引言全球干旱区域约占陆地面积的30%，而限制干旱区域发展的主要因素就是水分不足。据统计，目前污水排放量约占社会总碳排放的1%~2%[1]。而西北干旱地区水资源匮乏，提高规模化集中处理废水厂的处理效率成为减污降碳、创新污水资源化管理体制的必经之路。文中研究的区域地质构造为白垩系及其后沉积地层；土壤类型以风沙土、棕钙土等为主；总体地势为南高北低，海拔在1 400 m，是以发展新能源建设为主的产业园区，为多晶硅、硅片、多晶硅太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池板组件设备生产基地。在生产过程中，各建设单位产生大量的工业污水。污水园区的设计污水处理能力为20 万m3/d，该园区内主要产品为多晶硅以及光伏产业原料等，所排放的工业废水中含有大量的有毒有害、生物降解难的无机物和有机物，如较高浓度的溶解性总固体COD、氟离子、氯化物及醇类等，为难降解废水；产业园区生产建设无成规模的居住区，区内生活污水量相对于工业废水量较少，使得污水站的进水中的易生物降解物质比例较低。因此，根据产业园区选择合适的污水处理工艺非常重要[2]。20世纪70年代起，学者开始聚焦于工业废水处理研究。相关部门逐步出台一系列相关管理条例及公布工业废水排放标准，并逐渐设立并发展相关研究机构组织，促使工业企业的污水处理得到快速发展[2]。目前，集中废水处理模式已成为工业园区废水处理的主要模式。截至2019年，我国涉及工业废水排放的2 400多家省级以上工业园区中，已有98%园区建设了工业废水集中处理设施[3]。1产业园区污水处理方案选择1.1产业园区现有污水量干旱区新能源产业示范区污水处理厂服务区域为干旱区新能源产业园区。根据建设单位提供的资料，工业园区面积为30.9 km2，用地东西长约5.3 km，南北宽约6 km。园区供水主要靠地下水源（多数均使用企业的自备水井），根据已入驻并正常生产的企业调查，各企业的生产废水的排水总量为40 m3/h，生活污水排放量约12 m3/h；产生废水的企业及排水量如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.05.020.T001表1产生废水的企业及排水量序号企业名称污水量合计52.01生物热电厂8.02畜牧产品加工8.03甘草加工中药剂4.04A商贸公司3.05B商贸公司8.06食品公司3.07其他企业6.08生活污水12.0m3/h1.2污水处理工艺方案对比现有污水处理工艺为：A2O工艺、水解酸化+奥贝尔氧化沟工艺及MSBR工艺[4-9]，工艺对比如表2所示。考虑干旱区新能源产业示范区的污水特点和污水排放量，最终选择MSBR污水处理工艺。MSBR污水处理工艺是新一代SBR工艺，根据SBR的技术特点结合传统活性污泥法技术，研究开发一种更为理想的污水处理系统，被认为是最新的、集约化程度最高的污水处理工艺。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.05.020.T002表2各工艺方案技术比选情况项目方案一方案二方案三A2/O工艺水解酸化+奥贝尔氧化沟工艺MSBR优点(1)工艺先进、布置相对紧凑，构筑物占地少。(2)具有较好的除磷脱氮功能，满足出水的水质要求。(3)氧利用率高，运行能耗低。(4)根据进水水质可调整充氧量，减少运行成本，运转灵活性大。(5)主要设备均为国产，运行可靠，维修费用低。(1)工艺成熟，构筑物数量少，便于操作管理。(2)具有较好的脱氮除磷功能，满足出水水质要求。(3)根据进水水质调节充氧量，降低运行成本，运转灵活性较大。(4)生物反应池埋深较浅，无须地基处理，土建较低。(1)工艺先进，布置相对紧凑，构筑物占地较少。(2)具有较好的除磷脱氮功能，可以满足出水水质要求。(3)适合处理各种水量，连续排放的工业废水，MSBR系统可连续进水和连续出水，大大减低了空池时间。