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為做好綠色化工園區(qū)建設的技術支撐，中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會化工園區(qū)工作委員會（以下簡稱“園區(qū)委”）于2021年7月首次啟動了“綠色化工園區(qū)適用技術”申報發(fā)布工作，旨在為相關單位開展綠色化工園區(qū)的建設篩選出一批實用的支撐技術，供化工園區(qū)及入園企業(yè)借鑒和選擇。

經(jīng)自愿申報、園區(qū)推薦、文件審查、專家評審、網(wǎng)上公示等程序，評選出了涵蓋污染預防、環(huán)境綜合治理、資源綜合利用、生態(tài)保護與修復等領域的19項綠色化工園區(qū)適用技術。

園區(qū)委將2021年度“綠色化工園區(qū)適用技術”材料匯總，即日起在本平臺連載展示。

高濃度有機廢水綜合處理與能源化技術

——江蘇南大環(huán)保科技有限公司

1. 概述

本技術以具有較好可生化性的高濃度有機廢水為處理對象，采用外循環(huán)高效厭氧工藝裝備，實現(xiàn)對廢水中有機污染物的高效降解，并產生清潔能源沼氣和顆粒污泥產品，具有運行負荷高、沼氣產率高、抗沖擊能力強、處理效果穩(wěn)定、顆粒污泥增殖快且不易流失、設備集成度高、占地面積小等優(yōu)點，可在實現(xiàn)高負荷、高濃度有機工業(yè)廢水長期穩(wěn)定達標處理的同時，實現(xiàn)碳減排、沼氣發(fā)電以及顆粒污泥資源化等節(jié)能環(huán)保和資源回用目標，并且大幅降低污水處理系統(tǒng)生化污泥排放量和處置量，降低裝置占地面積，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，節(jié)約投資和運行成本。

本技術適用于食品、酒精、造紙、中藥提取類及部分合成類制藥等行業(yè)高濃度有機廢水的綜合治理，可實現(xiàn)對廢水中有機污染物的能源化轉化和高效去除。

本技術可與園區(qū)廢水同質化分質處理的理念相結合，將有效提升化工園區(qū)污染治理和資源綜合利用的整體水平，對促進行業(yè)綠色發(fā)展具有重要意義。

2. 技術特點

傳統(tǒng)厭氧反應器如上流式厭氧污泥床（UASB）、厭氧復合床（UBF）、厭氧折流板反應器（ABR）、水解法等，存在運行負荷低，顆粒污泥易流失且增殖速率慢、處理效率不穩(wěn)定、沼氣產率低、對進水水質水量波動的抵抗能力差等問題，在現(xiàn)有各類高濃度有機廢水處理工程案例中，厭氧單元的有機負荷普遍低于10kgCOD/(m3?d)，COD去除率低于90%，且沼氣資源未能綜合利用。本技術厭氧反應器與傳統(tǒng)厭氧反應器相比，在水質水量波動大的情況下，能有效控制污水與顆粒污泥的充分混合，運行穩(wěn)定，產氣均勻；不會產生腐蝕，無臭氣外溢，無需設置單獨的沼氣緩沖柜；大大減輕跑泥、顆粒污泥鈣化的問題，提高了污水處理效率，具體參數(shù)對比見表1。

表 1   本技術與其他厭氧工藝技術對比

創(chuàng)新和應用亮點：

（1）能耗物耗低：較傳統(tǒng)工藝占地減少約50％，能耗降低30%以上。

（2）二次污染可控：反應器采用全密封正壓設計，無臭氣外溢。

（3）資源化能源化：在保障高有機廢水穩(wěn)定達標的同時，產生清潔能源沼氣和顆粒污泥，實現(xiàn)環(huán)境效益和經(jīng)濟效益的統(tǒng)一。

（4）設施運行穩(wěn)定：工藝耐沖擊負荷能力強，運行維護簡單。

（5）創(chuàng)新服務模式：可與化工園區(qū)廢水同質化分質處理模式相結合，為區(qū)內具有良好可生化性的高濃有機廢水（中藥類廢水、酒精類廢水以及油脂類廢水等）提供專業(yè)化集中處理服務，降低相關企業(yè)的治污成本和園區(qū)環(huán)境風險，并且項目發(fā)電可并入國家電網(wǎng)為園區(qū)供電，為實現(xiàn)碳減排目標提供支持。

