修訂后污水廠排放標準對重慶污水廠達標率的影響

宋麗紅

(深圳市環(huán)境科學研究院,廣東深圳518001)

1 引言

2006年5月8日國家環(huán)境保護總局頒布了關于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)修改單。這不僅體現(xiàn)了國家對改善環(huán)境,保護水源治理污染的重大決心,同時體現(xiàn)了國家對城鎮(zhèn)污水處理廠的污水處理提出了更高的要求。目前的污水處理廠,特別是位于長江上游而且是三峽庫區(qū)之上的重慶市污水處理廠能不能達到修訂后的污染物排放標準的要求,備受各界關注。

2 污水廠排放標準修改單的意義

2.1 污水廠排放標準修改單的內容

為貫徹《中華人民共和國水污染防治法》,加強對城鎮(zhèn)污水處理廠建設和運行的管理,改善城鎮(zhèn)水環(huán)境質量。國家環(huán)境保護總局于2006年發(fā)布第21號文件關于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)修改單的公告。

在修改單上只是對原4.1.2.2條進行修改。修改部分為城鎮(zhèn)污水處理廠出水排入國家和省確定的重點流域及湖泊、水庫等封閉、半封閉水域時,執(zhí)行一級標準的A標準,排入GB3838地表水Ⅲ類功能水域(劃定的飲用水源保護區(qū)和游泳區(qū)除外)、GB3097海水二類功能水域時,執(zhí)行一級標準的B標準。原《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)4.1.2.2條為城鎮(zhèn)污水處理廠出水排入GB3838地表水Ⅲ類功能水域(劃定的飲用水水源保護區(qū)和游泳區(qū)除外)、GB3097海水二類功能水域和湖、庫等封閉或半封閉水域時,執(zhí)行一級標準的B標準。修改單指出,原來出水排入湖、庫等封閉或半封閉水域執(zhí)行的是一級標準的B標準的地方,現(xiàn)在要求執(zhí)行一級標準的A標準。見表1。雖然同是一級標準,但許多污水處理廠在處理A標準時仍存在困難。

表1 基本控制項目最高允許排放濃度(日均值) mg·L-1

2.2 污水廠排放標準修改單對重慶市污水處理廠的影響

重慶市地理位置特殊。在三峽大壩修好截流之前,長江上游大部分屬于Ⅲ類水域(有部分支流屬于Ⅱ類水域后者更高),而且不屬于緩流水體。重慶市所有城鎮(zhèn)污水處理廠的出水只要達到一級標準的B標準就達到要求。但是從三峽大壩蓄水開始,長江上游特別是三峽大壩上游就成為緩流水體。重慶市城鎮(zhèn)污水處理廠出水排入的水體是以水庫形式存在的半封閉水域。故重慶市城鎮(zhèn)污水處理廠的出水必須執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)的一級A標準。據(jù)統(tǒng)計,目前重慶市城鎮(zhèn)污水處理廠基本上是在2005年之前建成,其設計出水指標基本上是按照一級標準的B標準進行設計以一級標準的B標準設計的污水處理廠是否能夠達到一級標準的A標準的出水要求,需要進行研究分,重慶市污水處理廠概況見表2。

表2 重慶市污水處理廠概況

3 污水處理廠脫氮理論分析

3.1 生物脫氮原理

污水生物處理過程中氮的轉化包括氨化、同化、硝化和反硝化過程,最終污水中以有機氮、氨氮形式存在的氮被轉化為氮氣從污水中脫除。

3.1.1 生物硝化過程

亞硝酸菌和硝酸菌以無機化合物碳酸根和碳酸氫根及CO2等為碳源,以氨氮亞硝態(tài)為電子供體,溶解氧為電子受體,使氨氮氧化并合成新細胞。硝化和細胞合成的過程可由以下反應方程式表示:

