汪诚文-工业园区水污染防治案例分析

•纤维素酶
稳定剂
防腐剂
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。
酸解
提取 阶段
碳酸钙、蒸汽
筛分出料、称重、分装
柠檬酸
精制 阶段
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。
2.4 园区内企业水污染防治
耐洗 牢度 （级）
摩擦 牢度 （级）
浅
中
深
浅
中
深
浅
中
深
598 658
4-5 4-5
4-5 4-5
583.6 703.8
120 80
140 100
150 110
5.7 3.2
5.7 3.2
6.8 4.4
598 572
609 583
619 593
137 97
——
——
——
——
-20.6
33.3
28.6
27.7
中和, pH7.5-8.0 清污水 调节池 5600 t 格栅 RO和NF 600 t 浊污水 调节池 2400 t 格栅 间歇曝气 FeSO4，pH=8.0 竖流沉淀池 生化 调节池 3000 t 纳管 2400 t 回用到生产 不完全厌氧 2600 t 调节池 深度处理
SBR
焚烧
压滤机
污泥池
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
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
2、宜兴经济开发区水污 染防治案例剖析
2.1 园区介绍
太湖
省级工业园区，紧邻太湖， 2006年正式 挂牌，规划面积为56.70 km2 ，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。
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
传统钙盐法
加水 玉米原料 粉碎调浆 液化 过滤 加淀粉酶 发酵 （生产柠檬酸） 固体废渣
板框过滤 清液 CO2 中和
发酵 阶段
浓硫酸 柠檬酸 带式过滤 硫酸钙沉淀 母液 树脂脱色 离子交换 浓缩结晶 干燥
酸雾 固形沉淀 （柠檬酸钙）
洗水、蒸汽 带式过滤 浓糖水、洗糖水
3）生物化工行业清洁生产技术
加水 加淀粉酶 发酵 （生产柠檬酸） 固体废渣
连续色谱 法提取柠 檬酸工艺
玉米原料
粉碎调浆
液化
过滤
板框过滤
发酵 阶段
清液
柠檬酸
浓缩液 色谱柱分离 脱气 残液重新提取 蒸发浓缩
洗脱液
清液 阳离子交换 膜过滤
精制 阶段
过滤废液重新提取
母液 树脂脱色 离子交换 浓缩结晶 干燥 筛分出料、称重、分装 柠檬酸
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 化工产业 纺织服装 食品加工 机械行业 光伏光电 其他 合计 产生量 （吨） COD 3650.3 9794.8 16076.8 682.0 84.8 83.9 30372.5 总氮 412.5 286.3 206.3 — 1.6 4.1 910.9 总磷 7.3 50.3 33.5 13.2 — 7.5 111.8 COD 373 767 104 217 26 149 1636 水体排放量 （吨） 总氮 29.2 39.0 5.2 — 0.7 2.0 76.1 总磷 1.4 4.8 2.7 2.4 — 1.6 12.9
试验机器（正）
印染废水清污 分流在线检测 自控设备
清洗箱 检测腔 F2 F1 印染废水 废水分离器 水泵D1 C1 C2 浊 检测液排放口 清
试验机器（反）
原理示意图
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
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。

3） 工业园区水污染特征
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
•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。
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Biblioteka Baidu治理集中化 基础设施绿色化 运行管理规范化
1、工业园区水污染防治现状和问题
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（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。
废水排放量 （万吨）
257 880 158 79 4 327 1705
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
行业间水资源梯级利用
P2
新鲜水 P1 t1
t2 排放 T
企业内减排 纺织染整 生物化工 清洁生产与源头削减 源分离与分质处理
集中处理设施稳定达标
化肥
废水深度处理与回用
精制 阶段
发酵 清液
清液 膜过滤 阳离子交换
洗脱液
浓缩液 蒸发浓缩 脱气 色谱柱分离
柠檬酸 提取液
膜过滤废液
色谱分离残液
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 。
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
钙盐法与色谱法生产每吨柠檬酸的三废排放情况比较

2.4 园区内企业水污染防治
1） 棉针织印染复合酶清洁生产工艺
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
织物性能 项目 助剂 （元/ 吨） 水 （吨/吨） 汽 （吨/吨） 电 （度/吨） 平均 废水 （吨 /吨）
顶破强 力 （N）
碱氧 一浴 复合 酶 节省 （%）
毛 效 （m m） 70 140
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
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。
工艺类型 传统钙盐法 连续色谱法 色谱法减排量 色谱法减排百分比 废水 （m3/t 柠檬酸） 16.39 6.19 10.20 62% 废气 （t/t 柠檬酸） 0.396 0 0.396 100% 废渣 （t/t 柠檬酸） 2 0 2 100%
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） 棉针织行业废水源分离与分质处理
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
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
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
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
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。
国家生态工业示范园区管理办法（试行）环发[2007]188号
生态工业园区标准：《行业类生态工业园区标准（试行）》（HJ/T 273-2006）、 《综合类生态工业园区标准（试行）》（HJ/T 274-2006）、《静脉产业类生态工 业园区标准（试行）》（HJ/T 275-2006）
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
现状
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
1、工业园区水污染防治现状和问题
5） 生态型工业园区的水循环利用的政策要求
《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。
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。
工业园区的分类
物质单向流动模式
经济技术开发区
行业主导类
环 保 分 类
产 业 分 类
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
高新技术园区 保税区、出口加 工区等其他园区
综合类 静脉产业类
1、工业园区水污染防治现状和问题
2）工业园区废水种类
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； 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。
连续色谱提取工艺闪蒸器
21
连续色谱提取工艺膜组件
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
水质特征与回用目标
检测指标 pH 悬浮物 浊度 单位 mg/L NTU mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L 二沉池出水 8.0~8.3 20~40 5~15 0~8 120~200 2~14 248~391 860~1400 1000~1200 1000~1350 1~3 1000~1400 2800~3200 循环冷却水 锅炉补给 指标 7.0~8.5 ≤10 ≤5 水指标 8.0~9.5 ≤5
44.0
44.0
35.7
5.0
5.0
5.0
29.2

节约用水量 减少废水量
两种印染工艺排放废水污染指标比较
工艺 pH CODCr(mg/L)* BOD5/CODCr 4610 3700 0.081 0.228 碱氧一浴法 12.27 酶工艺 9.32
*前处理阶段废水
污染程度降低
2.4 园区内企业水污染防治
2.4 园区内企业水污染防治
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
过氧化氢酶 酸性果胶酶
双液型复合酶制剂 wck-3、wck-d
•防腐剂
wck-3
纤维素酶
稳定剂
wck-d