一期工程于2006年9月建成通水，设计规模30万m3/d。来水主要为印染、化工废水，其中印染废水占比约60%、化工废水占比约15%。主要采用调节-混凝沉淀-改良型AO-高效沉淀工艺，出水水质基本达到《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）中的二级排放标准。污水经处理后排放钱塘江，污泥经浓缩脱水后焚烧处理。

根据一期工程的运行情况，二沉池出水BOD5很低，但COD均值超过100 mg/L，B/C小于0.25的可生化性比值，且出水的SS较低，平均在25 mg/L左右，出水中大部分是难降解的、可溶性的有机物。COD在该情况下降低到50 mg/L以下，仅靠生化处理+物化处理方法在如此低的B/C的情况下很难再有效果。因此，需考虑采用高级氧化技术，选择一个高效、稳定、运行成本低的高级氧化技术是本工程的核心。

本项目的设计进出水水质如表1所示。

表1 项目设计进出水水质

针对COD难以降解的问题，项目进行了多种高级氧化的试验研究，经分析对比芬顿催化氧化技术稳定性、经济性较高，确定为本工程的提标及扩建工艺。

2.1 中试目标

（1）针对一期二沉池出水，经芬顿催化氧化后出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准，其中：COD≤50 mg/L、SS≤10 mg/L。

（2）评价应用芬顿催化氧化工艺达到排放标准的运行成本。

2.2 中试装置

试验装置处理规模12 m3/d，具体由以下组成:

（1）芬顿催化氧化反应器。废水经提升泵进入芬顿催化氧化反应器，在反应器进水管上投加硫酸，调节废水pH至3.5~4.5（pH取决于进水污染物浓度），创造反应条件；反应器进口安装流量计，以调节、控制进水量，保证出水水质均匀、稳定；硫酸亚铁、双氧水投加至反应器内部，并与进水污染物浓度和出水指标相关。

（2）稳定池。芬顿催化氧化反应器出水自流进入稳定池，池内设置曝气系统，进一步完善反应，稳定池末端投加液碱中和回调废水pH至7.0~7.5。

（3）混凝沉淀池。稳定池出水经二次提升进入混凝搅拌装置，与PAM充分反应后自流进入沉淀池进行固液分离。

2.3 中试过程

根据试验目标，项目进行了两个阶段的芬顿催化氧化中试。第一阶段中试主要考核出水水质达标，稳定运行出水COD在50 mg/L以下。第二阶段中试在保证出水COD浓度小于50 mg/L的前提下，进行大幅度下调药剂投加量，以确定最优的运行成本。

2.4 试验结果与分析

第一阶段中试进水（生化后二沉池出水）COD 105~141 mg/L；出水COD降至34~45 mg/L。其中试进、出水COD浓度如图1所示，药剂投加量如表2所示。

图1 第一阶段中试结果

表2 中试药剂投加量

第二阶段，在保证达标的前提下，进行下调药剂投加量，以确定最优的运行成本。进水（生化后二沉池出水）COD 105~135 mg/L；出水COD在40~49 mg/L。其中试进、出水COD浓度如图2所示，药剂投加量如表2所示。

图2 第二阶段中试结果

2.5 试验结论

中试第一阶段一期二沉池出水COD为105~141 mg/L，在不计药剂投加量的前提下，中试出水COD可稳定降至 34~45 mg/L，其药剂成本在0.99~1.10元/m3水。中试期间二阶段一期二沉池出水COD为105~135 mg/L，在中试出水COD稳定达标的前提下（COD＜50 mg/L），药剂成本可降至0.75元/m3水。

经中试验证，芬顿催化氧化工艺适合本污水处理厂废水处理，具有稳定性、高效性、经济性特点，可作为本工程的深度处理工艺。

3.1 工艺流程

提标部分主要处理工艺采用芬顿催化氧化反应器-稳定池-高效沉淀池-高效纤维滤池工艺；此外还对现状生化池进行了改造，将原厌氧水解池改造为缺氧池，并增加了硝化液内回流系统。

