臭氧催化劑產(chǎn)品  

高析氧電位管式膜電極  

兩大技術(shù)體系構(gòu)建圖  

示范工程驗收現(xiàn)場  

濕地，是自然的贈與，是動植物的樂土，被譽為地球之腎。在江蘇常熟望虞河畔有一片這樣的濕地，水流清澈，魚兒擺尾，野鴨暢游，高高的蘆葦隨風(fēng)舞動。這看似平常的畫面下，藏著的是國際領(lǐng)先的工業(yè)污水生態(tài)化處理技術(shù)的成功應(yīng)用。  

原來，這里就是江蘇省常熟新材料產(chǎn)業(yè)園生態(tài)濕地處理中心，是在引進消化吸收德國生態(tài)處理技術(shù)基礎(chǔ)上，建設(shè)的以化工園區(qū)污水處理廠尾水為處理對象的人工濕地，每天可處理4000噸工業(yè)尾水，不但實現(xiàn)出水水質(zhì)指標由一級A標準向地表水Ⅳ類水標準的提升，還實現(xiàn)了工業(yè)尾水的循環(huán)利用。更為難得的是，處理中心的生態(tài)化運行，讓整個處置過程中的水自然流動，利用植物和濾料層，運用物理、微生物等手段去除污染物，不添加任何化學(xué)藥劑。這個人工打造的化工園區(qū)小濕地，近年來吸引了大量野鴨、野鳥、黃鼬等野生動物來這里安家。  

很多人有這樣的疑問：污水處理廠的尾水明明已經(jīng)達到一級A標準，為何還要在這里建設(shè)占地6萬平方米的人工濕地進行深度處理？原因是，這里緊鄰長江和望虞河，望虞河是太湖“引江濟太”的引水通道，其水質(zhì)對于太湖水質(zhì)有著直接影響。污水處理廠尾水盡管已經(jīng)達標排放，但仍為劣ⅴ類，對其進行深度處理并回用于工業(yè)水廠，可以有效減少污染物排放、提升入河水質(zhì)，對于保護長江、望虞河和太湖流域水環(huán)境質(zhì)量，以及保護下游飲用水水源地水質(zhì)安全，都有著重要作用。  

十年治太，“水專項”提升工業(yè)園區(qū)廢水治理水平  

太湖美，美就美在太湖水。江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院與蘇州德華生態(tài)環(huán)境科技股份有限公司合作建成的常熟新材料產(chǎn)業(yè)園生態(tài)濕地處理中心，是“十二五”期間江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院承擔的國家重大科技專項太湖項目“園區(qū)化鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)廢水富營養(yǎng)污染物深度削減及資源化成套技術(shù)研究與工程示范課題”（2012ZX07101-003）成果的一個縮影。從化工、印染、造紙、IC行業(yè)，到化工園區(qū)集中污水處理廠，5年來，課題組針對江蘇省南部獨特的產(chǎn)業(yè)特征和太湖流域水質(zhì)的高要求，通過反復(fù)研究和實踐，構(gòu)建了工業(yè)廢水中有機氮磷污染物高效深度去除和工業(yè)廢水資源化利用兩大技術(shù)體系，并在蘇州、無錫、常州等地區(qū)多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)建設(shè)了六大示范工程，有效提升了太湖流域鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)工業(yè)企業(yè)的廢水治理水平。  

上世紀80年代初，蘇州、無錫和常州等市通過發(fā)展鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)實現(xiàn)非農(nóng)化發(fā)展。此后，蘇南鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)急速發(fā)展，地區(qū)整體經(jīng)濟水平在全國處于領(lǐng)先。這一發(fā)展模式引發(fā)了廣泛關(guān)注，曾被著名社會學(xué)家費孝通稱為“蘇南模式”。然而，經(jīng)濟快速發(fā)展的背后，埋藏著環(huán)境隱患，2007年太湖藍藻污染事件后，痛定思痛的蘇南人開始重新審視發(fā)展路徑。繼而出臺了《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》（DB32/1072-2007），對工業(yè)外排尾水的COD、氨氮、總磷、總氮的排放濃度限值提出了嚴格要求，十年治太之路由此開啟。  

