工业园区污水治理的现状与发展方向

咏梅 周琪

同济大学环境科学与工程学院李

        近年来,我国城市化进程加快,城市的功能分区日趋清晰。为了优化工业资源,促进经济的快速发展,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。工业园区的建设,对园区产业发展、空间布局、土地开发、招商引资、运营管理等都是一个促进。据不完全统计,我国建成的和在建的各类工业园区数量达到了9 000多个,工业污水排放量占全国污水排放总量的45%左右。相对于城镇污水处理厂的污水,工业园区因其产业结构复杂,水质水量变化大,污染物浓度高、污染物种类多且具有毒性及难降解的特性。污水处理系统往往缺乏针对性设计、管理经验缺乏,这使园区水污染控制面临巨大挑战。为了防止工业园区成为污染重灾区,必须加强工业园区管理并进行水污染技术创新,此外,为了实现工业园区水资源的可持续利用及污水的“零排放”目标,应积极推进传统工业园区向生态工业园区的转型,使有效的污染控制起到提升园区核心竞争力等重要作用。

1工业园区污水的来源与特性

        工业园区污水主要来自园区工厂在生产过程中产生的污水和废液,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等。表1列出了工业园区污水中主要的污染物及其来源。工业园区污水中除了含有COD、BOD5、SS、NH3-N、PO3-4-P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,导致产生的污水性质差异较大,其主要特点有:①成分复杂,污染物浓度高;②具有一定毒性;③可生化性较差;④水质不稳定。因此,应根据园区水质特点选择适宜的处理工艺,确定最佳的运行操作条件,从而提高工业园

表1工业园区污水中的主要污染物及其来源

主要污染物
来源
汞及其化合物
氯碱、汞制剂农药、化工、仪表、电镀、汞精炼工业等
镉及其化合物
金属矿山、冶炼、电镀、化工、金属处理、电池、特种玻璃工业等
六价铬及其化合物
矿山、冶炼、电镀、化工、金属处理、电池、特种玻璃工业等
砷及其化合物
矿石处理、制药、冶炼、化工、玻璃、涂料、农药、化肥工业等
焦化、煤气、煤油、合成树脂、化工、染料、制药工业等
氰化物
焦化、煤气、电镀、金属清洗、有机玻璃、丙烯腈合成、煤油工业及黄金工业等
铅及其化合物
冶炼、化工、农药、汽油防爆、含铅油漆、搪瓷工业等
煤油、机械、食品加工、油田、天然气加工工业等
硫化物
化工、皮革、煤气、焦化、染色、黏胶纤维、煤油、油田、天然气加工工业等
游离氯
造纸、织物漂白、化工工业等
有机磷、有机氯
农药、化工工业等
多氯联苯
原子能工业、放射同位素实验室、医院、武器生产等

2工业园区污水处理技术概述

        不同工业园区的污水由于园区产业类型不同,水质差异较大,在集中处理的过程中需要根据污水的实际水质情况,采取有针对性的处理工艺。考虑到处理成本,目前我国对于
        工业园区的污水大多仍采用生物处理法,但随着国家对出水水质标准的提高,单纯的生物处理工艺已很难满足出水水质要求,尤其对于工业废水中的难降解有毒物质去除率较低。因此,必须采用物理、化学等方法与生物法进行组合才能对工业废水进行有效处理。如食品工业园区污水一般具有较高的悬浮物、油脂和有机物含量,常采用混凝预处理-厌氧-好氧组合处理工艺。化工、纺织等工业园区的污水具有成分复杂、毒性大、有机物浓度高、色度高、生物难降解物质多的特点,往往需要采用厌氧-好氧生化处理与物化深度处理组合技术才能达标,常采用的物化法包括吸附、混凝、高级氧化、电解等。冶金工业园区排放的冶炼废水主要含有悬浮物、石油类、重金属、氟化物、挥发酚和氰化物等污染物,往往需要多种物化工艺的组合,才能达到较好的处理效果。如利用混凝-砂滤-活性炭吸附-微滤-反渗透集成技术处理钒冶炼废水,可取得较好的去除效果;利用微电解-絮凝耦合技术处理铅锌冶炼废水,可达到较好的Cd2+、Pb2+、Zn2+、Cu2+和总砷去除效果。

