賈魯河流域污水處理廠提標(biāo)改造工藝探討

陳新強

（河南恒安環(huán)?？萍加邢薰?河南鄭州 450001）

引言

鄭州市位于賈魯河上游，該河屬于淮河流域沙潁河水系潁河支流，是淮河的二級支流。隨著中原經(jīng)濟(jì)區(qū)、鄭州航空港綜合實驗區(qū)等國家戰(zhàn)略的實施和新環(huán)保法的實施，對當(dāng)?shù)匚廴局卫砉ぷ魈岢隽烁咭?。根?jù)國家淮河流域治理的相關(guān)要求，2014年6月18日河南省環(huán)境保護(hù)廳、河南省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布了《河南省地方標(biāo)準(zhǔn)—賈魯河流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB41/908-2014），該標(biāo)準(zhǔn)自2014年6月26日實施。

1 城市污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)的變化

按照上述地方標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求：鄭州市區(qū)現(xiàn)有公共污水處理系統(tǒng)自2016年7月1日起、其他地區(qū)現(xiàn)有公共污水處理系統(tǒng)自2016年1月1日起，水污染物基本控制項目排放限值執(zhí)行賈魯河地標(biāo)表1規(guī)定，其與國家標(biāo)準(zhǔn)的異同見表1。

表1 污水處理廠的國家標(biāo)準(zhǔn)和賈魯河流域地方標(biāo)準(zhǔn)比較

從表1可知，地方標(biāo)準(zhǔn)與一級A標(biāo)準(zhǔn)相比,對COD、氨氮都提出了更為嚴(yán)格的規(guī)定。因此，針對賈魯河流域內(nèi)的城市公共污水處理系統(tǒng)在原有一級A出水基礎(chǔ)上進(jìn)行提標(biāo)改造，已成為迫切需要。

2 流域內(nèi)城鎮(zhèn)污水處理廠工藝現(xiàn)狀問題分析及改造思路

賈魯河流域鄭州市內(nèi)現(xiàn)有城鎮(zhèn)污水處理廠14個，總規(guī)模143.5萬噸/天?，F(xiàn)有城鎮(zhèn)污水處理廠多執(zhí)行一級A標(biāo)準(zhǔn)，且出水水質(zhì)波動不大。這些污水處理廠目前多數(shù)時段可以達(dá)到地標(biāo)要求，全年約有3%-8%的時段難以滿足地方標(biāo)準(zhǔn)要求。

本文針對賈魯河流域內(nèi)實行鄭州市區(qū)限值的污水處理廠從一級A標(biāo)準(zhǔn)提高到地方標(biāo)準(zhǔn)的提標(biāo)改造工藝進(jìn)行探討。本工程進(jìn)水水質(zhì)執(zhí)行一級A標(biāo)準(zhǔn)，從污水可生化性指標(biāo)考慮，污水中含有較多難降解的有機(jī)物質(zhì)。出水標(biāo)準(zhǔn)要求所選擇的工藝對氨氮、難降解的有機(jī)物和不溶性COD有一定去除率保證，以降低COD和氨氮指標(biāo)。

3 提標(biāo)改造可行工藝探討

3.1 二級強化處理

近年來，在污水處理廠改造過程中，考慮到工程建設(shè)用地緊張的現(xiàn)狀，在原有二級生化處理的基礎(chǔ)上挖潛，對生化池投加懸浮填料工藝是可行選擇之一。

根據(jù)對我國太湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，對于現(xiàn)狀已采用A/O、A/A/O及其變形工藝的污水處理廠,當(dāng)優(yōu)化運行后,出水TN、NH3-N仍然不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)或新增池容困難時,通過在生化段好氧區(qū)投加填料,將生物膜技術(shù)與活性污泥工藝結(jié)合,提高系統(tǒng)的硝化3穩(wěn)定性和反硝化能力。通過投加填料可減小好氧區(qū)的容積及增大缺氧區(qū)和厭氧區(qū)的容積,但不宜在缺氧區(qū)和厭氧區(qū)投加填料[1]。

3.2 曝氣生物濾池

根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)要求，可在深度處理單元增加曝氣生物濾池進(jìn)一步去除水中部分有機(jī)物和氨氮，脫氮濾池中反硝化作用所需要的碳源來自濾池進(jìn)水[2]，碳源不足時，需要投加少量的碳源來彌補。