此后，為了嚴格和強化管理，蘇南眾多鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)經(jīng)過統(tǒng)籌，發(fā)展成為鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)（集聚區(qū)），但化工、印染、造紙等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)依然占了較大比重，廢水排放量占區(qū)域工業(yè)廢水排放總量的45%。據(jù)統(tǒng)計，蘇、錫、常3市規(guī)上企業(yè)近兩萬家，占全省40%，2015年工業(yè)增加值1.2萬億元，占全省36%，單位面積企業(yè)數(shù)和工業(yè)增加值是全省的兩倍多、全國的28倍。如此龐大的企業(yè)基數(shù)，加之分散于各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的工業(yè)園區(qū)（集聚區(qū)）與國家級、省級園區(qū)相比，其規(guī)劃、管理及產(chǎn)業(yè)構(gòu)成都存在一定的差距，如何提升這些遍布蘇南地區(qū)的工業(yè)園區(qū)的環(huán)境管理水平是不小的技術(shù)難題，對太湖流域的水污染防治有重要影響。正是出于這樣的考慮，江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院牽頭，自2012年啟動了“園區(qū)化鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)廢水富營養(yǎng)污染物深度削減及資源化成套技術(shù)研究與工程示范課題”，參與單位包括南京理工大學(xué)、南京大學(xué)、河海大學(xué)、北京國環(huán)清華環(huán)境工程設(shè)計研究院有限公司等，圍繞進一步削減工業(yè)污染，實現(xiàn)太湖水環(huán)境減負、修復(fù)目標，研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，從前端防治、過程控制、末端處理、長效管理等環(huán)節(jié)系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)方案，提升太湖流域工業(yè)廢水治理水平。  

攻堅克難，兩大技術(shù)體系助力太湖流域工業(yè)污染治理  

每年夏季，太湖的藍藻情況都會引發(fā)公眾的極大關(guān)切。雖然經(jīng)過“十一五”治理，太湖流域工業(yè)廢水基本實現(xiàn)了達標排放，其氮磷排放總量削減取得較好效果，但從太湖流域生態(tài)形勢來看，即使工業(yè)尾水氮磷實現(xiàn)達標排放，氮磷污染排放總量仍然過大，超出流域的環(huán)境承載能力。尤其是跟藻類生長關(guān)系相對密切的氮、磷減排需求依然非常強烈。在此背景下，“十二五”水專項提出了“減負、修復(fù)”目標，一方面通過太湖流域的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，從源頭上減少工業(yè)氮磷污染物的產(chǎn)生量，另一方面進一步提高工業(yè)尾水資源化比例，削減廢水和氮磷污染物排放總量。  

為太湖“減負”，離不開工業(yè)廢水的高效處理和回用，尤其是工業(yè)廢水中富營養(yǎng)物質(zhì)的深度削減和特征有機污染物的安全解毒。而其中，難降解有機污染物多數(shù)具有化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、疏水性強、生物毒性強的特點，一直是制約工業(yè)廢水穩(wěn)定達標的重要因素和技術(shù)難題。同時，難降解有機污染物也是制約雙膜法應(yīng)用于工業(yè)廢水資源化的主要問題，疏水性難降解有機物與鈣、鎂等多價陽離子的交互作用，以及芳香蛋白、溶解性微生物副產(chǎn)物（SMPs）是膜污染的主要成因。  

為解決這一難題，課題組研究人員圍繞園區(qū)化鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)廢水的安全排放和低碳運行，依托化工廢水氮磷深度削減成套技術(shù)研究與工程示范、印染廢水深度處理及回用成套技術(shù)研究與工程示范、鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)園污水廠尾水深度處理回用成套技術(shù)研究與工程示范、高耗水行業(yè)節(jié)水減排成套技術(shù)研究與工程示范、示范區(qū)工業(yè)污染負荷削減方案研究等5個子課題的深入研究，最終形成工業(yè)廢水中有機氮磷污染物高效深度去除和工業(yè)廢水資源化利用兩大技術(shù)體系，這些技術(shù)在宜興、金壇、常熟、無錫、蘇州等地6項示范工程中得到了系統(tǒng)和全面的應(yīng)用，有機氮磷污染物高效深度處理規(guī)模達到了17000余噸/天，中水資源化回用規(guī)模達到12000余噸/天，年削減COD、NH3、TN、TP、特征污染物分別約612.03噸、11.85噸、90.98噸、5.92噸、0.11噸。這些示范工程點的高效運轉(zhuǎn)，以及以示范技術(shù)為核心技術(shù)的殷村港小流域工業(yè)污染綜合整治方案的實施，實現(xiàn)了加強太湖工業(yè)污染治理的初期目標。  

