河道斷面氨氮去除及水質(zhì)提升處理工藝技術(shù)應(yīng)用

文_何結(jié) 黃德峰 吳紅斌

1 上海博丹環(huán)境工程技術(shù)股份有限公司 2 溫州市生態(tài)環(huán)境促進中心

國務(wù)院頒布的《水污染防治行動計劃》提出“到2020年，地級及以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以內(nèi)，到2030年，城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除”的控制性目標。城市黑臭水體整治已經(jīng)成為地方各級人民政府改善城市人居環(huán)境工作的重要內(nèi)容。

目前黑臭水體治理的方法很多，大多是將生活污水的處理方法應(yīng)用于河道處理，同時在消除黑臭后對河道實施生態(tài)修復(fù)手段，恢復(fù)及提高河道自凈能力，維持河道生態(tài)平衡。

本項目為應(yīng)急處理項目，旨在河道周邊截污納管未完全的工況下，通過應(yīng)急處理設(shè)備，保障河道斷面穩(wěn)定達標。

1 項目概況

本項目選取城南河西支的一條上游河流的雨山西路至回春橋段，本段河道長度約500m，平均河道寬度3m。

本實驗段主要收納水體為上游的溪水及河道附近生活區(qū)排放的生活污水，針對水體中的氨氮指標采取快速有效的治理方法將河道水體的氨氮指標降低40%以上，并在條件允許的情況下，進一步提高氨氮的去除效果。

降水少和上游各類原因會造成最小流量小于500m3/d，而降雨充沛時，流量可能達20000m3/d以上，且?guī)氪罅磕嗌场?/p>

根據(jù)現(xiàn)場取樣檢測結(jié)果，確定裝置處理規(guī)模：1000～3000m3/d。河水經(jīng)處理后氨氮指標降低40%以上，且設(shè)備出水氨氮≤2mg/L。

2 工藝介紹

2.1 實驗裝置工藝選擇

目前，國內(nèi)外城市黑臭水體整治技術(shù)主要有人工曝氣、底泥疏浚、化學(xué)沉淀和生態(tài)修復(fù)等。磁分離技術(shù)以強磁吸附取代普通重力沉降，大大提高污染物去除效率，縮短水力停留時間，逐漸在黑臭水體治理方面得到應(yīng)用；但單一磁分離技術(shù)對可溶性污染物去除效果不穩(wěn)定，曝氣生物濾池能形成獨立除碳、硝化、反硝化單元，有效去除水中有機物和氨氮； 2種工藝組合能充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，提高系統(tǒng)污染物去除率，改善水質(zhì)。同時有研究表明，沸石處理20～30mg/L的中低濃度含氨氮水體時，經(jīng)濟性較好，而處理高濃度氨氮水體時，運行成本比生物法、沉淀法等要高。

結(jié)合目前已完成的類似項目和對現(xiàn)場情況的分析。本項目河道主要起行洪功能，常規(guī)的河道內(nèi)原位處理處置工藝并不適用于本河道，且本實驗項目周期短、工期緊，綜合考慮確定沸石氨吸附處理工藝和氨氧化工程菌曝氣濾池工藝。

本實驗旨在通過以上兩套工藝流程的對比實驗，確定后期類似工況下河道水處理設(shè)備主要工藝選用及設(shè)計參數(shù)的確定。

2.2 實驗裝置工藝說明

2.2.1 沸石氨吸附處理工藝

跌水壩上游河水經(jīng)提升泵至河水預(yù)處理過濾裝置，各類懸浮物在此去除，以防止堵塞后續(xù)處理裝置；過濾裝置出水進入沸石氨吸附罐，在專用吸附劑的作用下，水中的氨氮轉(zhuǎn)移至吸附劑表面。河水經(jīng)過吸附處理后氨氮濃度大幅度降低排入跌水壩下游的河道中，隨著河水的推流，氨氮濃度較低的水體不斷向下游擴散，最終達到降低城南河主河道氨氮濃度的目的。

裝置內(nèi)吸附飽和的填料，在再生劑的作用下，吸附在填料表面的高濃度氨氮轉(zhuǎn)移至再生液中，再生液濃度大幅度上升，吸附劑重新具有吸附容量，進入下一周期的吸附操作。