曝氣生物濾池還可與氣水反沖洗濾池、臭氧氧化工藝組合作為地方標(biāo)準(zhǔn)下提標(biāo)改造的組合工藝。有研究表明，當(dāng)臭氧投量為10 mg/L、接觸時間為4 min時,臭氧預(yù)氧化/BAF聯(lián)合工藝對COD、NH3-N的去除率分別達(dá)到58%和90%；使TOC、UV254和色度分別降低了25%、75%和90%。在上述投量和接觸時間條件下,臭氧化使TOC/UV254值升高1倍,使可生化溶解性有機(jī)碳(BDOC)由原來的0.8～1.1 mg/L提高到2.0～2.7 mg/L。臭氧預(yù)氧化使分子質(zhì)量小于1 k的有機(jī)物比例由原來的52.9%升高到72.73%[3]。

3.3 臭氧高級氧化工藝

在水處理中，對于表面活性劑（ABS等）等部分有機(jī)物，微生物無法使其分解，而臭氧卻很容易氧化分解這些物質(zhì)[4]。

有研究表明，臭氧投加量在6mg/L時，DOC去除率為15.49%，UV254去除率為36.36%。二級出水中木質(zhì)素、丹寧酸、腐殖質(zhì)和各種含有芳香烴和雙鍵或羥基的共軛體系有機(jī)物約占DOC的40%～60%,臭氧分子與其分解的羥基自由基可以通過開環(huán)或斷鍵等將大分子有機(jī)物打碎成小分子有機(jī)物,使有機(jī)物的芳香性降低或消失。臭氧對UV254的去除正體現(xiàn)了其對此類物質(zhì)具有較好的降解作用[5]。在臭氧氧化有機(jī)物時，其還兼具消毒作用。

3.4 膜法

清華大學(xué)以高碑店污水處理廠二級出水為處理對象,建立日產(chǎn)中水500 t的超濾中試試驗裝置,研究膜法城市污水深度處理中水回用的工藝和操作條件。試驗裝置連續(xù)運行了約2500h,膜性能穩(wěn)定,產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到生活雜用水標(biāo)準(zhǔn)(CJ.25.1-89)。2500h中試試驗結(jié)果表明，當(dāng)跨膜壓力為0.3MPa,膜反洗周期為1h、反洗時間為3min時,膜的中水平均產(chǎn)水量為21t/h,中試系統(tǒng)的日產(chǎn)中水能力達(dá)到500t水回收率為80%以上。在進(jìn)水CODCr60mg/L，BOD55.04mg/L，TN20.1mg/L 的情況下，產(chǎn)水 COD、BOD、TN 能分別達(dá)到 44、1.10、4.9[6]。

4 可行提標(biāo)改造工藝分析論證

4.1 工藝優(yōu)缺點

上述工藝優(yōu)缺點見表2

4.2 工藝可行性分析

從表2可以看出，二級強化處理、生物強化處理、臭氧高級氧化、膜法等均具有一定的可行性。總體來說，采用臭氧高級氧化和膜技術(shù)處理出水效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好，操作運行簡單，其處理出水不僅能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，還可作為回用水加以利用，應(yīng)優(yōu)先考慮。兩者雖然運行成本略高，但根據(jù)目前賈魯河流域內(nèi)的污水處理廠運行狀況表明，現(xiàn)有污水處理廠全年僅有3%-8%的運行時間難以達(dá)到地方標(biāo)準(zhǔn)，所以增加的提標(biāo)改造工藝單元運行時以間歇運行為主，經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上可行。

結(jié)語

針對即將于2016年7月1日起執(zhí)行的《河南省賈魯河流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB41/908-2014）鄭州市區(qū)限值要求，在具體工藝選擇上，應(yīng)根據(jù)提標(biāo)改造項目的實際情況，考慮到項目工程建設(shè)用地、工藝靈活可靠性、自身管理水平等主要限制因素，結(jié)合上述各工藝特點具體分析，對可行的提標(biāo)改造工程工藝進(jìn)行綜合比較論證，以確定適合項目的污水處理工藝。

表2 可行提標(biāo)改造工藝比較表