定4.1工业集聚区高标准排放污水处理厂提标建设和运行除应按本标准执行外，尚应符合国家现行有关标准的规定。4.2工业集聚区高标准排放污水处理厂提标建设应遵循“先协商排放、后达标纳管，先源头控制、后强化处理，先优化运行、后工程改造，先进水碳源、后外加碳源，先生物强化、后物化辅助，先综合利用、后达标排放”的技术原则。4.3应对工业集聚区企业废水进行水质特性分析和评估，根据废水特性等采取分类收集、分类预处理、分类输送、分类排放管理的合理模式，强化源头科学管控。应确保工业废水排放满足相关行业污染物、污水综合和GB/T31962等排放标准。应严格管控有毒有害污染物废水排放，难降解有机物、有机磷等不可化学沉淀磷、不可氨化有机氮等这些含量较高且直接排放会加大污水集中处理高标准稳定达标难度与成本的废水。可生化性较好且无毒无害或毒性较小对集中处理不会造成影响的工业废水，宜结合协商排放和具体水质水量特性，对BOD5、COD常规污染物排放限值适当放宽等，弥补集中处理污水碳源不足、外加碳源成果高昂问题。应禁止高盐废水直接排入管网，高盐难降解废水、高盐有毒有害废水、高盐且无机物含量高的废水。对滨海地区，应禁止海产品养殖废水直接排入污水管网。应强化对工业企业废水的全过程监管，特别加强企业停产或启动非正常生产情况下存储废水、洗涮废水等排放的监管。4.4工业集聚区高标准排放污水处理厂工艺技术路线应在全面调研、系统分析服务范围产业特性及其发展变化、污水厂进出水水质水量特征及其变化特征、排放标准等确定，必要时结合试验确定。4.5工艺技术路线选择应充分考虑与水质相适应，做到精细化和弹性设计，以保证工艺运行调控的灵活性、弹性及韧性。4.6应结合协商排放政策，充分利用工业集聚区酿酒等行业企业产生的废水作为污水处理厂生物脱氮碳源，并根据废水特性等，提出具体的实施利用策略。4.7工业集聚区高标准排放污水处理厂提标建设应综合考虑区域水资源配置和各类用水需求，加强高品质尾水多途径综合利用。预处理应结合进水水质、水量特性等，合理设置调节池、水解酸化池等预处理设施。预处理设施提标建设和运行应符合国家现行相关标准规定，同时应考虑强化除砂、内碳源截留和挖掘、碳品质改善以及减少碳源无效损耗等。当进水BOD5/COD＜0.3且进水COD不低于400mg/L时，宜设水解酸化池或改善水质可生化性的其他设施，并设超越管线。水解酸化池设计水力停留时间等关键参数应依据模拟试验或类似工程确定。进水SS浓度在150mg/L以上，且进水SS中无机组分所占比例较高时，宜设置初沉池。当进水中溶解性不可氨化有机氮浓度较高影响出水TN高标准稳定达标时，宜结合试验采取预处理措施，将溶解性不可氨化有机氮转化为氨氮。对于进水盐度较高的污水处理厂，应强化格栅、提升泵等预处理系统关键设备防腐设计和维护。生物处理一般规定生物处理根据进水水质、排放标准、占地等可以选用活性污泥法、生物膜法以及活性污泥与生物膜复合工艺。生物处理工艺选择及设计运行应以强化脱氮除磷为理念，以碳源高效利用和运行稳定、可靠、弹性、灵活为目标，处理系统应具备独立的空间或时间功能分区，具体功能区布局设计应根据水质特性、脱氮除磷要求、占地等多种因素综合考虑确定，并为后续提标建设留有空间。考虑到进水水质水量波动问题，鼓风机、回流泵等设备的配置应充分考虑工艺系统动态调控灵活性等。6.1.4生物处理脱氮率超过75%且占地不受限时，宜优先考虑生物处理设置前置缺氧区和后置缺氧区两级脱氮。6.1.5来水硝态氮浓度较高不能忽略时，高标准排放生物脱氮设计时应充分考虑进水硝态氮情况，不能仅考虑凯氏氮。预缺氧区预缺氧区主要功能是去除回流污泥中的硝态氮，消除硝态氮对厌氧释磷的不利影响。