水專項：以技術集成示范提升流域整體水環境質量

時間：2018-07-04 來源：中國環境報 作者：左薇 唐聰聰 劉曉星

以技術集成示范提升流域整體水環境質量

——水專項“松花江哈爾濱市市轄區控制單元水環境質量改善技術集成與綜合示范”課題綜述  

課題背景

松花江哈爾濱控制單元（以下簡稱控制單元）內的主要水系構成為“三溝一河”（即馬家溝、何家溝、信義溝、阿什河）�？刂茊卧�水質的全面提升，是實現松花江干流水質在“十二五”規劃期間達到Ⅲ類標準的重要前提。

“松花江哈爾濱市市轄區控制單元水環境質量改善技術集成與綜合示范”課題組針對控制單元水環境問題，開展技術集成與綜合示范，最終實現控制單元出口斷面(大頂子山國控監測斷面)水質全年達到Ⅲ類的總體目標。

以點帶面，提升何家溝典型行業廢水污染控制與治理科技水平

松花江一級支流何家溝流域兩岸分布100余家工廠，是典型的點源工業污染區。其中制藥廢水排放量巨大，是這一流域廢水處理的難點和關鍵。課題針對何家溝典型制藥廢水，開展了制藥廢水高效水解快速脫毒預處理研究，開發了微生物電輔助強化制藥廢水處理新工藝及裝置，形成了制藥廢水特征污染物深度削減菌群增強關鍵技術。通過技術綜合集成，實現制藥廢水中特征污染物的深度削減與高效穩定去除。

制藥行業生產工藝原料利用率和提煉純度低，導致制藥廢水中殘留著大量高毒性、難降解有機物，對環境造成嚴重污染�，F有制藥廢水以生物處理法為主，但傳統生物處理對制藥廢水的毒性去除能力弱，廢水中的毒性物質可抑制微生物活性，從而影響生物處理單元效能的正常發揮。此外，制藥廢水具有較強的生物難降解性，廢水中的難降解物質可穿透生物處理工藝而排入水體，其長期存在于環境中，將會引發環境中細菌等微生物出現抗性基因，進而對人群及其他水生生物產生毒害作用。

高效水解-微生物電輔助耦合技術首先在傳統水解酸化技術的基礎上，開發了污泥循環型高效水解裝置，實現制藥廢水中難降解物質向小分子揮發酸的定向水解，使廢水的可生化性大幅提高；其次，微生物電輔助技術通過外加電壓，為反應裝置提供降解污染物所需要的氧化還原電位，打破污染物降解能壘，附著在電極表面的噬電微生物以廢水中有機物質為電子供體，在高效水解裝置產生的大量小分子揮發酸作為共基質的條件下，快速降解水中難降解及有毒有害污染物。

在理論研究和技術開發基礎上，課題組采用“高效水解—微生物電輔助—厭氧EGSB—好氧MBBR菌群增強”組合工藝技術，設計中試裝置并處理發酵類抗生素生產廢水，此工藝可有效降低發酵類抗生素生產廢水中的COD、氨氮和總氮，實現對特征污染物的深度去除，在滿足制藥廢水達標排放的同時降低了能耗，縮短了廢水停留時間，為流域制藥廢水處理水平的提高提供技術支持。

重點突破，解決馬家溝污水處理廠建設限地瓶頸，改善流域綜合水質

馬家溝上游新增多家企業及居民小區，污水量增大，污染物復雜，其斷面水質遠超出地表水Ⅴ類標準，且水質水量波動較大，而馬家溝污水處理廠建設用地僅2.8萬m2，遠小于常規工藝用地。因此，課題組需要研發不同季節、變負荷下穩定運行的污水處理技術及高節地型污水處理工藝。

在此情況下，課題合理調研、設計了以“污水—預處理—厭氧池—缺氧池—深井曝氣池—脫氣池—深度處理—出水”為主體工藝的水質提升工藝。此工藝具有良好的處理效果及抗沖擊負荷能力。且工藝中的深井曝氣技術相比于傳統活性污泥法，不僅能有效減少工藝占地面積達50%以上，而且反應速率和出水效果均有顯著提升。在以實際馬家溝污水為處理對象的實際操作中，課題通過參數調控，確定最優的工藝運行參數，達到最佳出水水質，即在保證磷高效去除率的前提下，提高總氮去除率。此工藝為提高低溫變負荷污水的脫氮除磷效率提供了一種新的方式和思路。