扩建部分主要工艺流程为：稳流格栅及调节池-折板絮凝池-初沉淀-强化AAO生化池-二沉池-提升水池-芬顿催化氧化反应器-稳定池-高效沉淀池-纤维转盘滤池。

3.2 提标部分主要工艺设计参数

（1）进水调节池及提升泵房。进水调节池共设1座，设计调节时间1 h。进水调节池设置内进流式网板格栅除污机，孔径3 mm，并配置高压冲洗水泵及中压冲洗水泵。提升泵房共设1座，采用单级双吸卧式离心泵，全部变频，分4组布置。

（2）芬顿催化氧化反应器区。芬顿催化氧化反应器区共设置2组，由3级反应器组成。每组反应器设8个反应器Ⅰ、8个反应器Ⅱ、4个反应器Ⅲ，材质为316L，内衬玻璃钢防腐。反应器内填充催化复合催化材料，首次装填约900t。

（3）稳定池。稳定池共设2座，每座稳定池共分为混合配水区、反应区及中和区三部分。其中反应区共分4格，采用廊道式布置，总停留时间2.52 h。混合配水区及中和区采用竖向折板形式。反应区底部设有穿孔曝气管。

（4）高效沉淀池。高效沉淀池共设2组，每组分8座，采用2排4格对称布置。单座沉淀池分慢速搅拌反应区、推流区及斜管沉淀区。其中慢速搅拌反应区平均时停留时间20.3 min，斜管区表面负荷4.08 m3/（m2·h），最高时慢速搅拌反应区停留时间15.6 min，斜管区表面负荷5.30 m3/（m2·h）。

（5）高效纤维滤池及反冲洗设备间。高效纤维滤池共设置2组，每组分8格。单格滤池过滤面积56 m2，设计滤速18.14 m/h,强制滤速19.35 m/h。滤池采用气水反冲洗，气洗强度为60 L/（m2·s），水洗强度为8 L/（m2·s）。反冲洗设备间设有出水池，供高效纤维滤池滤后水出水，并配置反冲洗水泵、反冲洗风机及空压系统各1套。

（6）排海泵房。排海泵房共设1座，采用干式离心泵，设计规模为50万m3/d (考虑扩建部分20万m3/d)。共设置3大5小单级单吸卧式离心泵。5台小泵对应提标部分，4用1备；3台大泵对应扩建部分，2用1备。

3.3 扩建部分主要工艺设计参数

（1）稳流格栅间及调节池。稳流格栅间共设置1座，与调节池合建，分两组运行，每组设置两道内进式网板细格栅，孔径4 mm，并配置高压冲洗水泵及中压冲洗水泵。调节池共设置1座，分两格运行，设计调节时间5 h，设置28台双曲搅拌器。在调节池末端设置污水提升泵房1座，共设置8台潜水轴流泵，5用3备。

（2）折板絮凝池及初沉污泥泵房。折板絮凝池与初沉污泥泵房合建，共设置1座，分4格运行，停留时间为15.6 min。初沉污泥泵房共设置4格，每格分别对应一座初沉池。每格初沉池共设置2台潜污泵。

（3）初沉池。初沉池共设置4座，采用中心进水、周边出水辐流式沉淀池。初沉池内径54 m，表面水力负荷：0.91 m3/（m2·h），水力停留时间：4.4 h。

（4）AAO生化池。AAO生化池共设置1座，分4格运行。生化池水力停留时间：HRT=40 h（平均时），其中，厌氧池停留时间2.5 h，缺氧池停留时间6.2 h，好氧池停留时间31.3 h。

（5）二沉池及配水井。二沉池共设置6座，采用中心进水周边出水辐流式沉淀池。配水排泥井设置2座，每座配水排泥井负责3座二沉池配水与排泥。二沉池内径56 m，表面水力负荷：0.56 m3/（m2·h）。每座二沉池各设置一台周边传动刮吸泥机（重力流式）。每座配水排泥井设置3台外回流污泥泵及2台剩余污泥泵，外回流污泥泵采用潜污泵形式。

