纺织印染工业在推动区域经济发展的同时，其废水处理也面临严峻挑战。浙江省某经济开发区污水处理厂主要服务于园区内若干小微印染企业，这些企业以棉纺织品和涤纶、氨纶等化纤织品为原料，加工过程包含预处理、染色和印花等工序，产生的废水具有水质波动大、含盐量高、可生化性差的特点，且含有氯苯、苯胺类等各种难降解有机物。虽然生产企业已对高、低浓度印染废水实施预处理，但是由于运行管理水平差异，纳管废水水质仍波动较大。同时，区域排水规划调整导致进水结构产生变化，污水处理厂原“初沉池+AAO+活性砂滤池”处理工艺运行面临活性污泥沉降性能恶化、二沉池漂泥、出水色度超标等问题。为解决上述问题，该污水处理厂实施了以“粉末炭活性污泥法（PACT）生物强化+气浮+臭氧氧化”为核心的工艺改造。本文对该项目改造工艺路线选择、工程设计参数和实际运行效能进行分析，可为同类污水处理厂改造提供参考。

1、污水处理厂概况

该污水处理厂设计规模为5000m³/d，于2015年建成投运，主要接纳并处理园区小微印染企业排放的印染废水及周边镇区生活污水。其中，进厂印染废水需满足《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287—2012）的间接排放标准后方可纳管，设计出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）的一级A标准。污水处理厂改造前工艺流程见图1。

该厂原设计印染废水占比约30%。因区域排水规划的调整，原计划接纳的镇区生活污水已转输到其他污水处理厂集中处理，与此同时，园区印染企业持续扩产，导致该厂进水结构发生根本性变化。改造前实际日均处理水量为3600～4500m³/d，进水中印染废水和生活污水的体积比约4∶1。废水组成的变化导致水质特性发生显著改变，水质、水量波动冲击加剧，原有处理工艺无法满足稳定运行要求。改造前，该厂运行主要面临以下问题：①进水频繁受到冲击，AAO系统内活性污泥性状恶化，絮体细小、结构松散，生物相差，氨氮处理效果不稳定；②活性污泥沉降比（SV30）常处于65%～90%的高位，污泥体积指数（SVI）长期高于165mL/g，二沉池出水经常携带SS，出现漂泥现象；③活性砂滤料层频繁堵塞，需进行高强度反冲洗，导致运行稳定性差、滤料流失与SS穿透问题严重；④出水COD与总磷指标长期处于超标边缘，生物池、二沉池等需要投加大量粉末活性炭、混凝剂等；⑤印染废水占比升高导致出水色度明显升高，最高达到40倍，不符合景观河道生态补水的感官要求。

2、工程改造

2.1 设计水质

设计进水水质依据该厂2018年—2020年的进水监测数据，按95%保证率确定，并预留一定富余量以应对水质波动。设计出水COD、氨氮、总氮和总磷等主要污染物指标执行浙江省《城镇污水处理厂主要水污染物排放标准》（DB33/2169—2018）表1限值，其余指标则继续执行GB18918—2002的一级A标准。设计进、出水水质见表1。

2.2 改造思路

本次提标改造工程出水COD、氨氮、总磷等主要污染物指标须稳定达到浙江省清洁排放技术改造要求，并对色度进行深度去除，以满足受纳河道的景观水质需求。改造方案在总平布置无多余用地的情况下，优先考虑主要污染物和色度去除设施的布置，并充分挖掘现有处理单元潜力，通过优化各工艺环节的协同作用，实现全流程处理效能与运行韧性的整体提升。

①构建PACT-AAO工艺强化生物处理效果。

现场中试和污水处理厂实践证明，投加粉末活性炭可改善污泥性状，提高对特征污染物的去除率。本次改造设计粉末活性炭自动投加装置，在AAO工艺的好氧池进口连续投加粉末活性炭，发挥其吸附生物降解协同作用，改善污泥结构，减少对生物的抑制作用。同时根据进水情况和总氮指标提升要求，将生物池的硝化液回流比由200%提高至300%，污泥回流比由75%提高至150%，以增强活性污泥的脱氮效率与系统抗冲击能力。

②投加混凝剂。初沉池增设混凝剂投加点，强化预处理效果，减轻高负荷进水对生物系统的冲击；二沉池投加混凝剂，改善污泥沉降性能，减轻漂泥现象，降低后续深度处理单元的SS负荷。

③二沉池出水漂泥不仅加重了活性砂滤池的运行负荷，而且出水SS增加会提高出水COD和总磷。考虑到二沉池出水部分SS为进水携带的厌氧浮泥，沉降性差，故深度除磷选用分离浮泥效果更好的气浮工艺代替高效沉淀池，保障出水SS和总磷达标。

