为做好绿色化工园区建设的技术支撑，中国石油和化学工业联合会化工园区工作委员会（以下简称“园区委”）于2021年7月首次启动了“绿色化工园区适用技术”申报发布工作，旨在为相关单位开展绿色化工园区的建设筛选出一批实用的支撑技术，供化工园区及入园企业借鉴和选择。
经自愿申报、园区推荐、文件审查、专家评审、网上公示等程序，评选出了涵盖污染预防、环境综合治理、资源综合利用、生态保护与修复等领域的19项绿色化工园区适用技术。
园区委将2021年度“绿色化工园区适用技术”材料汇总，即日起在本平台连载展示。
高浓度有机废水综合处理与能源化技术
——江苏南大环保科技有限公司
1. 概述
本技术以具有较好可生化性的高浓度有机废水为处理对象，采用外循环高效厌氧工艺装备，实现对废水中有机污染物的高效降解，并产生清洁能源沼气和颗粒污泥产品，具有运行负荷高、沼气产率高、抗冲击能力强、处理效果稳定、颗粒污泥增殖快且不易流失、设备集成度高、占地面积小等优点，可在实现高负荷、高浓度有机工业废水长期稳定达标处理的同时，实现碳减排、沼气发电以及颗粒污泥资源化等节能环保和资源回用目标，并且大幅降低污水处理系统生化污泥排放量和处置量，降低装置占地面积，提高系统稳定性，节约投资和运行成本。
本技术适用于食品、酒精、造纸、中药提取类及部分合成类制药等行业高浓度有机废水的综合治理，可实现对废水中有机污染物的能源化转化和高效去除。
本技术可与园区废水同质化分质处理的理念相结合，将有效提升化工园区污染治理和资源综合利用的整体水平，对促进行业绿色发展具有重要意义。
2. 技术特点
传统厌氧反应器如上流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧复合床（UBF）、厌氧折流板反应器（ABR）、水解法等，存在运行负荷低，颗粒污泥易流失且增殖速率慢、处理效率不稳定、沼气产率低、对进水水质水量波动的抵抗能力差等问题，在现有各类高浓度有机废水处理工程案例中，厌氧单元的有机负荷普遍低于10kgCOD/(m3•d)，COD去除率低于90%，且沼气资源未能综合利用。本技术厌氧反应器与传统厌氧反应器相比，在水质水量波动大的情况下，能有效控制污水与颗粒污泥的充分混合，运行稳定，产气均匀；不会产生腐蚀，无臭气外溢，无需设置单独的沼气缓冲柜；大大减轻跑泥、颗粒污泥钙化的问题，提高了污水处理效率，具体参数对比见表1。
表 1 本技术与其他厌氧工艺技术对比
创新和应用亮点：
（1）能耗物耗低：较传统工艺占地减少约50％，能耗降低30%以上。
（2）二次污染可控：反应器采用全密封正压设计，无臭气外溢。
（3）资源化能源化：在保障高有机废水稳定达标的同时，产生清洁能源沼气和颗粒污泥，实现环境效益和经济效益的统一。
（4）设施运行稳定：工艺耐冲击负荷能力强，运行维护简单。
（5）创新服务模式：可与化工园区废水同质化分质处理模式相结合，为区内具有良好可生化性的高浓有机废水（中药类废水、酒精类废水以及油脂类废水等）提供专业化集中处理服务，降低相关企业的治污成本和园区环境风险，并且项目发电可并入国家电网为园区供电，为实现碳减排目标提供支持。
3. 成熟稳定与适用性
工业废水有机污染是环境污染的重要来源，生化厌氧工艺是最常用的有机废水处理工艺之一。本技术装备采用外循环颗粒污泥厌氧技术，应用于高浓度有机废水的治理，克服了传统厌氧工艺运行负荷低、颗粒污泥易流失且增殖速率慢、处理效率不稳定、沼气产率低、对进水水质水量波动的抵抗能力差等问题，在实现高负荷、高浓度有机废水长期稳定达标处理的同时，实现沼气发电综合利用以及颗粒污泥资源化，并且大幅度降低污水处理系统生化污泥排放量和处置量。在实现对废水中有机污染物的高效降解的同时，具有运行负荷高、抗冲击能力强 、设备集成度高、占地面积小等优点。
沼气是具有经济价值的能源，本技术产生的沼气甲烷含量达60%以上，可用于沼气发电、沼气产热（热水、热蒸汽）、沼气提纯（天然气）等。另一方面，作为厌氧反应器接种用的优质厌氧颗粒污泥目前处于供不应求，本技术产出的高品质颗粒污泥活性物质VSS达到80％以上。两者均可作为产品外卖，获得经济收益，有效降低企业环保成本，将环境保护、清洁能源、循环节约集为一体。
本技术适用于制药、造纸、酿造、食品等行业高浓度有机废水的治理，相对于其它处理技术在技术、经济、环境效益等方面均有较大的竞争优势，尤其适合在大中型企业及园区中推广应用，具有广阔的发展前景与市场潜力。
本技术已在江苏省泰兴经济开发区建成6000 m3/d规模的废水处理示范工程，于2017年9月底系统并网发电，目前已稳定运行近4年，至今运行情况良好，污水处理持续稳定达标排放，工艺流程图见图1。
图 1 工艺流程示意图
（1）外循环控制水、泥充分混合—高有机负荷
（2）两层分离设计—大容量、工艺稳定
（3）高效的三相分离器、布水装置—减轻跑泥、颗粒污泥钙化问题
（4）全密封正压设计—无需外置贮气罐、无异味
4. 应用效果
以南大环保科技服务泰兴有限公司6000 m3/d废水处理工程为例，该项目主要接纳处理泰兴经济开发区内的高浓有机废水（如江苏济川制药有限公司生产产生的主要含有多糖类、植物蛋白、生物碱、甙类、木质素、色素等天然有机物的中药制药废水）进行资源化处理，处理出水各项指标均达到一定标准后，最终接至园区污水厂进一步处理。经本技术处理后，废水COD由15000mg/L以上降至500mg/L以下，有机负荷率约20-25 kgCOD/m3·d；沼气产生效率约440m3/t-COD，脱硫后甲烷含量81%以上；颗粒污泥含固率约10%，活性物质VSS大于80%；吨水发电量约8.5 kwh（每方沼气可发电2.5-3kwh）。
5. 经济性分析
以上述示范工程为例，工程投资约7000万元，其中设备成本占项目总投资的比例约73%；运行成本约3-6元/吨废水（含电费（按0.7元/度计算）、药剂费、人工费、沼气净化费）；年沼气发电量约2300万千瓦时，折合标准煤约0.8万吨（按0.35kg/度计），产出高品质厌氧颗粒污泥约2700吨；年运行成本约960万元；年运行收益可达约1558万元（按上网电价为0.646元/度，颗粒污泥外卖价格为1500元/吨计）。
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