含有高濃度氨氮的再生劑，在強氧化劑的作用下，氨氮被分解為氮氣，排入大氣中。再生液在補充適量的藥劑后，再次重復(fù)使用。

2.2.2 氨氧化工程菌曝氣濾池工藝

經(jīng)提升過濾處理后的河水進入氨氧化工程菌曝氣濾池，在單獨培養(yǎng)馴化的工程菌和高氧條件下，固定于載體的工程菌將水中的氨氮直接氧化為硝酸鹽類物質(zhì)，以此達到降低氨氮濃度的目的。經(jīng)過曝氣濾池處理后的河水，排入跌水壩下游河道，不斷地對下游河水中的氨氮進行稀釋。

由于本項目具有實驗性質(zhì)，在實施過程中，將對2種處理工藝進行綜合比較，力求通過項目的實施，取得各類綜合實驗數(shù)據(jù)，為后續(xù)的大規(guī)模工程應(yīng)用提供設(shè)計依據(jù)。

3 運行數(shù)據(jù)分析

2019年4月13日～5月12日運行期間，本項目沸石氨吸附處理工藝對氨氮的平均處理效率為96.62%，氨氧化工程菌曝氣濾池工藝對氨氮的平均處理效率為91.34%。運行期間，氨吸附處理工藝出口氨氮的最大日均濃度值為0.55mg/L，氨氧化工程菌曝氣濾池工藝出口氨氮的最大日均濃度值為1.96mg/L（4月16日出水數(shù)值），沸石氨吸附處理工藝運行結(jié)果符合設(shè)計要求，氨氧化工程菌曝氣濾池工藝運行結(jié)果有一組符合設(shè)計要求。分析由于系統(tǒng)初運行，且前兩日天進水氨氮值較高（12.37mg/L），對濾池內(nèi)菌種造成沖擊。所有監(jiān)測結(jié)果均符合設(shè)計要求。

4 結(jié)論及原因

本次實驗曝氣生物濾池經(jīng)調(diào)試后，在設(shè)計平均濾速為2.17m/h，氨氮負荷為0.3kg/m3·d，空床水力停留時間為1.2h的工況下，出水水質(zhì)穩(wěn)定達標。該設(shè)計參數(shù)滿足《曝氣生物濾池工程技術(shù)規(guī)程》（CECS265:2009）設(shè)計規(guī)范中“精處理曝氣生物濾池”的硝化負荷范圍下限值，濾速及空床水力停留時間均大于規(guī)范值。

分析原因：王舜和等認為，曝氣生物濾池（BAF）屬于活性污泥法和濾池的結(jié)合，因此負荷和濾速都是其重要的設(shè)計參數(shù)，在設(shè)計中應(yīng)盡可能同時滿足兩參數(shù)的要求，結(jié)合本次實驗分析，在曝氣生物濾池設(shè)計中，空床水力停留時間也是BAF設(shè)計的重要參數(shù)之一，由于河道水本身污染物負荷較低，應(yīng)適當延長空床水力停留時間，設(shè)計時應(yīng)同時滿足負荷、濾速、空床水力停留時間三個設(shè)計參數(shù)。

5 分析與展望

汪勝等人進行的中試實驗結(jié)果表明:利用生物沸石作為濾料去除污染水源水中的氨氮、亞硝酸鹽氮、CODmn、濁度、色度、鐵和錳等在技術(shù)上是可行的。本次中試現(xiàn)場實驗期間驗證了沸石氨吸附工藝對河道低濃度氨氮的去除有較高的去除效果。但就綜合性能與運行成本來看，推薦使用曝氣生物濾池作為河道斷面氨氮水質(zhì)達標的處理工藝。

沸石吸附再生需要用到的氯化鈉與強氧化劑，有殘留入河的風(fēng)險，實際運用中需注意避免。

曝氣生物濾池在冬季運行時，處理效率因為氣溫等原因，效果會有影響，在實際工程應(yīng)用中可結(jié)合沸石吸附工藝協(xié)同使用。

目前采用“截污控源+內(nèi)源治理+生態(tài)修復(fù)”，多管齊下改善河道水質(zhì)，恢復(fù)水體生態(tài)系統(tǒng)的治理思路得到共識，但難免存在由于老城區(qū)規(guī)劃不完善、改造難度大、周期長等問題，可采用污水處理工藝設(shè)備進行體外處理，將受污染的水體經(jīng)過處理設(shè)施達標后回灌河道，作為清潔水水源，且設(shè)計時可考慮在河道下游取水處理，達標后回灌至河道上游，使水體流動起來，真正做到“問渠哪得清如許，唯有源頭清水來”。