（6）提升水池。提升水池共设置1座，分两格运行。调节容积为3050 m3，设计调节时间22 min。提升水池共设置8台离心潜水泵，6用2备，全部变频。

（7）芬顿催化氧化反应器。芬顿催化氧化反应器分2组运行，每组由3级反应器组成。每组反应器设6个反应器Ⅰ、6个反应器Ⅱ、3个反应器Ⅲ，材质均为316L，并内衬玻璃钢防腐。反应器内填充催化复合催化材料。

（8）稳定池。稳定池共设1座，分2组运行。每组稳定池共分为混合配水区、反应区及中和区三部分。单组稳定池反应区共分3格，采用廊道式布置，总停留时间2.9 h。混合配水区及中和区采用竖向隔板形式。反应区底部设有穿孔曝气管，反应区前部及后部均设有催化填料。

（9）高效沉淀池。高效沉淀池共设2座，每座分6格，对称布置。单格沉淀池分慢速搅拌反应区、推流区及斜管沉淀区。其中慢速搅拌反应区平均时停留时间22.8 min，斜管区表面负荷3.78 m3/（m2·h），最高时慢速搅拌反应区停留时间17.56 min，斜管区表面负荷4.91 m3/（m2·h）。

（10）纤维转盘滤池。纤维转盘滤池共设置1座，分6格运行。每格滤池内设置20片直径3.0 m的滤盘，每格滤池过滤面积为252 m2，正常滤速5.5 m/h，最大流量时滤速7.2 m/h。

3.4 催化材料选用

本工程催化剂采用复合催化材料，为多金属、多价位、多官能团的缓释性材料。多金属催化材料及催化剂（硫酸亚铁）与氧化剂（双氧水）组成催化氧化体系，更有利于羟基自由基氧化作用，降低硫酸亚铁和双氧水的用量，提高芬顿氧化广谱性。

复合催化材料消耗量5~7 mg/L，采取“定量分批”的方式装填至芬顿催化氧化反应器中，以进一步优化催化材料“按需释放”的控制模式。复合催化材料首批装填可按每1万m3/d污水处理规模装填30 m3计算；催化材料补投时间，可根据实际处理水量确定，一般每8~12个月投加一次。

提标部分自2017年9月开始调试运行，扩建部分自2020年8月开始调试运行，现已稳定运行多年，各项出水指标满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中一级A标准。表3为某年份的厂区进水水质、二沉池出水水质以及厂区最终出水水质情况。

表3 某年份的厂区进水、二沉池出水以及出厂水水质情况（月均值）

芬顿催化氧化系统的药剂日均投加量统计如下：浓硫酸（浓度98%）投加量为 430~580 mg/L，硫酸亚铁（以晶体计）投加量为 183~267mg/L，双氧水（浓度27.5%）投加量为157~350mg/L，液碱（浓度30%）投加量为 333~446mg/L，阴离子聚丙烯酰胺投加量3~4mg/L，催化材料消耗量5~7 mg/L。芬顿催化氧化系统污泥产量约120mg/L。按照以上用量核算药剂吨水成本约为0.76~1.15元，污泥处置费约在0.18元/m3水。此外电费约在0.07~0.08元/m3水，管理成本按0.05元/m3水计，芬顿催化氧化系统总运行成本约1.06~1.46元/m3水。

针对本项目进水以印染、化工等工业废水为主的水质，由于溶解性有机物占比较大，采用混凝沉淀及强化生化处理，出水COD仅可达到100~150 mg/L。COD的进一步去除需通过高级氧化来实现，经中试及本工程的实际运行情况验证，芬顿催化氧化工艺具有稳定性、高效性、经济性特点，适合本项目的废水处理。本工程的工艺处理技术路线对类似进水水质的工业污水处理厂新建或提质改造提供了借鉴意义。

微信对原文有修改。原文标题：浙江某工业区大规模污水处理厂提标扩建设计案例；作者：张继昌、奚浩、李猛、林碧花；作者单位：中国市政工程中南设计研究总院有限公司。刊登在《给水排水》2024年第11期。