3.1.2 反硝化過程

生物反硝化過程式由兼性反硝化異養(yǎng)菌在缺氧條件下利用硝酸根作為電子受體,有機物作為碳源和電子供體,將硝酸鹽還原成氮氣的生物化學過程。以甲醇作碳源為例,其化學方程式可以表示為:

由此可以發(fā)現(xiàn),在生物硝化過程中,氨氮的氧化只利用無機碳,并未用到有機碳(COD),即氨氧化不消耗COD。在反硝化過程,每1g硝態(tài)氮被反硝化,將消耗2.47g甲醇(約合COD為3.7g),即每反硝化1g硝態(tài)氮就需要消耗3.7gCOD。

3.2 污水處理廠脫氮計算

假設污水處理廠進水水質(mg/L):

COD＝300;氨氮＝25;總氮＝40mg

出水均能達標則出水水質(mg/L):

COD＝50、氨氮＝5、總氮＝15、SS＝10。

據(jù)重慶市污水處理廠運行經(jīng)驗,當氨氮要達到出水標準,其在好氧區(qū)充分氧化成硝態(tài)氮時,好氧區(qū)COD去除率一般為55%～70%(取中間值60%計算)進入反硝化區(qū)COD為進水的40%,反硝化可用COD量為300×40%-50＝70mg·L-1。

被反硝化的硝態(tài)氮為70÷3.7＝18.91mg·L-1,

出水總氮為40-18.9＝21.1mg·L-1＞15mg·L-1,

總氮去除量計算式:(COD×0.4-50)÷3.7＝0.108COD-13.514。

可見,總氮去除量與COD呈線性關系,要去除總氮,必須要一定量的COD,總氮去除量越大,所需COD也越多。

3.3 重慶市污水處理廠出水總氮核算

以所列6個重慶市城鎮(zhèn)污水處理廠為例,對其出水總氮進行核算。唐家橋污水處理廠總氮去除量為(363×0.4-38)÷3.7＝28;出水總氮為 86-28＝58。

北碚污水處理廠總氮去除量為(158×0.4-35)÷3.7＝7.62mg·L-1;出水總氮為 52-7.62＝44.38mg·L-1。

長壽排水公司總氮去除量為(209×0.4-40)÷3.7＝11.78mg·L-1;出水總氮為33-11.78＝21.22mg·L-1。

豐都排水有限公司總氮去除量為(178×0.4-28)÷3.7＝11.67mg·L-1;出水總氮為 30-11.67＝18.33mg·L-1。

奉節(jié)口前污水處理廠總氮去除量為(310×0.4-39)÷3.7＝23mg·L-1;出水總氮為71-23＝48mg·L-1。

江津幾江污水處理廠總氮去除量為(200×0.4-32)÷3.7＝13mg·L-1;出水總氮為34-13＝21mg·L-1。

4 結語

在實際生活污水C/N越來越低的情況下,污水處理廠怎樣充分利用碳源取得良好脫氮效果,是目前許多污水處理廠面臨的難題。理論計算和實際所測的出水總氮大部分都未能達到排放標準,總氮的去除需要一定的碳源(COD)為輔助。碳源不足,脫氮效果一般不會很好。理論計算中總氮的去除量,55%～70%的COD出去率為經(jīng)驗數(shù)值,與實際數(shù)據(jù)有出入。而且從計算中得出的出水總氮均比實際出水總氮高。表明在重慶各污水處理廠中,好氧區(qū)COD去除率應小于 60%。總氮的去除量與COD的去除量有定量關系,其公式各參數(shù)與污水處理廠處理工藝和操作條件有關。可繼續(xù)深入,探討其間定量關系。

[1]鄧榮森.氧化溝污水處理理論與技術[M].北京:化學工業(yè)出版社,2006.

[2]中國城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會排水專業(yè)委員會.中國城鎮(zhèn)污水處理廠匯編[R].北京:中國城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會排水專業(yè)委員會,2006.

[3]制訂者.GB18918-2002,城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準[S].北京:中國標準出版社,2002.

[4]張自杰.排水工程(下冊)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000.