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为了优化工业资源,促进经济的快速发展,我国建设了一批经济技术开发区、特色工业园区及技术示范区等多种形式的工业园区。为了防止工业园区成为污染的重灾区,工业园区的污染治理尤其是水污染治理显得十分必要,有资料表明工业污水排放量约占全国污水排放总量的44%~46%。

为了减少工业园区废水污染物的排放,使出水水质达标,所采取的主要措施包括生产工艺减排、废水循环利用、废水处理系统优化等,而其中废水处理系统优化这一措施是目前的研究重点。国内工业园区的废水大多采用集中处理的方式,然而由于工业园区内企业众多,各企业排放的废水水质又差异较大,这就导致工业园区混合废水的处理难度加大,采用传统的市政污水处理工艺常常无法使出水达标排放。因此,需要对园区各企业所排放的废水的特性及处理工艺有所了解,在此基础上根据混合工业废水的水质情况提出具体的处理方法。

本文总结了工业园区废水的特性,并以食品工业园区、化学工业园区、纺织工业园区和冶金工业园区等四大典型工业园区的废水处理为例,综述了国内外工业园区废水处理的研究动态,以期为我国的各类工业园区的废水处理提供借鉴。

1工业园区废水的来源与特性

工业园区废水主要来自化工、食品、冶炼、电镀、纺织印染、矿山、造纸、皮革、制药、石油等工业在生产过程中产生的废水和废液,主要含有随水流失的工业生产用料、中间产物以及生产过程中产生的污染物。工业园区废水中除了含有COD、氮、磷、悬浮物等常规污染物外,还含有重金属、油污、难降解有机物等难以被常规生物方法处理的有毒有害污染物。

由于工业园区中工业类型繁多,而每种工业又由多段工艺组成,导致产生的废水性质差异较大,其主要特点有:(1)废水成分复杂,污染物浓度高;(2)废水具有一定毒性,可生化性较差;(3)废水水质不稳定。因此,选择适宜的处理工艺,优化运行操作条件,从而提高工业园区废水的处理效果是一个亟待解决的问题,也是目前的研究热点。

2典型工业园区废水处理

2.1食品工业园区废水处理

食品工业园区的废水来自食品原料的清洗工段、生产工段和成形工段,包括大量的砂土杂物、皮毛、动物粪便、未利用的原料及食品添加剂等。食品工业园区排放的废水具有水质和水量变化大,悬浮物、油脂含量、COD、BOD、氮和磷含量高的特点。食品工业废水本身并无毒性,但若直接排入进入水体后,就会引起水体的富营养化,使水体发黑发臭,危害人类健康。针对食品工业废水的特性,普遍采用“物化+生化”的联合处理工艺(表1)。由表1可知,食品工业园区废水采用预处理-厌氧-好氧组合工艺处理以后,均能达标排放。

工业园区废水处理技术研究与应用进展

对于食品工业废水,目前的研究重点逐渐从废水处理工艺的开发转变为废水的资源化利用,而厌氧发酵制氢技术、微生物燃料电池(MFC)技术及膜生物反应器(MBR)技术是实现食品工业废水资源化利用的重要途径。由于食品工业废水中含有的丰富的碳水化合物,适合厌氧发酵制氢。

宫曼丽等采用连续流搅拌槽式反应器(CSTR)和颗粒污泥膨胀床反应器(EGSB),从蜜糖废水中制取氢气,他们认为高效产酸反应器中乙醇型发酵具有很高的产氢能力。Oh和Logan[12]利用MFC技术处理玉米加工废水,发现MFC对COD的去除率为95%,最大输出功率为371mW/m2。虽然随着MFC结构设计的改进和运行参数的优化,MFC的输出功率已有所提高,但是如何经济地利用此技术仍具有挑战。

有研究表明,与现有高效的UASB产沼气系统相比,MFC的输出功率只有达到8.52W/m以上才具有竞争力[12]。厌氧发酵制氢技术和MFC技术均为厌氧生物技术,其出水COD浓度仍较高,无法实现回用。近年来,MBR作为一种污水处理与资源化工艺,其应用已经从生活污水处理扩展到食品工业废水处理。唐杰等采用一体式MBR工艺处理酱油废水,当进水COD为505~1209mg/L,色度为180~200倍,浊度251~471NTU时,MBR工艺对COD、色度和浊度的平均去除率分别达到了90%、79%和98%,出水水质稳定,能达到回用目的。

总之,厌氧发酵制氢技术虽已取得了较大进展,但其生物产氢效率还不足以达到工业化水平,仍处于中试研究阶段。对于MFC技术,在电子传递特征及其强化方面的研究还很有限,距离MFC的工程应用还很遥远,目前仍处于实验室小试研究阶段。在这3个技术中,MBR技术在市政污水处理中已有很丰富的工程经验,进一步加快新型膜材料的研发和新型膜集成工艺的应用,并将其运用于食品工业废水的处理及资源化将会有良好的发展前景。

2.2化学工业园区废水处理

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