④在生物强化的基础上进一步对COD和色度进行深度处理。臭氧氧化能够对印染废水中的苯胺类等难降解有机物进行降解并破坏染料分子的发色基团。通过臭氧氧化试验验证和技术经济综合比选，在深度处理工艺中新增臭氧氧化工艺，确保出水COD和色度达标。

2.3 提标改造工艺流程

本次提标改造后的工艺流程见图2。进水依次通过格栅、旋流沉砂池和初沉池去除漂浮物、杂质和SS后，进入PACT-AAO生物处理单元，强化对COD和氨氮的降解。废水在二沉池完成固液分离后，先提升输送至溶气气浮单元去除SS和总磷，随后进入臭氧接触池，对难降解有机物进行氧化分解并实现脱色，最后通过原有活性砂滤池过滤和紫外消毒后达标排放。

改造工程在平面布置时，结合现有用地条件，规划并增设了加药间、臭氧发生间等建筑物，以及溶气气浮、臭氧接触氧化池等构筑物。由于厂区红线外侧紧邻工业厂房，无法满足液氧储罐的安全间距规范要求，故最终确定采用现场空气制氧工艺方案。改造完成后的总平面布置见图3。

2.4 主要处理单元设计

2.4.1 PACT-AAO池

现状AAO池有效容积为4900m³，厌氧区、缺氧区和好氧区的水力停留时间（HRT）分别为1.93、6.19和15.40h。经过设计校核，池容和分区合理，故主体结构保留不变，仅在好氧池进口新增粉末活性炭投加点，选用木质活性炭，碘值≥850mg/g，亚甲蓝值≥200mg/g，目数不少于200目。粉末活性炭采用干式贮存、湿式投加方式，最大投加量为20kg/h，控制生物池污泥浓度（MLSS）为3500～4000mg/L。二沉池进口新增聚合氯化铝（有效铝10%，液体）投加点，最大投加量为100g/m3。粉末活性炭和聚合氯化铝最大投加量均考虑预留应对冲击负荷能力，投加量可灵活调节。为提高脱氮效率并增强系统抗冲击能力，对内外回流设施进行改造：更换内回流泵3台（单台Q=360m³/h、H=6m、N=11.0kW，2用1备），外回流泵3台（单台Q=160m³/h、H=5m、N=5.5kW，2用1备），所有泵组均采用变频控制，便于灵活调节。

2.4.2 溶气气浮池

新建2座溶气气浮池，单池尺寸为13.0m×3.8m×3.0m，双排布置。气浮系统采用成套设备，每套设备配备混凝搅拌机和絮凝搅拌机各1台。回流水泵与空压机独立设置，其中回流水泵3台（单台Q=40m³/h、H=60m、N=15.0kW，2用1备，变频控制），空压机3台（单台Q=0.3m³/min、P=0.8MPa、N=2.2kW，2用1备）。系统设计回流比为20%，单台溶气水量为40m³/h。二沉池出水提升至气浮池进行混凝、絮凝后，在离子气浮处理单元与溶气系统产生的微气泡充分接触吸附，并通过均匀布水装置进入分离区进行固液分离。产生的浮渣经撇渣装置收集后送至污泥脱水系统，气浮池底部设排泥阀定期排泥。

2.4.3 臭氧氧化

新建1座臭氧接触氧化池，结构尺寸为10.45m×6.35m×8.10m，平均停留时间为1.0h，根据试验确定设计O3投加量为25～30mg/L，配套臭氧发生器2台（单台Q=10kg/h、N=75kW，1用1备），空气制氧设备2台（单台Q=20m3/min、N=40kW，1用1备），含螺杆风机、组合式干燥机、空气储罐组件、氧气缓冲罐组件等。臭氧扩散器布置在臭氧接触池的前端和中部，以保证充分的接触反应时间。

3、运行效果和经济技术指标

3.1 主要工艺单元运行情况

3.1.1 PACT工艺

改造后，AAO池投加粉末活性炭30～65mg/L，并在二沉池投加20～35mg/L的PAC。系统稳定运行后，生物池MLSS由改造前的2.80～4.81g/L提升至3.93～5.56g/L。镜检结果显示，累枝虫、钟虫等原生动物数量显著增加，生物多样性改善，微生物活性增强。生物池改造前后3个月的SV30与SVI如图4所示。从图4可见，改造后SV30由60%～95%降至51%～70%，平均降低24.8%；SVI由166～285mL/g降至106～174mL/g，平均降低34.6%。污泥性状的改善主要源于粉末活性炭能够吸附印染废水中的氯苯、苯胺类等抑制性有机物，减轻对微生物的毒害作用；同时，粉末活性炭与PAC的投加增加了污泥无机组分，改变了絮体尺寸与密度，从而提升了污泥沉降性能。改造后生物池的进、出水COD和氨氮见图5。从图5可见，运行期间污水处理厂进水水质波动明显，COD最高达452mg/L，氨氮最高达44.8mg/L，多次超过设计进水标准。尽管如此，生物池在应对冲击时仍表现出良好的工艺稳定性，出水COD和氨氮分别为32.8～75.4mg/L和0.16～1.40mg/L，平均去除率分别为74.5%和96.6%，这表明生物池运行状态良好，PACT工艺具备较强的抗冲击负荷能力。