        近年来,实现工业园区水资源的循环利用也是一个重要的发展目标,一些深度处理技术得到了应用,目前用得较多的是生态处理工程和膜技术。生态处理主要采用人工湿地和氧化塘对污水处理厂尾水进行处理,一般用在有充裕土地面积的地区,且要注意做好防渗措施,防止对土壤和地下水的污染。随着膜材料的发展和成本的下降,膜技术在工业废水处理领域已有较广泛的应用,如对纺织印染废水二级处理及深度处理的研究与应用表明,膜组合系统对二级出水中有机物、色度和硬度有很好的去除效果,出水可以满足工业园区印染回用水的水质要求。

3目前工业园区污水处理存在的主要问题

        目前我国部分工业园区污水处理在技术和管理上都存在问题,影响了污水处理厂出水达标。这些问题牵涉面广,涉及到工业园区的规划布局,污水收集系统的建设与运营,污水处理的技术经济问题,污水出路及对生态环境的影响等。

        首先是工业园区产业布局的问题,一些工业园区的布局分散,使得公用工程及配套设施存在重复建设,上下游企业联系较为薄弱,产品原料互供程度较低,物流运输成本较高,无法切实实现物质、能量的多级重复利用,不利于行业循环链条的构建,难以体现产业的规模效益和集聚效应,这进一步加大工业废水的收集和处理难度,也不利于水资源的优化利用。

        工业园区污水收集管网敷设、纳污标准及其执行监管是另一方面的问题。一些园区内各企业外排废水有很大一部分未进行有效的预处理就进入园区综合污水处理厂,增加了园区综合污水处理厂达标处理的难度,给其正常、稳定运行造成了不利影响,也在一定程度上加剧了园区污染负荷排放的风险。

        工业废水成分复杂,不同产业排放规律不同,浓度差异大,导致进入污水处理厂的水质变化大,从处理技术层面上,工业园区因其复杂的水质以及有毒难降解的特性,目前常采用的生物结合物化处理技术虽然可以使出水达标,但往往工艺流程长,工艺复杂,且大部分物化处理技术成本较高,有些技术如混凝、吸附、离子交换、高级氧化等可能会导致污染物从水相转移到固相,如果对工业废水污泥的处理处置不当,会造成二次污染。因此,高效且节省能耗物耗和不造成二次污染的技术开发一直是工业园区污水处理的难题和重点。

        因企业的污水处理系统本身的问题或者生产事故,有时会有超过纳管标准的污水,甚至没经有效预处理的高浓度污水进入园区管道系统。这些污水中常含有高浓度有毒有害物质,会对园区污水处理厂的生化处理系统造成一定冲击,使污水处理厂无法稳定达标运行,甚至造成整个污水处理系统的崩溃。一些企业的污水处理站缺乏专业人员进行运行管理,也加剧了该问题的严重性。由于一般工业园区面积较大,大多数企业污水主要排入园区公共污水管道系统,一旦出现上述问题,无法确认责任单位,给园区的环境管理和污水处理系统运营单位造成很大困难,这也是造成园区污染纠纷的主要原因之一。这是目前很多工业园区都遇到的棘手难题,亟待尽快解决。

        地处缺水地区的工业园区,往往对水资源的需求也很大,许多工业园区有污水处理厂尾水进一步利用的需求,但由于工业废水成分的复杂性,对回用带来了不利的影响。当尾水排入受纳水体中,公众也关心对生态环境的影响。

