在印染園區綜合污水處理廠提標升級改造中的應用
謝家海1 陳紫琪2 趙素云1 戴駿強1 鄒東剛2
（1.蘇州金澤環境發展有限公司 2.浙江金佰利環境科技有限公司）
摘要：
印染綜合工業園區污水處理廠的排放標準，隨著環境水體治理要求不斷提高，政策管控逐漸趨于嚴格。蘇州市震澤鎮污水處理廠，是蘇州區印染工業園區的工業集中污水處理廠。設計規模50000m³/day，接納的污水主要為鎮區內企業排放廢水，有印染廢水、生物制藥、絹紡、新能源、金屬加工等行業的廢水，水質特點呈現污染物復雜，高濃度、可生化性差，且含有苯胺類、硝基苯類等有難降解有毒污染物。在太湖流域治理的高排放標準環境背景下，通過增加高效低能耗深井曝氣工藝（高壓溶氧強化曝氣生化）為第一段AO生化曝氣工藝的，與原有的AAO生化工藝結合形成改良五段Bardenpho生化工藝；第一段AO工藝為【水解酸化+高效深井曝氣工藝】，通過水解與高壓溶氧強化生化氧化的深井曝氣，解決原水生物毒性對生化系統的影響，提高可生化性；通過一級AO生化后，BOD/COD從原來的0.1上升到0.3-0.5，解決傳統好氧生化造成的Bardenpho二段生化處理單元的可生化性不足的問題。進一步提高二級生化處理單元AAO系統的脫氮能力和COD降解能力。
廢水處理系統運行結果表明，以深井曝氣工藝為主體的改良五段Bardenpho短流程生化工藝，提高了出水COD水平，解決了短流程條件下生化脫氮除磷能力。深井曝氣工藝對綜合園區工業廢水具有很好的化學氧化和生化處理效果，出水主要污染物指標可以穩定達到《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）準Ⅳ類水標準（COD≤50 mg/L、TN≤15 mg/L），水處理總成本從原有工藝的3.68元/m³·水降低到1.962元/m³·水，由于減少原工藝的前物化處理環節，因此，污泥產量下降30%，總體運行成本下降45%以上。
1. 深井曝氣工藝簡介
深井曝氣工藝技術是污水處理工藝好氧活性污泥法的一種先進、高效的工藝技術，始于英國帝國化學公司（ICI），是最早應用于生產單細胞蛋白工藝的高效充氧技術。1968年ICI公司在單細胞蛋白生產中，高效培養槽中運用了深井曝氣技術，之后成功應用于生產工藝廢水的好氧預處理。1974年在畢林哈姆建造了一座試驗性深井曝氣系統，用于處理生活和工業綜合廢水。1975年4月ICI首次發表了深井曝氣工藝在廢水好氧工藝中的研究成果。其運行結果達到了英國環境保護方面嚴格的出水要求。
【深井曝氣活性污泥法（Deep-shaft Aeration Process）】稱為“超深水曝氣”、“超深層曝氣”，是以地下超深豎井（50-150m）構筑物作為曝氣池的活性污泥法工藝（簡稱為深井曝氣工藝）。
高效低能耗深井曝氣活性污泥法的曝氣工藝原理，理論上運用物理學享利定律（Henry's Law）作為“第一性原理”，即當水靜壓增加時，空氣中氧的溶解度增大，運用亨利定律這一基礎物理學原理，使得深井曝氣工藝本身在不需要增加能量的消耗和曝氣內部設備等輔助手段的前提下，充分運用深井井體深度增加的靜水壓，直接高效率利用空氣中的氧氣。
深井曝氣法的應用本身從結構形式和反應機制上突破了傳統平流式普通曝氣活性污泥法的技術極限，適應污水處理對氧轉移率的需要，徹底解決傳統平流曝氣活性污泥系統的低效的供氧問題，為污水處理廠總體設計提供全新的工藝組合模式。
深井曝氣工藝運行穩定、占地少、運行成本低等優點，聯邦德國應用深井曝氣技術建造了生產規模的淀粉廢水好氧預處理系統。日本自1977年開始使用深井曝氣工藝，迄今在城市廢水和化工、造紙、農藥、制藥、印染、食品、糧食加工、釀造（制酒）、洗滌等工業廢水的處理中應用，已經成為日本應用最廣泛的污水好氧處理工藝。
目前在全球各地相應用深井曝氣建成各類廢水處理系統和污水處理廠，最大規模的深井曝氣處理污水量已達到日處理量百萬噸以上，并取得了很好的經濟技術效益。
深井曝氣工藝技術我國于1978年首次引入，在原有國外技術應用基礎上，進行了廣泛的深入研究與創新、推出多種形式的深井曝氣裝置。1986年建成首座氣提循環式深井曝氣廢水處理運行工程，主要用于處理高濃度食品工業和制藥廠廢水，其工藝運行取得了極佳的經濟技術效果。隨后分別推廣應用于化工、制藥、飲料、農藥、印染、釀酒等工業廢水預處理和城市生活廢水處理。
經過幾十年的工程應用實踐，深井曝氣工藝裝置的氣提方式、內部曝氣方式及循環回流方式等工藝細節，均得到了工程應用方面的深度研究和工程應用驗證。在污水廠整體設計應用中，配合廢水處理全系統的工藝參數設計，提高了深井曝氣裝置在各種廢水處理及回用工藝應用的適用性。
隨著各項相關配套實用技術的同步發展，在深井大口徑開孔盾構施工技術、深井裝備制造和安裝技術方面取得突破性進展，為深井曝氣的廣泛應用提供了技術條件。迄今為止，已成功完成百余口100-110米深井工程和應用；在廢水處理、水回用工藝、高濃度廢水配套處理等工藝設計、項目建設施工管理、全廠調試及污水處理廠運行管理等方面，取得了豐富的經驗。
因深井曝氣工藝優良的節能效率和減排效果，在2020年12月被國家三部委（工業和信息化部、科學技術部、生態環境部）列入《國家鼓勵發展的重大環保技術裝備目錄》（應用技術推廣類）；同時榮獲中國印染行業協會推薦《節能減排先進技術目錄》，以此技術為核心浙江金佰利環境科技有限公司被中國紡織工業聯合會推薦的首批[專精特新企業]，獲得多項深井裝備技術專利。
經過多年的廢水處理工程實踐證明，深井曝氣技術具有氧轉移利用率高、動力利用效率高、占地面積少、污泥產生量少、耐沖擊負荷強、不會出現污泥膨脹現象、不受氣溫條件影響、不產生任何維修及維護費、運行成本低等優點，是目前印染行業綜合處理及水回用工藝中的一項節能、減排的先進技術。
采用深井曝氣為核心的廢水處理與回用系統，可高效去除各類有機污染物，減少傳統工藝中化學藥劑使用量，降低化學污泥產生量，減少二次污染、有效地提高水回用率；有利于降低運行成本，保證系統的長期穩定運行，因此，有力地推動碳達峰和碳中和目標的實現。
