汪诚文-工业园区水污染防治案例分析

工业园区水污染防治案例分析汪诚文教授/院长清华大学环境学院北京国环清华环境工程设计研究院有限公司2012年7月交流提纲1、工业园区水污染防治现状和问题2、宜兴经济开发区水污染防治案例剖析3、其他工业园区集中废水处理案例1、工业园区水污染防治现状和问题1）工业园区发展的历史沿革改革开放三十年，中国快速形成了以工业园区为主体的工业发展体系。由国家商务部批准设立的省级及以上开发区就多达1700多个，市级及以下的工业集中地的数量超过5000个。工业园区的分类物质单向流动模式以某一行业的一个或几个企业为核心由不同工业行业的企业组成资源再生利用产业行业主导类综合类静脉产业类经济技术开发区高新技术园区保税区、出口加工区等其他园区环保分类产业分类3）工业园区水污染特征工业废水：工艺废水（污染重）、冷却水、洗涤废水；特征因子因不同行业不同，印染：COD、色度；化工：COD、BOD、NH3-N、挥发酚、油等；电镀：重金属等；生活污水：主要污染因子：COD、N、P地表径流（雨水）：主要污染物包括：COD、SS、N、P、重金属、油类；1、工业园区水污染防治现状和问题水污染行业性结构特征明显以酿造和食品加工等为主导产业的园区废水具有COD浓度高等特点；以纺织印染为主导产业的园区废水具有色度高和难降解等特点；以化工行业为主导的园区废水具有含盐量高和毒性强等特点水污染复合性特征明显工业园区产业结构复杂、废水排放量大、污染物种类多而复杂、污染负荷排放强度高、水质水量变化幅度大；水污染区域性结构特征明显工业园区点源与面源污染交织，生态系统结构相对单一，水环境容量小。2）工业园区废水种类1、工业园区水污染防治现状和问题4）工业园区水污染防治存在的主要问题和挑战•工业园区模式迅速普及，园区数量增涨•产业规模将进一步扩大，工业园区的物质代谢将更加复杂化•水资源和环境瓶颈问题更加突出挑战•排水量巨大，污染物复杂；•同类特征污染物浓度增加，集中后处理难度增加；•污水处理系统规划总体水平与市政雷同，针对性欠缺；•水资源重复利用率低，循环经济水平低；•生态工业园水资源管理运行经验缺乏。现状5）生态型工业园区的水循环利用的政策要求国家发展改革委、财政部关于推进园区循环化改造的意见发改环资[2012]765号《循环经济促进法》：“各类产业园区应当组织区内企业进行资源综合利用，促进循环经济发展”；国家“十二五”规划纲要：将园区循环化改造列为循环经济重点工程；中央经济工作会议提出：加快重点企业和各类园区的循环经济改造。总体要求“布局优化、产业成链、企业集群、物质循环、创新管理、集约发展”的要求，……大力推行清洁生产，推进企业间废物交换利用、废水循环利用，共享资源，共同使用基础设施，形成低消耗、低排放、高效率、能循环的现代产业体系，把园区改造成为“经济快速发展、资源高效利用、环境优美清洁、生态良性循环”的循环经济示范园区。1、工业园区水污染防治现状和问题重点任务空间布局合理化产业结构最优化产业链接循环化资源利用高效化污染治理集中化基础设施绿色化运行管理规范化6）生态型工业园区的水污染防治政策要求国家生态工业示范园区管理办法（试行）环发[2007]188号国家生态工业示范园区（以下简称“园区”），是指依据循环经济理念、工业生态学原理和清洁生产要求而设计创建的新型工业园区。通过园区的创建，可加快实现工业园区的生态化改造，促进我国工业粗放型增长方式的转变和高新技术产业发展，从根本上缓解环境污染的压力。生态工业园区标准：《行业类生态工业园区标准（试行）》（HJ/T273-2006）、《综合类生态工业园区标准（试行）》（HJ/T274-2006）、《静脉产业类生态工业园区标准（试行）》（HJ/T275-2006）具体标准包括：（1）生态工业园区指标单位工业增加值新鲜用水量（2）单位工业增加值废水产生量（3）工业用水重复利用率（4）具备废水集中收集处理设施（5）区域环境管理达到要求等1、工业园区水污染防治现状和问题2、宜兴经济开发区水污染防治案例剖析2.1园区介绍省级工业园区，紧邻太湖，2006年正式挂牌，规划面积为56.70km2，生产企业400余家。