賈魯河流域污水處理廠提標改造工藝探討

陳新強

（河南恒安環保科技有限公司 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。隨著中原經濟區、鄭州航空港綜合實驗區等國家戰略的實施和新環保法的實施，對當地污染治理工作提出了更高要求。根據國家淮河流域治理的相關要求，2014年6月18日河南省環境保護廳、河南省質量技術監督局發布了《河南省地方標準—賈魯河流域水污染物排放標準》（DB41/908-2014），該標準自2014年6月26日實施。

1 城市污水處理廠排放標準的變化

按照上述地方標準的相關要求：鄭州市區現有公共污水處理系統自2016年7月1日起、其他地區現有公共污水處理系統自2016年1月1日起，水污染物基本控制項目排放限值執行賈魯河地標表1規定，其與國家標準的異同見表1。

表1 污水處理廠的國家標準和賈魯河流域地方標準比較

從表1可知，地方標準與一級A標準相比,對COD、氨氮都提出了更為嚴格的規定。因此，針對賈魯河流域內的城市公共污水處理系統在原有一級A出水基礎上進行提標改造，已成為迫切需要。

2 流域內城鎮污水處理廠工藝現狀問題分析及改造思路

賈魯河流域鄭州市內現有城鎮污水處理廠14個，總規模143.5萬噸/天。現有城鎮污水處理廠多執行一級A標準，且出水水質波動不大。這些污水處理廠目前多數時段可以達到地標要求，全年約有3%-8%的時段難以滿足地方標準要求。

本文針對賈魯河流域內實行鄭州市區限值的污水處理廠從一級A標準提高到地方標準的提標改造工藝進行探討。本工程進水水質執行一級A標準，從污水可生化性指標考慮，污水中含有較多難降解的有機物質。出水標準要求所選擇的工藝對氨氮、難降解的有機物和不溶性COD有一定去除率保證，以降低COD和氨氮指標。

3 提標改造可行工藝探討

3.1 二級強化處理

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

根據對我國太湖流域城鎮污水處理廠的調研發現，對于現狀已采用A/O、A/A/O及其變形工藝的污水處理廠,當優化運行后,出水TN、NH3-N仍然不能穩定達標或新增池容困難時,通過在生化段好氧區投加填料,將生物膜技術與活性污泥工藝結合,提高系統的硝化3穩定性和反硝化能力。通過投加填料可減小好氧區的容積及增大缺氧區和厭氧區的容積,但不宜在缺氧區和厭氧區投加填料[1]。

3.2 曝氣生物濾池

根據進出水水質要求，可在深度處理單元增加曝氣生物濾池進一步去除水中部分有機物和氨氮，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準下提標改造的組合工藝。有研究表明，當臭氧投量為10 mg/L、接觸時間為4 min時,臭氧預氧化/BAF聯合工藝對COD、NH3-N的去除率分別達到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碳(BDOC)由原來的0.8～1.1 mg/L提高到2.0～2.7 mg/L。臭氧預氧化使分子質量小于1 k的有機物比例由原來的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[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%。二級出水中木質素、丹寧酸、腐殖質和各種含有芳香烴和雙鍵或羥基的共軛體系有機物約占DOC的40%～60%,臭氧分子與其分解的羥基自由基可以通過開環或斷鍵等將大分子有機物打碎成小分子有機物,使有機物的芳香性降低或消失。臭氧對UV254的去除正體現了其對此類物質具有較好的降解作用[5]。在臭氧氧化有機物時，其還兼具消毒作用。

3.4 膜法

清華大學以高碑店污水處理廠二級出水為處理對象,建立日產中水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。試驗裝置連續運行了約2500h,膜性能穩定,產水水質達到生活雜用水標準(CJ.25.1-89)。2500h中試試驗結果表明，當跨膜壓力為0.3MPa,膜反洗周期為1h、反洗時間為3min時,膜的中水平均產水量為21t/h,中試系統的日產中水能力達到500t水回收率為80%以上。在進水CODCr60mg/L，BOD55.04mg/L，TN20.1mg/L 的情況下，產水 COD、BOD、TN 能分別達到 44、1.10、4.9[6]。

4 可行提標改造工藝分析論證

4.1 工藝優缺點

上述工藝優缺點見表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處理出水效果穩定，出水水質好，操作運行簡單，其處理出水不僅能穩定達標排放，還可作為回用水加以利用，應優先考慮。兩者雖然運行成本略高，但根據目前賈魯河流域內的污水處理廠運行狀況表明，現有污水處理廠全年僅有3%-8%的運行時間難以達到地方標準，所以增加的提標改造工藝單元運行時以間歇運行為主，經濟和技術上可行。

結語

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

表2 可行提標改造工藝比較表