修订后污水厂排放标准对重庆污水厂达标率的影响

宋丽红

(深圳市环境科学研究院,广东深圳518001)

1 引言

2006年5月8日国家环境保护总局颁布了关于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)修改单。这不仅体现了国家对改善环境,保护水源治理污染的重大决心,同时体现了国家对城镇污水处理厂的污水处理提出了更高的要求。目前的污水处理厂,特别是位于长江上游而且是三峡库区之上的重庆市污水处理厂能不能达到修订后的污染物排放标准的要求,备受各界关注。

2 污水厂排放标准修改单的意义

2.1 污水厂排放标准修改单的内容

为贯彻《中华人民共和国水污染防治法》,加强对城镇污水处理厂建设和运行的管理,改善城镇水环境质量。国家环境保护总局于2006年发布第21号文件关于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)修改单的公告。

在修改单上只是对原4.1.2.2条进行修改。修改部分为城镇污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时,执行一级标准的A标准,排入GB3838地表水Ⅲ类功能水域(划定的饮用水源保护区和游泳区除外)、GB3097海水二类功能水域时,执行一级标准的B标准。原《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)4.1.2.2条为城镇污水处理厂出水排入GB3838地表水Ⅲ类功能水域(划定的饮用水水源保护区和游泳区除外)、GB3097海水二类功能水域和湖、库等封闭或半封闭水域时,执行一级标准的B标准。修改单指出,原来出水排入湖、库等封闭或半封闭水域执行的是一级标准的B标准的地方,现在要求执行一级标准的A标准。见表1。虽然同是一级标准,但许多污水处理厂在处理A标准时仍存在困难。

表1 基本控制项目最高允许排放浓度(日均值) mg·L-1

2.2 污水厂排放标准修改单对重庆市污水处理厂的影响

重庆市地理位置特殊。在三峡大坝修好截流之前,长江上游大部分属于Ⅲ类水域(有部分支流属于Ⅱ类水域后者更高),而且不属于缓流水体。重庆市所有城镇污水处理厂的出水只要达到一级标准的B标准就达到要求。但是从三峡大坝蓄水开始,长江上游特别是三峡大坝上游就成为缓流水体。重庆市城镇污水处理厂出水排入的水体是以水库形式存在的半封闭水域。故重庆市城镇污水处理厂的出水必须执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准。据统计,目前重庆市城镇污水处理厂基本上是在2005年之前建成,其设计出水指标基本上是按照一级标准的B标准进行设计以一级标准的B标准设计的污水处理厂是否能够达到一级标准的A标准的出水要求,需要进行研究分,重庆市污水处理厂概况见表2。

表2 重庆市污水处理厂概况

3 污水处理厂脱氮理论分析

3.1 生物脱氮原理

污水生物处理过程中氮的转化包括氨化、同化、硝化和反硝化过程,最终污水中以有机氮、氨氮形式存在的氮被转化为氮气从污水中脱除。

3.1.1 生物硝化过程

亚硝酸菌和硝酸菌以无机化合物碳酸根和碳酸氢根及CO2等为碳源,以氨氮亚硝态为电子供体,溶解氧为电子受体,使氨氮氧化并合成新细胞。硝化和细胞合成的过程可由以下反应方程式表示:

3.1.2 反硝化过程

生物反硝化过程式由兼性反硝化异养菌在缺氧条件下利用硝酸根作为电子受体,有机物作为碳源和电子供体,将硝酸盐还原成氮气的生物化学过程。以甲醇作碳源为例,其化学方程式可以表示为:

由此可以发现,在生物硝化过程中,氨氮的氧化只利用无机碳,并未用到有机碳(COD),即氨氧化不消耗COD。在反硝化过程,每1g硝态氮被反硝化,将消耗2.47g甲醇(约合COD为3.7g),即每反硝化1g硝态氮就需要消耗3.7gCOD。

3.2 污水处理厂脱氮计算

假设污水处理厂进水水质(mg/L):

COD＝300;氨氮＝25;总氮＝40mg

出水均能达标则出水水质(mg/L):

COD＝50、氨氮＝5、总氮＝15、SS＝10。

据重庆市污水处理厂运行经验,当氨氮要达到出水标准,其在好氧区充分氧化成硝态氮时,好氧区COD去除率一般为55%～70%(取中间值60%计算)进入反硝化区COD为进水的40%,反硝化可用COD量为300×40%-50＝70mg·L-1。

被反硝化的硝态氮为70÷3.7＝18.91mg·L-1,

出水总氮为40-18.9＝21.1mg·L-1＞15mg·L-1,

总氮去除量计算式:(COD×0.4-50)÷3.7＝0.108COD-13.514。

可见,总氮去除量与COD呈线性关系,要去除总氮,必须要一定量的COD,总氮去除量越大,所需COD也越多。

3.3 重庆市污水处理厂出水总氮核算

以所列6个重庆市城镇污水处理厂为例,对其出水总氮进行核算。唐家桥污水处理厂总氮去除量为(363×0.4-38)÷3.7＝28;出水总氮为 86-28＝58。

北碚污水处理厂总氮去除量为(158×0.4-35)÷3.7＝7.62mg·L-1;出水总氮为 52-7.62＝44.38mg·L-1。

长寿排水公司总氮去除量为(209×0.4-40)÷3.7＝11.78mg·L-1;出水总氮为33-11.78＝21.22mg·L-1。

丰都排水有限公司总氮去除量为(178×0.4-28)÷3.7＝11.67mg·L-1;出水总氮为 30-11.67＝18.33mg·L-1。

奉节口前污水处理厂总氮去除量为(310×0.4-39)÷3.7＝23mg·L-1;出水总氮为71-23＝48mg·L-1。

江津几江污水处理厂总氮去除量为(200×0.4-32)÷3.7＝13mg·L-1;出水总氮为34-13＝21mg·L-1。

4 结语

在实际生活污水C/N越来越低的情况下,污水处理厂怎样充分利用碳源取得良好脱氮效果,是目前许多污水处理厂面临的难题。理论计算和实际所测的出水总氮大部分都未能达到排放标准,总氮的去除需要一定的碳源(COD)为辅助。碳源不足,脱氮效果一般不会很好。理论计算中总氮的去除量,55%～70%的COD出去率为经验数值,与实际数据有出入。而且从计算中得出的出水总氮均比实际出水总氮高。表明在重庆各污水处理厂中,好氧区COD去除率应小于 60%。总氮的去除量与COD的去除量有定量关系,其公式各参数与污水处理厂处理工艺和操作条件有关。可继续深入,探讨其间定量关系。

[1]邓荣森.氧化沟污水处理理论与技术[M].北京:化学工业出版社,2006.

[2]中国城镇供水排水协会排水专业委员会.中国城镇污水处理厂汇编[R].北京:中国城镇供水排水协会排水专业委员会,2006.

[3]制订者.GB18918-2002,城镇污水处理厂污染物排放标准[S].北京:中国标准出版社,2002.

[4]张自杰.排水工程(下册)[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.