3. 成熟穩(wěn)定與適用性

工業(yè)廢水有機污染是環(huán)境污染的重要來源，生化厭氧工藝是最常用的有機廢水處理工藝之一。本技術裝備采用外循環(huán)顆粒污泥厭氧技術，應用于高濃度有機廢水的治理，克服了傳統(tǒng)厭氧工藝運行負荷低、顆粒污泥易流失且增殖速率慢、處理效率不穩(wěn)定、沼氣產率低、對進水水質水量波動的抵抗能力差等問題，在實現(xiàn)高負荷、高濃度有機廢水長期穩(wěn)定達標處理的同時，實現(xiàn)沼氣發(fā)電綜合利用以及顆粒污泥資源化，并且大幅度降低污水處理系統(tǒng)生化污泥排放量和處置量。在實現(xiàn)對廢水中有機污染物的高效降解的同時，具有運行負荷高、抗沖擊能力強 、設備集成度高、占地面積小等優(yōu)點。

沼氣是具有經(jīng)濟價值的能源，本技術產生的沼氣甲烷含量達60%以上，可用于沼氣發(fā)電、沼氣產熱（熱水、熱蒸汽）、沼氣提純（天然氣）等。另一方面，作為厭氧反應器接種用的優(yōu)質厭氧顆粒污泥目前處于供不應求，本技術產出的高品質顆粒污泥活性物質VSS達到80％以上。兩者均可作為產品外賣，獲得經(jīng)濟收益，有效降低企業(yè)環(huán)保成本，將環(huán)境保護、清潔能源、循環(huán)節(jié)約集為一體。

本技術適用于制藥、造紙、釀造、食品等行業(yè)高濃度有機廢水的治理，相對于其它處理技術在技術、經(jīng)濟、環(huán)境效益等方面均有較大的競爭優(yōu)勢，尤其適合在大中型企業(yè)及園區(qū)中推廣應用，具有廣闊的發(fā)展前景與市場潛力。

本技術已在江蘇省泰興經(jīng)濟開發(fā)區(qū)建成6000 m3/d規(guī)模的廢水處理示范工程，于2017年9月底系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電，目前已穩(wěn)定運行近4年，至今運行情況良好，污水處理持續(xù)穩(wěn)定達標排放，工藝流程圖見圖1。

圖  1   工藝流程示意圖

（1）外循環(huán)控制水、泥充分混合—高有機負荷

（2）兩層分離設計—大容量、工藝穩(wěn)定

（3）高效的三相分離器、布水裝置—減輕跑泥、顆粒污泥鈣化問題

（4）全密封正壓設計—無需外置貯氣罐、無異味

4. 應用效果

以南大環(huán)保科技服務泰興有限公司6000 m3/d廢水處理工程為例，該項目主要接納處理泰興經(jīng)濟開發(fā)區(qū)內的高濃有機廢水（如江蘇濟川制藥有限公司生產產生的主要含有多糖類、植物蛋白、生物堿、甙類、木質素、色素等天然有機物的中藥制藥廢水）進行資源化處理，處理出水各項指標均達到一定標準后，最終接至園區(qū)污水廠進一步處理。經(jīng)本技術處理后，廢水COD由15000mg/L以上降至500mg/L以下，有機負荷率約20-25 kgCOD/m3·d；沼氣產生效率約440m3/t-COD，脫硫后甲烷含量81%以上；顆粒污泥含固率約10%，活性物質VSS大于80%；噸水發(fā)電量約8.5 kwh（每方沼氣可發(fā)電2.5-3kwh）。

5. 經(jīng)濟性分析

以上述示范工程為例，工程投資約7000萬元，其中設備成本占項目總投資的比例約73%；運行成本約3-6元/噸廢水（含電費（按0.7元/度計算）、藥劑費、人工費、沼氣凈化費）；年沼氣發(fā)電量約2300萬千瓦時，折合標準煤約0.8萬噸（按0.35kg/度計），產出高品質厭氧顆粒污泥約2700噸；年運行成本約960萬元；年運行收益可達約1558萬元（按上網(wǎng)電價為0.646元/度，顆粒污泥外賣價格為1500元/噸計）。