贾鲁河流域污水处理厂提标改造工艺探讨

陈新强

（河南恒安环保科技有限公司 河南郑州 450001）

引言

郑州市位于贾鲁河上游，该河属于淮河流域沙颍河水系颍河支流，是淮河的二级支流。随着中原经济区、郑州航空港综合实验区等国家战略的实施和新环保法的实施，对当地污染治理工作提出了更高要求。根据国家淮河流域治理的相关要求，2014年6月18日河南省环境保护厅、河南省质量技术监督局发布了《河南省地方标准—贾鲁河流域水污染物排放标准》（DB41/908-2014），该标准自2014年6月26日实施。

1 城市污水处理厂排放标准的变化

按照上述地方标准的相关要求：郑州市区现有公共污水处理系统自2016年7月1日起、其他地区现有公共污水处理系统自2016年1月1日起，水污染物基本控制项目排放限值执行贾鲁河地标表1规定，其与国家标准的异同见表1。

表1 污水处理厂的国家标准和贾鲁河流域地方标准比较

从表1可知，地方标准与一级A标准相比,对COD、氨氮都提出了更为严格的规定。因此，针对贾鲁河流域内的城市公共污水处理系统在原有一级A出水基础上进行提标改造，已成为迫切需要。

2 流域内城镇污水处理厂工艺现状问题分析及改造思路

贾鲁河流域郑州市内现有城镇污水处理厂14个，总规模143.5万吨/天。现有城镇污水处理厂多执行一级A标准，且出水水质波动不大。这些污水处理厂目前多数时段可以达到地标要求，全年约有3%-8%的时段难以满足地方标准要求。

本文针对贾鲁河流域内实行郑州市区限值的污水处理厂从一级A标准提高到地方标准的提标改造工艺进行探讨。本工程进水水质执行一级A标准，从污水可生化性指标考虑，污水中含有较多难降解的有机物质。出水标准要求所选择的工艺对氨氮、难降解的有机物和不溶性COD有一定去除率保证，以降低COD和氨氮指标。

3 提标改造可行工艺探讨

3.1 二级强化处理

近年来，在污水处理厂改造过程中，考虑到工程建设用地紧张的现状，在原有二级生化处理的基础上挖潜，对生化池投加悬浮填料工艺是可行选择之一。

根据对我国太湖流域城镇污水处理厂的调研发现，对于现状已采用A/O、A/A/O及其变形工艺的污水处理厂,当优化运行后,出水TN、NH3-N仍然不能稳定达标或新增池容困难时,通过在生化段好氧区投加填料,将生物膜技术与活性污泥工艺结合,提高系统的硝化3稳定性和反硝化能力。通过投加填料可减小好氧区的容积及增大缺氧区和厌氧区的容积,但不宜在缺氧区和厌氧区投加填料[1]。

3.2 曝气生物滤池

根据进出水水质要求，可在深度处理单元增加曝气生物滤池进一步去除水中部分有机物和氨氮，脱氮滤池中反硝化作用所需要的碳源来自滤池进水[2]，碳源不足时，需要投加少量的碳源来弥补。

曝气生物滤池还可与气水反冲洗滤池、臭氧氧化工艺组合作为地方标准下提标改造的组合工艺。有研究表明，当臭氧投量为10 mg/L、接触时间为4 min时,臭氧预氧化/BAF联合工艺对COD、NH3-N的去除率分别达到58%和90%；使TOC、UV254和色度分别降低了25%、75%和90%。在上述投量和接触时间条件下,臭氧化使TOC/UV254值升高1倍,使可生化溶解性有机碳(BDOC)由原来的0.8～1.1 mg/L提高到2.0～2.7 mg/L。臭氧预氧化使分子质量小于1 k的有机物比例由原来的52.9%升高到72.73%[3]。

3.3 臭氧高级氧化工艺

在水处理中，对于表面活性剂（ABS等）等部分有机物，微生物无法使其分解，而臭氧却很容易氧化分解这些物质[4]。

有研究表明，臭氧投加量在6mg/L时，DOC去除率为15.49%，UV254去除率为36.36%。二级出水中木质素、丹宁酸、腐殖质和各种含有芳香烃和双键或羟基的共轭体系有机物约占DOC的40%～60%,臭氧分子与其分解的羟基自由基可以通过开环或断键等将大分子有机物打碎成小分子有机物,使有机物的芳香性降低或消失。臭氧对UV254的去除正体现了其对此类物质具有较好的降解作用[5]。在臭氧氧化有机物时，其还兼具消毒作用。

3.4 膜法

清华大学以高碑店污水处理厂二级出水为处理对象,建立日产中水500 t的超滤中试试验装置,研究膜法城市污水深度处理中水回用的工艺和操作条件。试验装置连续运行了约2500h,膜性能稳定,产水水质达到生活杂用水标准(CJ.25.1-89)。2500h中试试验结果表明，当跨膜压力为0.3MPa,膜反洗周期为1h、反洗时间为3min时,膜的中水平均产水量为21t/h,中试系统的日产中水能力达到500t水回收率为80%以上。在进水CODCr60mg/L，BOD55.04mg/L，TN20.1mg/L 的情况下，产水 COD、BOD、TN 能分别达到 44、1.10、4.9[6]。

4 可行提标改造工艺分析论证

4.1 工艺优缺点

上述工艺优缺点见表2

4.2 工艺可行性分析

从表2可以看出，二级强化处理、生物强化处理、臭氧高级氧化、膜法等均具有一定的可行性。总体来说，采用臭氧高级氧化和膜技术处理出水效果稳定，出水水质好，操作运行简单，其处理出水不仅能稳定达标排放，还可作为回用水加以利用，应优先考虑。两者虽然运行成本略高，但根据目前贾鲁河流域内的污水处理厂运行状况表明，现有污水处理厂全年仅有3%-8%的运行时间难以达到地方标准，所以增加的提标改造工艺单元运行时以间歇运行为主，经济和技术上可行。

结语

针对即将于2016年7月1日起执行的《河南省贾鲁河流域水污染物排放标准》（DB41/908-2014）郑州市区限值要求，在具体工艺选择上，应根据提标改造项目的实际情况，考虑到项目工程建设用地、工艺灵活可靠性、自身管理水平等主要限制因素，结合上述各工艺特点具体分析，对可行的提标改造工程工艺进行综合比较论证，以确定适合项目的污水处理工艺。

表2 可行提标改造工艺比较表