预缺氧区设置与否应取决于污水水质及整体工艺布局等。为强化生物除磷，厌氧区之前宜设置预缺氧区，进水硝酸盐氮浓度较高且厌氧区前不单独设置缺氧区时，应设置预缺氧区以去除进水和回流污泥中的NO3--N。预缺氧区设计水力停留时间、进水比例应根据功能区布局、进水水质等确定，设计水力停留时间宜为（0.5～2.0）h，进水比例宜为0～100%。预缺氧区末端硝态氮宜按不超过1.5mg/L调控，可设置外加碳源投加点，当进水碳源不足情况，应外加碳源脱氮。厌氧区厌氧区主要功能是厌氧释磷，保障生物除磷效果。厌氧区的设置布局应根据进水磷含量、排放标准及除磷方式等综合确定。6.3.2为确保厌氧区的厌氧环境，不应将富含硝酸盐的内回流混合液、硝酸盐氮浓度较高的进水直接进入至厌氧区。6.3.3厌氧区设计水力停留时间宜为（1～1.5）h，ORP值控制宜小于-250mV。6.3.4对于生物脱氮池容受限且进水磷酸盐浓度低的已建污水处理厂，为强化脱氮，可根据需要将原厌氧区改造或按缺氧区模式运行。缺氧区缺氧区的主要功能是反硝化脱氮，缺氧区的设置布局及其关键参数设计水力停留时间等应根据工艺类型、进水水质、脱氮率要求等确定。活性污泥法缺氧区是否投加悬浮填料强化生物脱氮，应根据进水水质波动性、进水碳源、脱氮要求以及生物功能区布置等综合确定。应根据脱氮率要求、混合液硝态氮含量、碳源情况等确定内回流比，一般为100%～300%。当设置后缺氧区时，设计内回流比应根据进水碳源情况等适当减小。应尽量降低缺氧区进水和内回流混合液DO浓度，有条件时应在好氧区增设消氧区。好氧区好氧区的主要功能是有机物去除、硝化反应、好氧吸磷和生物合成。好氧区的设置布局及其关键参数设计水力停留时间等应充分考虑工艺类型、进水水质、排放标准等综合确定。选用活性污泥法时好氧区宜采用对进水水质波动缓冲能力较强的循环流或完全混合流池型。缺氧、好氧不同功能区间没有隔离设施的，应综合考虑好氧区池型、混合、曝气等对水力流态的影响，防止混合液返混至缺氧区。根据进水水质波动情况等，可在缺氧区与好氧区之间设置可按好氧/缺氧切换运行的过渡区，同时安装混合设备和曝气器。根据进水水质和COD排放标准，在溶解性难降解有机物去除量要求不高的情况下，可通过好氧区投加粉末活性炭强化溶解性难降解有机物去除，可选用MBR工艺。当水质波动较大面临水质冲击、好氧区容积不足、低温水温影响出水NH3-N稳定达标且占地受限时，可在好氧区投加悬浮填料强化硝化。好氧区投加悬浮填料强化硝化，填料附着生物部分的硝化作用可按“硝化补偿”设计法设计或进行校核，可按公式（1）或（2）计算，参数可按表1的规定取值。填料填充率宜为20%～35%。提标改造（不扩容） R=1000M−NR新建与扩建 R=1000MηNRB（1）（2）式中：R——填料的投加量，m3M——每天需硝化去除的氨氮总量M，kg/dNRS——在最不利设计水温下悬浮相活性污泥的硝化负荷,gNH3-N/kgSS.dX——悬浮相微生物的污泥浓度X，kg/m3V好氧——好氧池池容，m3NRB——在最不利设计水温下附着相生物的硝化负荷,gNH3-N/m2.dS——填料的比表面积，m2/m3η——填料的投加率，%表1不同填料投加量下的硝化速率建议值(复合A2/O或A/O工艺)水温℃填料相表面硝化负荷gNH3-N/m2·d悬浮相硝化负荷gNH3-N/KgSS·d填料投加率%5.00.40～0.453.0～5.030%～45%8.00.45～0.557.0～10.030%～35%10.00.55～0.7010.0～15.025%～35%12.00.65～0.8010.0～18.025%～30%13.00.75～0.9012.0～20.020%～25%15.00.80～1.0015.0～25.015%～25%注1：活性污泥硝化负荷与泥龄、污泥活性等有关，上述对应的泥龄在15d～25d；同时也考虑了活性污泥与附着生物相互间的竞争抑制作用注2：填料投加率选低、悬浮相污泥浓度MLSS选低时，建议填料硝化负荷选相对高值悬浮填料的选取应符合国家相关标准规定，应考虑运行中悬浮填料对水下设备设施可能造成的磨损等影响，必要时采取防护措施。