針對性研發(fā)，水專項課題結(jié)出豐碩成果  

太湖流域工業(yè)廢水種類繁復(fù)，不同類型企業(yè)排出廢水中的難降解氮磷有機物種類各異。為了更加高效地深度去除廢水中難降解氮磷有機物，課題組在研究氧化-還原降解途徑的基礎(chǔ)上，面對不同種類的污染物，有針對性的開發(fā)出治理技術(shù)。  

針對氮雜環(huán)類、磷雜環(huán)類等主要以還原途徑降解的污染物，開發(fā)電場輔助生物驅(qū)動電化學(xué)降解技術(shù)；針對飽和烷烴、鹵代芳烴、微生物代謝產(chǎn)物等主要以氧化途徑降解的污染物，開發(fā)臭氧催化氧化加上曝氣生物濾池耦合技術(shù)、高析氧電位管式膜電極催化過濾技術(shù)；針對印染廢水低碳高氮特性，開發(fā)基于揮發(fā)性脂肪酸控制的厭氧高效氨化技術(shù)。技術(shù)涵蓋了太湖流域印染、化工等行業(yè)，配合工業(yè)廢水毒性鑒別、溯源和削減評價技術(shù)平臺，構(gòu)建覆蓋面廣、適用性強、經(jīng)濟高效的有機氮磷污染物高效深度去除技術(shù)體系。  

雖然太湖流域水資源豐富，但課題組在工業(yè)廢水的資源化利用方面依然做了深入探索。課題相關(guān)負責人介紹，針對太湖流域工業(yè)廢水高端回用領(lǐng)域，膜分離技術(shù)占據(jù)主流地位且膜污染成為相關(guān)技術(shù)應(yīng)用瓶頸的現(xiàn)狀，在揭示印染廢水與混合化工廢水膜污染不同成因的基礎(chǔ)上，分別開發(fā)以樹脂吸附和強化預(yù)涂膜技術(shù)為核心的膜污染前段控制集成技術(shù)；針對限制工業(yè)廢水低端回用的離子及有機物累積問題，開發(fā)電化學(xué)適度除鹽、多梯度水質(zhì)回用、生態(tài)回用等技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建工業(yè)廢水資源化利用技術(shù)體系，同時配套相應(yīng)行業(yè)廢水深度處理及資源化技術(shù)指南和政策保障體系，并在殷村港流域開展工業(yè)污染物負荷削減及污染源減排的技術(shù)體系綜合示范。  

經(jīng)過科研人員近5年的共同努力，課題研究取得了豐碩的成果。共研發(fā)新產(chǎn)品、新裝置、新工藝、新技術(shù)等9項；申請國內(nèi)外專利35項，其中20項發(fā)明專利獲得授權(quán)；發(fā)表核心論文51篇，其中SCI、EI論文34篇，SCI一區(qū)12篇、二區(qū)5篇，ESI高被引1篇；編制工業(yè)廢水深度處理及資源化技術(shù)指南4項。此外，示范技術(shù)在太湖流域以外也得到了較好的推廣應(yīng)用，共建設(shè)推廣項目14項，污水處理總規(guī)模超過10萬立方米，項目所研發(fā)的屹桐牌®臭氧催化劑銷售超過2000立方米。  

整體打包，系統(tǒng)提升企業(yè)污染控制與治理水平  

課題組在太湖流域蘇州、無錫、常州等多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)建設(shè)了六大示范工程，集成“難降解氮磷化合物高效深度去除關(guān)鍵技術(shù)”、“工業(yè)廢水的資源化利用關(guān)鍵技術(shù)”兩大先進技術(shù)體系。此外，課題組通過引入“系統(tǒng)控制理論”，從前端防治、過程控制、末端處理、長效管理等環(huán)節(jié)提出系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)方案，整體提升了企業(yè)污染控制與治理水平，真正實現(xiàn)示范企業(yè)的全面環(huán)保“變身”。  

