高浓度污水来源广泛，由以养殖、制药、餐厨、垃圾填埋等行业为代表产生的高浓度污水通常具有污染物（有机质、氨氮、有机氮）浓度高、残留时间长、生物积累性强和具有一定生物毒性的特点，对环境有持久性危害。随着环保标准日趋严格，污水处理排放标准也持续升高，现有处理工艺在应对高浓度污水时具有处理成本偏高，膜污染严重，浓水易造成二次污染的弊端，因此，针对高浓度污水水质特征开发一种高效、清洁、低成本的处理技术是非常有必要的。项目在国家水体污染控制与治理科技重大专项课题等项目的资助下研究团队基于高浓度污水水质特点与特征污染物特性，从主体脱氮、主体去除COD、深度处理以及尾水处理多角度全方位出发，在不使用膜工艺的前提下，创新性地开发了一套高浓度污水无浓液多级处理关键技术，在不产生膜浓液的同时完成高浓度污水的全量化处理，实现了污水中污染物的高效去除与高标准排放。针对污水中高浓度氨氮脱除的问题，采用基于厌氧氨氧化的自养脱氮技术，突破了传统厌氧氨氧化工艺启动慢、富集难、污泥易流失、受基质浓度抑制强等技术瓶颈，在工程尺度实现了老龄垃圾渗滤液的深度脱氮；针对污水中有机质难降解，去除成本高的问题，采用多级芬顿工艺实现了污水中难降解有机质的高效脱除，同时相比传统芬顿工艺大幅减少了铁泥的生成；针对主体工艺出水中剩余污染物处理采用快速生化与高效沉淀的两级处理工艺，在生化段采用低C/N比快速生化工艺技术。将新型脱氮除磷关键技术与加磁高效沉淀工艺进行优化整合，形成优势互补的新型脱氮除磷集成应用技术；针对尾水处理开发传统尾水深度净化模式不同的生态净化模式，采用多级湿地工艺脱除尾水中残余污染物，最终实现尾水满足地表水高标准的排放。

项目组率先开发出水处理强化磁混凝技术和磁粉回收循环利用关键技术，率先实现了规模化应用。项目组还在国内外首次开发出具有磁性功能的系列磁混凝剂，该系列磁性混凝剂性能稳定，药剂用量少，化学污泥少。新技术的应用，可加速固液分离，缩短水力停留时间，改善出水水质并减少污泥量，减少构筑物占地面积，减少工程投资，磁性药剂可回收并反复循环使用，节约了资源，降低了成本。通过关键技术的应用，可降低药耗和能耗，有利于碳达峰和碳中和，对人口密集城市和地区意义重大。

经过开发研究，形成了一套适用于高浓度污水的全量化无浓液组合处理技术，可以实现高浓度污水污染物的全量化处理与高标准排放，并且做到全过程无浓液产生，无二次污染的风险。项目组开发的关键技术突破了高浓度污水处理各环节的技术瓶颈。研究成果在深圳及各地多处污水处理项目中实现推广应用，三年直接经济效益约12亿多元，由于土地的节省，还产生了巨大的土地节省间接经济效益，预计节省土地的间接经济效益可达20多亿元。项目经济效益、环境效益、社会效益突出。项目整体达到国际领先水平。

该技术以自养脱氮+多级芬顿+快速生化高效沉淀+尾水多级强化处理为核心，通过厌氧氨氧化实现高氨氮污水自养脱氮，多级芬顿降解难降解COD，快速生化+加磁沉淀完成深度净化，生态技术实现尾水提标。技术具备启动快、污泥截留强、能耗药耗低、抗冲击负荷强的特点，较传统工艺大幅降低碳耗、氧耗与碳排放。适用于垃圾渗滤液、印染/焦化工业废水、市政污水、硫铁矿酸性废水等高浓度污水治理。

技术原理

高浓度污水具有高COD、高氨氮、低可生化性等特点，现有技术普遍存在污染物去除效率差、污水处理成本高的弊端。该项目基于高浓度污水水质特点与特征污染物特性，从主体脱氮、主体去除COD、深度处理以及尾水处理多角度全方位出发，创新性地开发了一套基于“自养脱氮+多级芬顿+快速生化高效沉淀+尾水多级强化处理技术”的新型全量化多段式无浓液处理工艺，在完成有机质与总氮的高效去除与深度处理的同时，使出水实现高标准排放，并可作为生态补水直接进入自然水体。