3.1.2 溶气气浮工艺

改造前，因进水中常含有印染废水厌氧污泥和生物池污泥性状较差，二沉池出水长期存在漂泥现象，且SS不易沉降，虽已向二沉池投加絮凝剂等药剂，但难以彻底解决。改造后溶气气浮的微小气泡与废水中的SS和絮体进行黏附上浮后再进行固液分离，可有效解决前述问题，而且通过投加混凝剂脱稳，能够去除废水中大部分胶体物质，降低出水COD。改造后气浮工艺的进、出水SS和COD如图6所示。气浮进水SS和COD分别为8～33mg/L和32.8～75.4mg/L，气浮出水SS和COD分别为3～9mg/L和22.6～50.2mg/L，去除率分别达到65.2%、23.8%，处理效果显著。气浮同时也实现了对总磷的深度去除，实际气浮进水平均总磷为0.48mg/L，出水平均总磷降至0.15mg/L，总磷去除率达68.8%。

3.1.3 臭氧氧化工艺

臭氧可通过直接氧化和间接氧化对印染废水中的苯胺类等难降解有机物进行降解，同时通过亲电加成反应和羟基自由基氧化，破坏印染废水中染色分子的发色基团，从而实现脱色。改造后臭氧氧化工艺的进、出水COD和色度的变化情况如图7所示。

从图7可以看出，臭氧氧化进水COD和色度分别为22.6～50.2mg/L和16～32倍，出水COD和色度分别为8.0～34.7mg/L和4～8倍，去除率分别达到38.6%和78.6%。臭氧氧化工艺对气浮出水的COD和色度处理效果良好，COD稳定达标，有效解决了出水色度问题。

3.2 整体运行效果

本工程于2022年完成改造并投入试运行，至今已持续稳定运行超过3年，各工艺单元处理效果显著，出水水质全面稳定达到浙江省《城镇污水处理厂主要水污染物排放标准》（DB33/2169—2018）的表1限值要求。2023年—2025年处理水量分别为149.80万、156.93万、135.97万m3/a，年均负荷率分别为82.1%、86.0%和74.5%。实测进、出水水质汇总见表2。

由表2可见，2023年—2025年实际进水水质存在明显波动，其中COD和总磷的95%保证率浓度均超过设计进水标准，氨氮和总氮的85%保证率亦高于设计值。与此同时，进水BOD₅较低，平均B/C值仅0.14，说明实际进水受印染废水影响明显、可生化性较差。“PACT生物强化+气浮+臭氧氧化”协同工艺处理系统运行稳定，处理效果显著。2023年—2025年，出水COD、BOD₅、氨氮、总氮、总磷和SS等稳定达标，平均去除率分别为86.3%、93.0%、97.3%、67.8%、92.9%和95.5%，整体表现出较强的抗冲击负荷能力。

3.3 经济技术指标

本工程总投资为1673.2万元，其中建筑安装费869.9万元，设备费512.5万元，其他费290.8万元。系统稳定运行后测算改造后的直接处理成本增加1.379元/m3，具体见表3。

4、结论

①采用“PACT生物强化+气浮+臭氧氧化”对污水处理厂现状工艺进行改造，出水COD、氨氮、总磷由一级A标准稳定达到浙江省《城镇污水处理厂主要水污染物排放标准》（DB33/2169—2018）的表1限值，且出水色度远优于一级A标准。

②实践证明，该组合工艺处理印染废水占比高的混合进水，具有抗冲击负荷能力强、运行稳定的优势，能够有效解决进水可生化性差、存在难降解有机物的问题，并改善活性污泥性状。

③本工程PACT工艺在现状AAO基础上改造，并新增气浮池和臭氧接触池，避免改造期间对污水处理厂造成停产等影响，改造后直接处理成本增加1.379元/m3。

④本工程因用地条件受限，未能设置调节池，故面对进水冲击时的调控仍有一定压力，建议进一步强化对纳管企业排水的实时监控与统筹协调，通过建立园区联动调度机制从源头提升进水稳定性；同时通过部署物联网传感器实时监测水质，实现全流程水质监控，并基于人工智能算法构建预测模型驱动工艺参数的自适应动态调整，提升工程运行的韧性。