纺织印染、化工原料、机械装备、热电四大传统产业；光电材料、光伏能源、精密机械制造三大新兴战略产业。规模以上企业（年产值1000万以上）120多家。2010年工业总产值约240亿元。太湖宜兴经济开发区2006–2010年重点行业工业产值2.2园区水污染状况分析1）园区水代谢园区内化工、印染行业用水量大、废水产生量大2.2园区水污染状况分析2）园区主要行业水污染物排放行业废水排放量（万吨）产生量（吨）水体排放量（吨）COD总氮总磷COD总氮总磷化工产业2573650.3412.57.337329.21.4纺织服装8809794.8286.350.376739.04.8食品加工15816076.8206.333.51045.22.7机械行业79682.0—13.2217—2.4光伏光电484.81.6—260.7—其他32783.94.17.51492.01.6合计170530372.5910.9111.8163676.112.9园区内化工、印染等行业占工业水污染比例大。2.3园区水污染防治措施P1新鲜水t1T排放P2t2行业间水资源梯级利用企业内减排纺织染整生物化工化肥清洁生产与源头削减源分离与分质处理废水深度处理与回用集中处理设施稳定达标1）棉针织印染复合酶清洁生产工艺当前棉针织高温浓碱印染工艺：水耗、电耗、能耗高、排污大；复合生物酶清洁生产技术：效率高，选择性强，条件温和、环境友好。碱性果胶酶酸性果胶酶纤维素酶稳定剂•防腐剂wck-3过氧化氢酶•纤维素酶防腐剂稳定剂wck-d双液型复合酶制剂wck-3、wck-dwck-3酶：去除果胶物质的同时，与其他酶产生协同效果，明显改善织物服用性能；节水降耗减排显著；主要用于棉纱和棉针织物染整加工中的精炼过程；wck-d酶：去除织物上的双氧水和对织物进行生物抛光；主要用于练漂后去除织物上的残留双氧水，利于后续加工和整理过程去除纤维表面的毛羽而实现织物表面光洁。2.4园区内企业水污染防治两种印染工艺排放废水污染指标比较工艺pHCODCr(mg/L)*BOD5/CODCr碱氧一浴法12.2746100.081酶工艺9.3237000.228*前处理阶段废水传统工艺与复合酶工艺单位棉针织物性能、分项消耗及废水产量对比项目织物性能助剂（元/吨）水（吨/吨）汽（吨/吨）电（度/吨）平均废水（吨/吨）顶破强力（N）毛效（mm）耐洗牢度（级）摩擦牢度（级）浅中深浅中深浅中深碱氧一浴598704-54-5583.61201401505.75.76.8598609619137复合酶6581404-54-5703.8801001103.23.24.457258359397节省（%）————————-20.633.328.627.744.044.035.75.05.05.029.2节约用水量减少废水量污染程度降低1）棉针织印染复合酶清洁生产工艺2.4园区内企业水污染防治2）棉针织行业废水源分离与分质处理浅色，12道排水，5道清中色，14道排水，5道清深色，15道排水，6道清以此清污标准确定的浅、中、深三色印染过程中清污分流效果结合水质、回用需求、处理效果以及经济效益等确定清污分流划分依据清污水共16道水，约占总水量44％，浊污水约占56％2.4园区内企业水污染防治将棉针织物的各种印染工艺所对应的排水方式编制成相应的控制程序，与染缸的运转程序联合起来可以实现印染废水清浊分流的自动控制——程序设定自控技术。在无程序设定自控技术，或进行手动控制时，应采用在线监测自控技术，以电导率为单控制指标，准确率大于95%。