4关于工业园区污水处理的对策及思考

        必须彻底改变工业园区事实上的末端控制策略,采取更加综合的对策措施,确保工业园区污染物排放负荷的有效削减,包括: ①加强源头控制,倡导和推进循环经济和生态园区建设机制,加强园区企业清洁生产、资源回收,加强管网纳污标准的合理化与针对化建设;②加强分类收集; ③加强园区综合污水处理厂监控预警和强化处理的末端治理;④加强政府监管、公众参与、舆论监督;⑤采用一厂一管的方式,严格控制入厂水的水质标准。

         从技术层面上仍需进行创新,开发高效低耗的新技术,以适应处理园区复杂水质的污水。首先应加强工业园区源污水排放管理,建立科学的监控体系,以便及时追踪排污源,厘清责任,并督促企业加强厂内预处理,保证园区污水处理厂维持稳定的水质水量,这样才能使园区污水处理厂得到有效运转。一些先进的园区污水处理厂,厂区预设污水应急存储和处理设施,对保障污水处理设施的有效性和达标排放有重要的作用。由于传统工业园区污水治理方面存在的问题日益凸显,为了实现工业园区水资源的可持续利用和污水的 “零排放”,应倡导生态工业园区的建设理念。

         生态工业园区污水处理遵循减量化(Reduce)、再使用(Reuse)和再循环(Recycle)的3R原则,能实现污水的减量化目标,使工业园区污染物排放达到国家排放标准和总量控制标准,最终实现工业园区污水的“零排放”。发达国家对生态工业园区的探索和建设较早,这归因于发达国家对工业水污染的认识和关注较早。图1列出了发达国家对工业园区污水处理的发展历程,他们对于工业园区的污水治理同样经历了从不进行处理到实现水资源可持续利用的整个发展阶段。对我们进行工业园区水污染控制有重要的借鉴意义。


图1国外工业园区污水处理的发展历程
        为了建设生态型工业园区,应优化产业结构,建设资源节约型和环境友好型产业模式。按照布局优化、特色突出、用地集约、产业集中的原则,加强现有开发园区管理,加快产业结构调整和优化升级,培育发展科技含量高、资源消耗低、

        环境污染少的产业。合理规划园区企业结构和布局,鼓励企业通过资源共享、废弃物利用等途径发展循环经济;推行清洁生产,从源头减少废物的产生,实现由末端治理向污染预防的转变;加快淘汰落后工艺和产能,关闭污染严重、不能稳定达标排放的企业和生产线。

        我国实际上在“十五”期间就进行了国家级生态工业示范园区的探索,其中最典型的案例就是广西贵港国家生态工业(制糖)示范园区,该园区以制糖系统、酒精系统、造纸系统、热电联产系统、环境综合处理系统为框架,通过完善各种水处理设施,根据园区内各系统对水质的不同要求,实现了水资源的循环利用。然而,由于生态工业园区在我国还是一个新生事物,而且有些园区在规划时虽然遵循了生态工业园区的原则,但在招商时却因实际遇到的困难,导致一些工艺和产能落后的企业也进入园区,再加上管理不善,带来了后续严重的污染问题。工业园区原本是要将工业废水集中处理,但在实际运作中又产生了新的问题。工业废水都集中到一起,末端建有共同的集中式污水处理厂,每个工厂的废水要处理到一定程度才能进入该污水处理厂。而实际结果就是容易处理的污染物质工厂自行处理了,到了末端的污染物质大部分都是难以处理的,最终导致污水处理厂运行负荷非常高,无法实现污染物的有效削减。这些都需要在发展中得到有效的解决。

        总之,工业园区污水治理是一个系统工程。既要从源头上加强园区管理,优化产业结构,鼓励清洁生产,加强企业排污监控,减少污染物排放,建设生态型工业园区;又要从末端治理层面上采用生态环保的污水处理技术,在保证处理效果的同时,降低运行成本,避免二次污染,并尽量对园区水资源循环利用,实现工业园区的可持续发展。

 

 

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