在宜興樂祺紡織印染有限公司，通過節(jié)水、節(jié)能、減排的清潔染整集成技術(shù)的應(yīng)用，降低了染整過程的能耗及水耗，回收清潔液堿進而提高產(chǎn)品品質(zhì)，回收濃鹽降低鹽耗和廢水中的TDS以提高后續(xù)廢水的可處理性；通過廢水分質(zhì)收集與針對性預(yù)處理，優(yōu)化了印染廢水分質(zhì)收集和預(yù)處理方法：印染殘液采用Fenton氧化+混凝沉淀處理，前處理廢水與染色廢水分別收集并進行厭氧處理，利用CO2替代硫酸對高pH印染廢水進行中和預(yù)處理，避免硫酸鹽引入對后續(xù)厭氧處理單元的不利影響，提高厭氧處理效率，并降低了預(yù)處理成本。末端處理方面，通過控制厭氧出水（VFAs）為缺氧反硝化提供高品質(zhì)碳源，提高脫氮效果；通過控制低氧條件，實現(xiàn)短程硝化反硝化脫氮；通過缺氧-好氧全程硝化反硝化，實現(xiàn)多級生物脫氮，確保氨氮、總氮的有效穩(wěn)定去除。  

位于常州市金壇區(qū)的登冠農(nóng)藥化工集中區(qū)有5家農(nóng)藥企業(yè)，主要以環(huán)唑類殺菌劑為主導(dǎo)產(chǎn)品，其污水處理廠處理規(guī)模為1300噸/天。示范工程實施前，其出水為《江蘇省化學(xué)工業(yè)主要水污染物排放標準（DB32/939-2006）》一級排放標準，廢水中含環(huán)唑類等高毒性、難降解有機物，處理難度大，出水很難保持穩(wěn)定達標排放，環(huán)唑類有機物殘留量較高，尾水毒性較大，受納水體存在潛在環(huán)境風(fēng)險。為了從整體對企業(yè)的環(huán)保水平進行優(yōu)化，課題組的研究人員進行了系統(tǒng)調(diào)研，對這些企業(yè)“整體打包”進行環(huán)保改造：在前端控制方面，采用縮短產(chǎn)品合成路線、產(chǎn)品洗滌水套用，減少了特征污染物排放源強，污染物負荷也削減了50%以上。另外，對廢水進行分質(zhì)收集和預(yù)處理，從源頭削減污染物的產(chǎn)生量：對高油廢水、環(huán)唑類高毒性廢水、高氨氮廢水、高鹽廢水分別開展針對性預(yù)處理。通過前端控制和清潔生產(chǎn)工藝的使用，大大降低了末端處理的污染負荷。在末端處理方面，對廢水達標處理工藝進行改造，針對廢水環(huán)唑類有機物含量高、生物毒性大特點，通過高效復(fù)合工程菌技術(shù)應(yīng)用及二級Fenton應(yīng)急保障措施，實現(xiàn)污水處理廠尾水穩(wěn)定達標排放。在達標基礎(chǔ)上，通過管式膜電極-曝氣生物濾池-電滲析組合工藝應(yīng)用，實現(xiàn)了殘留環(huán)唑類物質(zhì)徹底降解，出水低于檢測限值，毒性降低，回用于企業(yè)生產(chǎn)。同時，對企業(yè)內(nèi)部涉及污水處理的技術(shù)和管理人員進行系統(tǒng)培訓(xùn)，編制了《深度處理電膜耦合系統(tǒng)操作規(guī)程》和《中水回用工程處理單元操作規(guī)程》，以規(guī)范操作。  

在宜興三木集團的凌霞污水處理廠，不僅建設(shè)了以“臭氧催化氧化+曝氣生物濾池”為核心的深度處理工藝，在對企業(yè)深入調(diào)研的基礎(chǔ)上，還提出廢水分質(zhì)收集及車間預(yù)處理方案，對三聚氰胺車間、環(huán)氧車間、光固化車間等廢水采取不同的預(yù)處理工藝，提交園區(qū)實施，穩(wěn)定了后續(xù)末端處理的水質(zhì)。  

通過整體打包、系統(tǒng)控制，不僅從技術(shù)上提升了企業(yè)的污染治理水準，更從管理上幫助企業(yè)實現(xiàn)了環(huán)保“變身”。

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