强化硝化的填料区不应作为混合液内回流点，出流也不应直接进入后缺氧区。应结合进水氨氮浓度变化、水温变化等动态调控好氧区曝气量。条件允许时可在好氧区后段设置氨氮在线仪表，指导曝气量调控。消氧区消氧区的主要功能是降低内回流混合液和后缺氧区入流DO浓度，减少DO对反硝化脱氮的影响。宜在好氧区混合液回流区/点、好氧区与后缺氧区间设置消氧区。消氧区应设置水下推进器或采取等效措施，确保污泥混合液良好的混合效果。消氧区出水不得直接进入二次沉淀池，以免二次沉淀池浮泥。后缺氧区后缺氧区的主要功能是强化脱氮。后缺氧区的设置布局应根据进水水质、脱氮率要求等确定，可在主好氧区之后或MBR膜池之前设置后缺氧区。后缺氧区设计水力停留时间宜为（1～1.5）h，具体可根据其设计强化脱氮量等确定。后缺氧区入流DO较高时，碳源投加点应避开入流端。水质波动大、低温等情况，后缺氧可投加悬浮填料，强化反硝化。后好氧区后好氧区的主要功能是恢复好氧微生物活性，避免二次沉淀池浮泥。设置后缺氧区时应同步设置后好氧区。后好氧区设计水力停留时间一般为0.5h，不再设置内回流点。固液分离区固液分离区的主要功能是实现泥水分离，主要类型包括二次沉淀池、膜池等。固液分离区类型选择应综合考虑生物处理工艺类型、进水水质、占地等。二次沉淀池设计应综合考虑进水水量波动、生物系统污泥浓度提升等影响因素，对水量波动较大的污水厂，在用地条件允许时，宜选择低表面负荷设计。碳源筹措与投加应结合区域工业企业废水水质特性调查评估和协商排放等，积极筹措碳源，补充污水处理厂生物脱氮所需碳源。可作为污水处理厂碳源筹措的工业企业污水，其预处理、输送、投加利用应根据污水水质等实际情况具体而定。碳源筹措的工业企业污水颗粒态有机物浓度较高时，宜对废水进行水解酸化等预处理。碳源筹措的工业企业污水单独输送时，不宜与乙酸钠等商业碳源共用储罐，宜单独存储，单独投加。碳源筹措的工业企业污水应结合脱氮除磷需求，以合适比例均匀投加于生物处理系统厌氧池或缺氧池，不宜投加于深度脱氮单元。碳源选择应充分考虑碳源特性、投加成本、微生物对碳源的利用特性、生物系统脱氮功能区设计运行特征以及环境条件等因素。反硝化脱氮功能区停留时间较长时，可选择葡萄糖等慢速碳源，降低碳源投加成本。后置反硝化功能区、深度脱氮单元宜采用易被生物利用且脱氮速率较快的乙酸钠等快速碳源。冬季低温宜采用单一组分、易被微生物利用且COD当量浓度相对低的商品碳源。碳源投加宜多点设置，增加碳源投加调控灵活性，同时应避开内回流混合液回流点等高DO区域。碳源投加量应根据所需去除硝态氮合理投加，以有效COD计，可按需强化去除硝态氮量的（4～5）倍核算。条件允许下，碳源投加量可与缺氧区或后缺氧区或深度脱氮单元出流硝态氮联动反馈进行精确投加控制。深度处理一般规定深度处理系统的主要功能是进一步去除COD、TP和TN，协同去除SS、色度等。深度处理系统布局设计应充分考虑水质复杂性、水质水量波动性等，具体处理工艺组合宜结合污染物强化去除目标、排放标准以及单元技术的工艺要求等进行合理确定，必要时宜结合试验确定。