电控柜F2F1C1C2检测腔水泵D1废水分离器检测液排放口清洗箱印染废水清浊原理示意图试验机器（正）试验机器（反）印染废水清污分流在线检测自控设备2.4园区内企业水污染防治2）棉针织行业废水源分离与分质处理不完全厌氧SBR格栅清污水浊污水格栅调节池间歇曝气FeSO4，pH=8.05600t2400t污泥池压滤机调节池深度处理RO和NF焚烧调节池竖流沉淀池生化3000t纳管回用到生产中和,pH7.5-8.0600t2600t2400t调节池清污废水分质处理：清污水处理后回用，浊污水处理后与脱盐浓水一起排入集中污水处理厂。2.4园区内企业水污染防治2）棉针织行业废水源分离与分质处理3）生物化工行业清洁生产技术柠檬酸是微生物发酵行业和有机酸类发酵行业中产量最大、应用最广的支柱产品之一，广泛用于食品、医药、化工、纺织、建材以及日用化学工业。柠檬酸生产是以含糖类原料通过微生物发酵，然后提取、精制而成。目前国内提取工艺以钙盐法为主。宜兴协联生物化学有限公司，柠檬酸生产10万吨产量，全国第二。2.4园区内企业水污染防治钙盐法工艺存在缺陷：生产过程水、电等资源消耗量大，还需加入大量化学原料硫酸和碳酸钙，并产生大量高浓度废水（浓糖水和洗糖水）以及大量二氧化碳废气与硫酸钙废渣，对环境污染严重！生产过程的劳动强度大、生产成本高。母液玉米原料粉碎调浆发酵（生产柠檬酸）板框过滤中和带式过滤酸解带式过滤离子交换浓缩结晶干燥筛分出料、称重、分装清液固形沉淀（柠檬酸钙）柠檬酸树脂脱色柠檬酸加水加淀粉酶固体废渣浓硫酸浓糖水、洗糖水硫酸钙沉淀液化过滤洗水、蒸汽酸雾碳酸钙、蒸汽发酵阶段提取阶段精制阶段CO2传统钙盐法2.4园区内企业水污染防治3）生物化工行业清洁生产技术母液离子交换浓缩结晶干燥筛分出料、称重、分装柠檬酸树脂脱色柠檬酸膜过滤过滤废液重新提取阳离子交换清液蒸发浓缩洗脱液色谱柱分离浓缩液脱气残液重新提取玉米原料粉碎调浆发酵（生产柠檬酸）板框过滤清液加水加淀粉酶固体废渣液化过滤发酵阶段精制阶段精制阶段连续色谱法提取柠檬酸工艺连续色谱法用于提取工段，由膜过滤、离子交换、蒸发浓缩、脱气、色谱柱分离几个工序构成。发酵清液阳离子交换清液蒸发浓缩洗脱液浓缩液脱气膜过滤膜过滤废液色谱柱分离色谱分离残液柠檬酸提取液2.4园区内企业水污染防治3）生物化工行业清洁生产技术21钙盐法与色谱法生产每吨柠檬酸的三废排放情况比较工艺类型废水（m3/t柠檬酸）废气（t/t柠檬酸）废渣（t/t柠檬酸）传统钙盐法16.390.3962连续色谱法6.1900色谱法减排量10.200.3962色谱法减排百分比62%100%100%连续色谱提取工艺闪蒸器连续色谱提取工艺膜组件用水量减少、废水量下降，废水硬度降低，利于处理后回用。产品纯度提高、成本降低。2.4园区内企业水污染防治3）生物化工行业清洁生产技术22检测指标单位二沉池出水循环冷却水指标锅炉补给水指标pH-8.0~8.37.0~8.58.0~9.5悬浮物mg/L20~40≤10-浊度NTU5~15≤5≤5电导率μs/cm2500~4000-80BOD5mg/L0~8≤5-CODcrmg/L120~200≤30-铁mg/L2~14≤0.5≤0.1Cl-mg/L248~391≤250-SO42-mg/L860~1400≤250-钙硬度（以CaCO3计）mg/L1000~1200≤250-甲基橙碱度（以CaCO3计）mg/L1000~1350≤200≤100NH3-Nmg/L1~3≤5-总硬度（以CaCO3计）mg/L1000~1400-≤0.25总溶解性固体mg/L2800~3200≤1000-有机物及硬度、碱度较高；有机物高——脱盐系统产生生物污堵；硬度、碱度高——化学结垢；难生物降解；生化性差——难以采用常规生物处理去除；单独采用化学处理成本较高。水质特征与回用目标2.4园区内企业水污染防治4）生物化工行业废水深度处理与回用pH在线pH在线Fenton氧化池混凝沉淀池BAFUFRO系统pH调节池高效过滤器RO膜组件废水深度处理技术：适度催化氧化耦合生化+RO除盐二级出水经深度处理后，进入RO前，COD30mg/L，总硬度去除60%以上，有效防