图1 技术原理图

工艺流程

本技术核心工艺流程为：高浓度污水→预处理单元→厌氧氨氧化强化自养脱氮系统（短程硝化PN+厌氧氨氧化Anammox）→多级芬顿处理系统（双阳极电还原芬顿+芬顿流化床）→快速生化+加磁高效沉淀深度处理系统→尾水多级强化生态净化系统→达标排放。

碳减排路径分析

1、以厌氧氨氧化技术为核心针对实际高浓度污水的强化自养脱氮技术。经过计算，氧耗、碳耗、生物量和CO2产量对比常规同步硝化反硝化分别降低了22.8%、87.1%、67.1%和87.1%。

2、多级芬顿工艺降低铁泥产量，减少危废处置碳排放。

3、加磁高效沉淀处理技术运行成本低，与传统工艺相比，节约10%至30%的药剂，降低能耗与污泥排放。

生态尾水净化实现低碳深度处理。

性能指标

1、强化自养脱氮技术

经过计算，氧耗、碳耗、生物量和CO2产量对比常规同步硝化反硝化分别降低了22.8%、87.1%、67.1%和87.1%。

2、多级芬顿处理工艺

采用电芬顿技术与芬顿流化床反应器处理短程/厌氧氨氧化耦合工艺处理垃圾渗滤液出水时实验结果表明：电芬顿与芬顿流化床联用具有较好的COD降解效果，电芬顿与芬顿流化床分别可对COD降解32%与30%，最终COD降解率可达62%左右

3、深度处理技术

与传统工艺相比可节约10%-30%的药剂投加量，排放污泥浓度可达30～550g/L。

4、尾水净化技术

本技术应用于深圳某项目中，经监测，连续6个月出水水质优于《地表水环境质量标准》（GB3838-2002III类水标准），日处理污染负荷（kg/d），主要水质指标COD、氨氮和总磷的去除率均超过50%。

技术推广应用情况

本技术国内落地工程案例共10项，无海外应用案例，均通过长期运行验收。

国内外先进技术对比分析

与国内外同类技术相比，本技术优势显著：

①厌氧氨氧化工艺较传统硝化反硝化，曝气能耗降22.8%、碳源耗量降87.1%，突破了厌氧氨氧化处理高氨氮有机污水时的技术瓶颈；

②多级芬顿工艺较传统芬顿，降低铁泥处理量30%，pH适用范围更广；

③快速生化工艺较传统工艺，工期节省效果明显；在节能降耗和节省占地方面，本技术用电、用水、单位占地面积均优于国内先进水平，达到国内领先水平，项目综合效益显著。

技术创新点

1、开发高有机胁迫下的厌氧氨氧化强化自养脱氮及多级芬顿耦合的除碳组合工艺，大幅提升重点污染物COD和氮的高效去除。利用新型填料缩短厌氧氨氧化菌富集时间，减少有机物的影响，利用多级芬顿与流化床的组合，提升过硫酸盐活性，提高氧化效率；

2、开发高效铝铁混凝剂及磁性混凝剂，提升高效沉淀池的快速沉淀及污染物去除效应，形成快速生化+高效沉淀工艺的深度处理技术，实现氨氮、COD的快速深度脱除。

3、利用湿地-河道的尾水多级强化净化效应，形成高效的运行机制，实现尾水污染物强化脱除的同时实现了尾水的生态化、资源化利用。

攻克的技术难点和解决的难题

成果围绕高浓度污水氨氮、COD浓度高、C/N比低，可生化性差的水质特征，针对目前处理工艺效率低下、成本过高的问题，以污染物多级处理为方针，开发了一套适用于高浓度污水的全量化无浓液组合处理技术，可以实现高浓度污水污染物的全量化处理与高标准排放，并且做到全过程无浓液产生，无二次污染的风险。

社会效益

本项目常州嘉强率先开发出水处理强化磁混凝技术和磁粉回收循环利用关键技术，实现了规模化应用；还首次开发出具有磁性功能的系列磁混凝剂，该系列磁性混凝剂性能稳定，药剂用量少，化学污泥少。新技术的应用，可加速固液分离，缩短水力停留时间，改善出水水质并减少污泥量，减少构筑物占地面积，减少工程投资，磁性药剂可回收并反复循环使用，节约了资源，降低了成本。通过关键技术的应用，可降低药耗和能耗，有利于碳达峰和碳中和，对人口密集城市和地区意义重大。