深度处理系统工艺组合应具有良好的协同性、稳定性和灵活性，以保障出水稳定达标和实现节能降耗，并适当兼顾未来提标建设需求。强化有机物去除一般规定有机物强化去除单元的主要功能是进一步去除溶解性难生物降解COD，当采用强化源头控制措施并充分发挥前续工艺潜能COD仍不能稳定达标时，可考虑设置有机物强化去除单元，一般有活性炭（焦）吸附、臭氧（高级）氧化等。7.2.1.2应根据具体水质特性，设置混凝沉淀、气浮等预处理单元，保障后续活性炭滤池、活性焦吸附池、臭氧（高级）氧化单元稳定运行。活性炭（焦）吸附活性炭（焦）吸附技术一般适用于深度去除污水中小分子溶解性难降解有机物，包括活性炭滤池、活性焦吸附池、炭吸附澄清池以及与混凝耦合粉末活性炭吸附等。应根据水质目标和污水中溶解性难降解有机物特性等选择适宜规格的活性炭（焦），必要时结合试验确定。活性炭滤池和活性焦吸附池的设计空床停留时间一般为（30～60）min，具体级数和停留时间宜根据COD强化去除要求和试验研究进行合理确定。活性炭（焦）吸附工艺存在一定的活性炭（焦）泄漏问题，为确保出水稳定达标，宜在活性炭（焦）吸附工艺之后设置过滤等保障单元。采用粉末活性炭吸附去除溶解性难降解有机物，粉末活性炭投加量宜结合具体水质通过试验确定，缺乏试验数据时，可参考去除单位溶解性COD的粉末活性炭量为2～5。臭氧（高级）氧化臭氧（高级）氧化深度去除溶解性难降解有机物的去除效能受有机污染物类型、有机物浓度高低、抑制剂含量等影响较大，一般有臭氧氧化、臭氧/H2O2氧化、臭氧催化氧化等工艺型式。臭氧投加量应根据水质特性、有机物去除目标等，通过试验或参照类似工程经验确定。缺乏数据时，可参考去除单位COD的臭氧量为1.5～5。采用臭氧催化氧化工艺时应根据水质特性等选择适宜的催化剂，同时应考虑催化剂板结和使用周期问题。采用臭氧/H2O2氧化工艺时应根据水质特性调整H2O2/O3投加比例，可通过H2O2的多点投加提升氧化效率，H2O2:O3(mol:mol)可为0.4～1.0。臭氧氧化对污水可生化性改善较好时，宜采用臭氧-生物滤池组合处理工艺。生物滤池滤料宜根据具体处理目标，选择颗粒炭、陶粒及石英砂等，生物滤池空床停留时间宜控制在（30～90）min。臭氧接触池类型宜根据污水的臭氧反应动力学特征进行合理选择，宜采用计算流体动力学软件对接触池布局进行设计，应尽量避免出现短流。臭氧接触池有效池容应根据臭氧反应所需的最佳接触时间确定，同时要考虑出流的剩余臭氧的影响，接触时间宜为（30～90）min；接触池有效水深宜根据臭氧投加方式及臭氧吸收利用率目标值确定。采用微孔曝气投加时，接触池有效水深应达到（5.5～6.5）m以上，采用射流泵投加时，可降低水深要求。臭氧制备、臭氧发生装置系统、尾气处理等应符合GB50013、GB/T37894等国家现行有关标准的规定。芬顿高级氧化当水质复杂、波动性大时，可采用芬顿高级氧化技术深度去除溶解性难降解有机物。宜优先采用废酸、废碱、废硫酸亚铁溶液。芬顿氧化药剂投加应分点设置，反应中调酸试剂、氧化试剂等应按反应过程顺序依次分步投加，不宜同时投加几种药剂。氧化剂可采取多点投加布设方式，提高反应效率。芬顿高级氧化工艺的反应pH、接触氧化时间、H2O2投加量、H2O2:Fe2+等关键工艺参数宜根据进水水质和处理目标要求通过试验确定。缺乏试验数据时，氧化反应水力停留时间宜为（2.0～4.0）hr，反应pH值可为3.0～4.5，加碱回调pH值可为7.0～7.5，反应H2O2:ΔCOD(mg:mg)宜为(1.5～5.0):1，H2O2:Fe2+(mol:mol)宜为(1.0～4.0):1。采用斜板(管)沉淀等方式进行固液分离，可通过投加磁粉、助凝剂PAM强化固液分离效果。