示范工程以課題所研發的污染物深度削減技術為技術支撐，大幅削減了馬家溝流域內的污染物。既解決了馬家溝截流管線在用水高峰期極易發生的污水溢流問題，又可以為馬家溝提供清水水源。

長遠來講，此技術可用于改善同流域水體水質，達到改善流域水體環境、保證用水安全的目的。特別是對于北方的特定低溫水體，本課題成果技術前景廣闊，將得到廣泛應用。

同時，針對馬家溝下游的哈爾濱污泥處理廠，課題組研發了“基于生物預發酵的瀝浸污泥好氧堆肥優化技術”。此技術可以將生物瀝浸深度脫水工藝與好養堆肥工藝有機結合，縮短發酵單元的升溫周期，降低調理劑用量，減少污泥處理成本，為流域城鎮污水污泥處理水平的提高提供支持。馬家溝高節地型城鎮污水深度減排示范工程進一步改善了馬家溝水體的水質，改善了居民的生活水平，滿足國家的戰略需要和馬家溝上游地區的發展需要。

聚焦重點，突破阿什河流域重金屬及發酵廢水污染控制及資源回收技術

阿什河是松花江干流南岸支流，近年來，隨著阿什河流域水污染防治規劃項目的實施，阿什河水體水質逐漸好轉。然而，以重金屬加工及酵母生產為主的工業園區的規劃建設，將顯著增加阿什河流域的入河負荷，進而影響其水體水質。

針對重金屬加工及酵母生產行業廢水水質特點，課題組有針對性地開展了以污染控制及資源回收為核心的廢水處理技術攻關。結合重金屬生產廢水的有機無機復合污染特點，提出水質分質預處理與生物強化處理相結合的處理對策。針對含鉻廢水波動大、銅鎳廢水沉淀效率差及有機物與重金屬絡合度大的技術難題，研發出基于ORP控制的高價鉻還原、序批重金屬高效沉淀及微電解/類芬頓聯合破絡的預處理技術；針對含重金屬有機廢水生物單元處理效能低的技術問題，研發出水解強化的復合水解-PACT膜生物處理技術。

為解決生物處理單元抗沖擊負荷能力弱及生物活性受重金屬影響大的問題，課題組通過解析污泥受重金屬抑制的規律，研發出粉末碳及功能菌劑投加的強化處理技術，提出了有機無機復合污染重金屬廢水物化生化協同處理穩定運行策略，系統集成了分質預處理、生物強化處理及吸附/多級膜分離單元，形成兩套適應不同水質要求的有機無機復合污染重金屬廢水處理與回用技術體系，分別應用于綏化及哈爾濱的電鍍廢水處理工程。

對于阿什河流域新增工業園區內的高濃度發酵廢水，研發高濃度發酵廢液中有用組分的定向分離技術及基于“物化-生物”優化耦合的高濃度發酵廢水有效處理技術，實現其資源化利用及達標排放。研發的膜蒸餾-納濾/反滲透組合工藝可實現高濃度食品酵母生產廢液有用組分的回收與剩余廢水的凈化，使酵母生產廢液中的蛋白質及其他有用組分（P、K、Fe、Mg等）得到富集濃縮，作為生產單細胞蛋白的原料進行后續資源化利用，并使膜蒸餾產水得到深度處理，轉化為優質凈化水。與國內外常用多效蒸發來處理高濃度發酵廢液的傳統技術相比，這一技術可實現酵母生產廢液的全部資源化利用，同時具有能耗低、占地小、操作簡便、易于自動化控制等優點，可為目前我國發酵行業產生高濃度有機廢水的處理與資源化利用提供重要的技術支撐。同時，針對酵母生產過程中產生的一般性發酵廢水（如洗灌水等）的水質特點，提出了EGSB+A/O二級MBBR生物組合工藝處理高硫酸鹽、高氨氮發酵廢水關鍵技術，為有效削減阿什河的污染物入河量提供了有力支撐。

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