(4)适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。缺点(1)构筑物相对较多。(2)回流污水泵和回流污泥泵增多，能耗高。(1)构筑物占地面积大。(2)氧利用率相对低，运行能耗高，设备利用率低。(1)生物反应池个别设备生产厂家较少。(2)自动化程度和管理要求高。运行管理设备及构筑物较多，运行管理相对复杂。管理简单，方便。对设备自动控制要求高，对操作人员素质要求高。设备设备种类及数量相对较多，维护工作量较大。设备数量多，但多数为常规设备，维护费用低。设备种类和数量较多，元件要求高，自控水平高。投资设备、构筑物投资适宜。设备、构筑物投资相对较小。设备构筑物投资较大。占地面积相对居中相对较小相对较小2产业园区污水处理工艺2.1产业园区MSBR污水处理工艺工业园区选取的污水处理工艺为MSBR工艺，艺具体处理流程如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.05.020.F001图1MSBR工艺流程MSBR工艺处理原理：将序批活性污泥法（SBR）反应池沿长度方向分成两个部分，前部为生物选择区，也称为预反应区，后部为主反应区，在主反应区后部安装滗水装置，曝气沉淀在同一池内周期循环运行，省去传统活性污泥法的二沉池和污泥回流系统，使生物处理单元变得更为简洁和方便。工艺中淤泥组成包括初沉池的淤泥和MSBR工艺排放剩余的淤泥等。废水经深度处理，进入污泥处理系统。该系统分为两个部分：一部分为污泥脱水系统，进行污泥脱水操作；另一部分为加药室，对污水进行加药处理，循环利用污水。经污泥处理系统后，再次进入沉淀室，高效沉淀。污泥处理系统的日处理标准需要达到65 t/干污泥标准，才能够更好地满足废水厂的污水处理要求[3]。2.2污水预处理全厂废水引入沉砂池，通过粗细格栅拦截，将较大废弃物进行过滤；进而输送到调节池，由调节池的提升泵将废水输送到混凝池；在混凝池中进行高效生物流动沉淀，由重力处理单元将废水二次处理，流回淤泥处理系统中再次处理[4]。2.3污水的生化处理生化处理是利用微生物发生氧化反应，在微生物的分解与降解作用下，实现污水水质的净化[5]。通过生化处置后的废水，由加压泵输送至爆气生物滤池，提高曝气量，进一步将污水中的有机物和较大悬浮颗粒物进行去除，再进行联合反冲洗操作，完成后的废水被输送至调节池，进行后续的深度处理。2.4污水的深度处理污水进入超滤池，加压泵加压进入自清洁模式，去除钙离子，同时去除部分盐分，通过反渗透加压进行钠离子转换，将水输送到软水池，再次进行超滤处理。软水池中设有2台加压泵，反渗透脱盐后的水，由加压泵再次输送到超滤池和回用池，达到废水循环利用的目的。深度处理单元主要处理全园区的废水以及需要处理的废水。需要注意的是：进行超滤处理前，需要保证废水温度，才能够保证废水处理要求；废水温度需要提高20%以上，才能够满足污水处理系统的要求[6]。2.5污水处理的控制条件在处理园区污水时，需要将水温、溶解氧和pH值控制在一定的范围内，并保证污水处理的效果。建议将温度控制在13~28 ℃之间；缺氧段的溶解氧最佳含量为0.2 mg/L，建议控制在0.5 mg/L以下即可；pH值调整为7~8.5[7-8]。2.6处理后的污水消毒次氯酸钠与有机物或还原剂相混易发生爆炸。水溶液碱性，并缓慢分解为HClO、NaHCO₃，受热受光快速分解，具有强氧化性[9-11]。在消毒方面，次氯酸钠发生器所产生的消毒液，不像氯气、二氧化氯等消毒剂在水中产生游离分子氯，因此，一般不存在氯代化合反应，不会产生有毒有害物质[12-16]。