可根据进水水质和处理目标要求，将芬顿高级氧化与粉炭吸附高效耦合，强化处理效果，降低物耗。在芬顿高级氧化单元进水含一定溶解性有机氮下，一般其出水氨氮浓度会有所增加，为确保出水氨氮稳定达标，必要时应采取氨氮去除措施。芬顿高级氧化工艺通常会产生大量铁泥，提标改造工程设计时应充分考虑现有污泥处理系统的匹配能力，防止铁泥进入生物处理系统影响其正常运行。芬顿高级氧化系统的其它设计与运行等应符合HJ1095等国家现行有关标准的规定。强化脱氮一般规定深度脱氮单元的主要功能是通过投加外碳源进一步去除TN。应根据进水水质、脱氮要求、占地受限与否等多因素综合确定是否设置深度脱氮单元，可选用反硝化滤池、反硝化移动床生物膜反应器等。以下情况应设置深度脱氮单元：当生物处理系统无法通过工程措施和优化运行措施实现总氮稳定达标。TN排放标准5mg/L以下。进水不可氨化去除的有机氮占一定比例，达到高标准排放，生物处理段反硝化脱氮难以满足要求。深度脱氮单元不应作为生物脱氮的主要工艺单元，其强化脱氮量不宜超过10mg/L。深度脱氮单元启动需考虑挂膜时间，尤其是低温条件下启动，可通过接种少量生物系统缺氧污泥加速挂膜过程。气浮和臭氧（高级）氧化单元出水不应直接进入深度脱氮单元。深度脱氮单元碳源应合理投加，宜在深度脱氮单元进水端设置在线硝酸盐仪和DO仪，并结合出水硝酸盐控制浓度，指导碳源精确投加。深度脱氮单元进水DO会无效损耗外加碳源，应采取深度脱氮单元进水DO浓度全过程控制的精细化技术措施。反硝化滤池反硝化滤池设计硝态氮负荷宜为（0.3～0.8）kgNO3-N/(m3•d)，水力负荷宜为（120～160）m3/(m2•d)。反硝化滤池滤料宜根据具体处理目标与进水水质等，选择生物陶粒、石英砂等。反硝化滤池具有生物脱氮及过滤功能，应根据反硝化滤池进水TN浓度变化，灵活调控反硝化滤池运行模式。反硝化滤池前未设置混凝沉淀单元时，应考虑进水SS对反硝化滤池稳定运行的可能影响。反硝化滤池的其他设计与运行等应符合GB/T37528等国家现行有关标准的规定。反硝化移动床生物膜反应器根据水质特性、脱氮要求和处理单元整体布局等，可在二次沉淀池后设置反硝化移动床生物膜反应器进行深度脱氮。应根据水质特性、硝酸盐氮去除量、悬浮填料脱氮表面负荷等在考虑填料充分流化等情况下，合理确定填料投加量。脱氮表面负荷可采用（0.75～1.50）gNO3--N/(m2填料·d)，填料投加量宜为（35～50）%。反硝化移动床生物膜反应器应通过构筑物池型优化，合理设置水下推进器等混合设施，保证悬浮填料充分流化与污水充分混合接触。反硝化移动床生物膜反应器后端应设置混凝沉淀等悬浮物处理单元。强化除磷一般规定当生物除磷、化学协同除磷不能满足磷排放标准时，应采用深度处理强化除磷。根据水质特性、去除目标、占地等可选择高效沉淀、加载混凝澄清（沉淀）、气浮等工艺单元技术。当不可化学沉淀去除磷影响出水TP稳定达标时，应结合进水不可化学沉淀去除磷溯源，优先采取源头控制措施，否则，宜结合试验综合考虑强化去除措施。应根据污水中磷含量及组成、悬浮固体、成本费用、药剂供应可靠性、污泥处理处置方法以及与其他处理过程的兼容性等合理选择深度除磷药剂，宜通过试验确定混凝剂类型及投加量。应根据进水磷酸盐的变化等，及时调整混凝剂投加量，有条件的可在深度除磷单元进出水端设置磷酸盐在线监测仪表。应根据污泥性质及与后续处理处置兼容性等确定化学污泥与生物污泥是否一并处理。采用深度除磷工艺单元时，建议前端生物处理不再采取化学协同除磷措施。深度除磷单元工艺技术的设计、运行等还应符合GB50014等国家现行有关标准的规定。高效