在印染园区综合污水处理厂提标升级改造中的应用
谢家海1 陈紫琪2 赵素云1 戴骏强1 邹东刚2
（1.苏州金泽环境发展有限公司 2.浙江金佰利环境科技有限公司）
摘要：
印染综合工业园区污水处理厂的排放标准，随着环境水体治理要求不断提高，政策管控逐渐趋于严格。苏州市震泽镇污水处理厂，是苏州区印染工业园区的工业集中污水处理厂。设计规模50000m³/day，接纳的污水主要为镇区内企业排放废水，有印染废水、生物制药、绢纺、新能源、金属加工等行业的废水，水质特点呈现污染物复杂，高浓度、可生化性差，且含有苯胺类、硝基苯类等有难降解有毒污染物。在太湖流域治理的高排放标准环境背景下，通过增加高效低能耗深井曝气工艺（高压溶氧强化曝气生化）为第一段AO生化曝气工艺的，与原有的AAO生化工艺结合形成改良五段Bardenpho生化工艺；第一段AO工艺为【水解酸化+高效深井曝气工艺】，通过水解与高压溶氧强化生化氧化的深井曝气，解决原水生物毒性对生化系统的影响，提高可生化性；通过一级AO生化后，BOD/COD从原来的0.1上升到0.3-0.5，解决传统好氧生化造成的Bardenpho二段生化处理单元的可生化性不足的问题。进一步提高二级生化处理单元AAO系统的脱氮能力和COD降解能力。
废水处理系统运行结果表明，以深井曝气工艺为主体的改良五段Bardenpho短流程生化工艺，提高了出水COD水平，解决了短流程条件下生化脱氮除磷能力。深井曝气工艺对综合园区工业废水具有很好的化学氧化和生化处理效果，出水主要污染物指标可以稳定达到《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）准Ⅳ类水标准（COD≤50 mg/L、TN≤15 mg/L），水处理总成本从原有工艺的3.68元/m³·水降低到1.962元/m³·水，由于减少原工艺的前物化处理环节，因此，污泥产量下降30%，总体运行成本下降45%以上。
1. 深井曝气工艺简介
深井曝气工艺技术是污水处理工艺好氧活性污泥法的一种先进、高效的工艺技术，始于英国帝国化学公司（ICI），是最早应用于生产单细胞蛋白工艺的高效充氧技术。1968年ICI公司在单细胞蛋白生产中，高效培养槽中运用了深井曝气技术，之后成功应用于生产工艺废水的好氧预处理。1974年在毕林哈姆建造了一座试验性深井曝气系统，用于处理生活和工业综合废水。1975年4月ICI首次发表了深井曝气工艺在废水好氧工艺中的研究成果。其运行结果达到了英国环境保护方面严格的出水要求。
【深井曝气活性污泥法（Deep-shaft Aeration Process）】称为“超深水曝气”、“超深层曝气”，是以地下超深竖井（50-150m）构筑物作为曝气池的活性污泥法工艺（简称为深井曝气工艺）。
高效低能耗深井曝气活性污泥法的曝气工艺原理，理论上运用物理学享利定律（Henry's Law）作为“第一性原理”，即当水静压增加时，空气中氧的溶解度增大，运用亨利定律这一基础物理学原理，使得深井曝气工艺本身在不需要增加能量的消耗和曝气内部设备等辅助手段的前提下，充分运用深井井体深度增加的静水压，直接高效率利用空气中的氧气。
深井曝气法的应用本身从结构形式和反应机制上突破了传统平流式普通曝气活性污泥法的技术极限，适应污水处理对氧转移率的需要，彻底解决传统平流曝气活性污泥系统的低效的供氧问题，为污水处理厂总体设计提供全新的工艺组合模式。
深井曝气工艺运行稳定、占地少、运行成本低等优点，联邦德国应用深井曝气技术建造了生产规模的淀粉废水好氧预处理系统。日本自1977年开始使用深井曝气工艺，迄今在城市废水和化工、造纸、农药、制药、印染、食品、粮食加工、酿造（制酒）、洗涤等工业废水的处理中应用，已经成为日本应用最广泛的污水好氧处理工艺。
目前在全球各地相应用深井曝气建成各类废水处理系统和污水处理厂，最大规模的深井曝气处理污水量已达到日处理量百万吨以上，并取得了很好的经济技术效益。
深井曝气工艺技术我国于1978年首次引入，在原有国外技术应用基础上，进行了广泛的深入研究与创新、推出多种形式的深井曝气装置。1986年建成首座气提循环式深井曝气废水处理运行工程，主要用于处理高浓度食品工业和制药厂废水，其工艺运行取得了极佳的经济技术效果。随后分别推广应用于化工、制药、饮料、农药、印染、酿酒等工业废水预处理和城市生活废水处理。
经过几十年的工程应用实践，深井曝气工艺装置的气提方式、内部曝气方式及循环回流方式等工艺细节，均得到了工程应用方面的深度研究和工程应用验证。在污水厂整体设计应用中，配合废水处理全系统的工艺参数设计，提高了深井曝气装置在各种废水处理及回用工艺应用的适用性。
随着各项相关配套实用技术的同步发展，在深井大口径开孔盾构施工技术、深井装备制造和安装技术方面取得突破性进展，为深井曝气的广泛应用提供了技术条件。迄今为止，已成功完成百余口100-110米深井工程和应用；在废水处理、水回用工艺、高浓度废水配套处理等工艺设计、项目建设施工管理、全厂调试及污水处理厂运行管理等方面，取得了丰富的经验。
因深井曝气工艺优良的节能效率和减排效果，在2020年12月被国家三部委（工业和信息化部、科学技术部、生态环境部）列入《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录》（应用技术推广类）；同时荣获中国印染行业协会推荐《节能减排先进技术目录》，以此技术为核心浙江金佰利环境科技有限公司被中国纺织工业联合会推荐的首批[专精特新企业]，获得多项深井装备技术专利。
经过多年的废水处理工程实践证明，深井曝气技术具有氧转移利用率高、动力利用效率高、占地面积少、污泥产生量少、耐冲击负荷强、不会出现污泥膨胀现象、不受气温条件影响、不产生任何维修及维护费、运行成本低等优点，是目前印染行业综合处理及水回用工艺中的一项节能、减排的先进技术。
采用深井曝气为核心的废水处理与回用系统，可高效去除各类有机污染物，减少传统工艺中化学药剂使用量，降低化学污泥产生量，减少二次污染、有效地提高水回用率；有利于降低运行成本，保证系统的长期稳定运行，因此，有力地推动碳达峰和碳中和目标的实现。