3产业园区污水去除率3.1产业园区污水去除率通过MSBR工艺处理后，园区的污水去除效率得到提升，具体的污水去除效率如表3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.05.020.T003表3各处理单元污染物去除率处理单元CODCr/(mg/L)BOD5/(mg/L)SS/(mg/L)TP/(mg/L)TN/(mg/L)NH4-N/(mg/L)pH值沉砂池进水500.0300.0400.05.050.040.06.0～9.0出水500.0300.0360.05.050.040.06.0～9.0去除率/%——10.0————初沉池进水500.0300.0360.05.050.040.06.0～9.0出水500.0300.0180.05.050.040.06.0～9.0去除率/%——50.0————MSBR池进水500.0300.0180.05.050.040.06.0～9.0出水100.030.030.01.015.08.06.0～9.0去除率/%80.090.083.380.070.080.0—曝气生物滤池进水100.030.030.01.015.08.06.0～9.0出水70.020.020.01.015.05.06.0～9.0去除率/%30.033.333.3——37.5—机械加速澄清池进水70.020.020.01.015.05.06.0～9.0出水60.015.010.00.515.05.06.0～9.0去除率/%14.325.050.050.0———生物炭池进水60.015.010.00.515.05.06.0～9.0出水50.010.08.00.515.05.06.0～9.0去除率/%16.733.320.0————注：“—”无此检测项。由表3可知，MSBR工艺污水处理后污染物去除率达标，符合城镇污水排放一级A标准，处理后的污水和过滤水可回用，降低水资源消耗，缓解园区管网供水压力。3.2　废水主要污染物的去除情况经过MSBR工艺污水处理之后，废水的利用率及污染物削减情况如表4所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.05.020.T004表4废水利用率及污染物削减情况项目进水指标削减量/(t/a)出水指标综合利用率/%备注浓度/(mg/L)总量/(t/a)浓度/(mg/L)总量/(t/a)COD500.01 825.01 693.640.0131.4100.0污水处理厂处理后中水全部利用，零废水排放。氨氮40.0146.0129.55.016.4100.0水量/(m3/d)10 000—9 0009 000由表4可知，COD在开始MSBR工艺处理前，总进水量达到1 825.0 t/a，含量为500.0 mg/L，经过污水处理之后出水量降低到131.4 t/a，含量为40.0 mg/L，综合利用率达到100%；氨氮含量由原进水量146.0 t/a，含量40.0 mg/L降低到出水量16.425 t/a，含量5.0 mg/L，综合利用率达到100%。水量进入前为10 万m3/d，处理后出水水量为9 万m3/d，损失量为10%。经处理的污废水全部回收利用，达到节能、节水的目的。4结语基于减污降碳目标，本研究园区污水处理厂根据各排污单位污水污染物的特点，采用MSBR工艺处理园区废水。经过该污水处理工艺处理后，污水排放标准符合城镇一级A排放标准，可以有效降低污水处理的淤泥量，处理后的水循环利用，达到节水、节能的目的。（1）工程整体技术与功效将达到国内领先水平，具有积极的环境保护作用，并能够充分显现工程的能源效益、环境效益和社会效益，对于促进企业和社会经济可持续发展具有重要意义。（2）污泥处理的最终目标是实现污泥的减量化、稳定化和资源化。结合当地实情，污水处理厂污泥暂采用脱水后外运方式，结合生活垃圾填埋场进行卫生填埋或用于厂内园林绿化和土壤改良。（3）在干旱地区可通过在处理厂排污口下游、河流入湖口等关键环节，设计人工湿地等水质净化工程等工程或生态措施，协同发挥治理净化功能，高效提高水生态环境质量。（4）进一步做好突发水污染事件的应急准备、应急处置和恢复工作；细化并落实污水处理装置操作管理规程、岗位责任等，管理实现规范化、制度化。