城镇污水处理厂排放标准由一级A提标至地表水Ⅳ类水工艺研究

吴军

摘 要：许昌市屯南污水处理厂二期工程提标改造项目，需要将出水排放标准由一级A提标至地表水Ⅳ类水（主要指标）。现场通过做中式试验，初步验证采用“超滤膜过滤+臭氧催化氧化”工艺可将排放标准由一级A提标至地表水Ⅳ类水（主要指标）。为确保氨氮稳定达标排放，设计采用“强化生物处理+超滤膜过滤+臭氧催化氧化”工艺。该项目投产调试运行后，出水主要指标可稳定达到地表水Ⅳ类水标准。

关键词：超滤膜过滤;臭氧氧化;一级A;地表水Ⅳ类水

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）22-0148-03

Study on Class IV Water Technology from Level A to Surface Water

for Discharge Standard of Urban Sewage Treatment Plant

WU Jun

Abstract： The second phase project of the Tunnan Wastewater Treatment Plant in Xuchang City need to upgrade the water discharge standard from grade A to grade Ⅳ（main pollutants）. Through field tests， it is preliminarily verified that the discharge standard can be upgraded by using the technology of "ultrafiltration + ozonation contact reactor". In order to ensure the stable discharge of ammonia-nitrogen， the process of "enhanced biological treatment + ultrafiltration + ozonation contact reactor" was designed. After the projectoperated， the main pollutantsdischarge standardcan reach the grade Ⅳ.

Keywords： ultrafiltration membrane filtration;ozone oxidation;grade A;surface water category IV

1 研究背景

随着国家对生态环境保护的日趋重视，各省市逐步提高入河排放标准，许昌市环保部门要求本市各污水处理厂出水排放标准主要指标达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中的Ⅳ类水体标准（主要指标指COD、BOD、氨氮），其余指标执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）。

许昌市屯南污水处理厂一期项目采用人工湿地工艺，将一期项目出水排放标准由一级A提标至地表水Ⅳ类水（主要指标）。由于厂区规划用地有限，二期项目没有足够用地新建人工湿地，需要寻找用地指标少的处理工艺[1]。

经考察学习北京高碑店、小红门等污水处理厂的处理工艺，结合许昌市屯南污水处理厂水质情况，初步选用“超滤膜过滤+臭氧催化氧化”工艺，在现场做中式试验，初步验证出水主要指标可达到地表水Ⅳ类水标准。考虑到冬季氨氮处理效果有可能不好的情况，许昌市屯南污水处理厂二期工程提标改造项目设计采用“强化生物处理+超滤膜过滤+臭氧催化氧化”工艺。项目投产后，经调试试运行，出水主要指标可稳定达到地表水Ⅳ类水标准。2019年7月27日通过竣工环保验收。

2 试验过程

2.1 试验目的及进出水指标要求

試验目的：①通过试验初步验证“超滤膜过滤+臭氧催化氧化”工艺处理水是否能达到表1的出水要求;②通过试验确定“超滤膜过滤+臭氧催化氧化”处理污水的最佳条件，为施工图设计提供参考。

2.2 试验原理及方法

试验原理：通过超滤膜的细微孔径对水进行“筛分”，可拦截大分子有机物和SS，从而降低出水中的各种污染物。

试验方法：臭氧催化氧化主要是通过臭氧的强氧化性对水中的污染物进行氧化、裂解，进一步降低出水中的各种污染物[2]。

2.3 试验设备

水泵2台（流量5m3/h），小型超滤膜设备1台（产水量5m3/h），氧化塔1座（6 000mm×600mm，容积约为1.5m3），50g空气源臭氧发生器1台（臭氧浓度：50mg/L，流量：1 000L/h）及配套设备，浮子流量计2套（量程0～5m3/h）。

2.4 设备安装

紫外消毒池出水经水泵提升，由浮子流量计计量流量后进入超滤膜设备过滤，过滤后的出水由浮子流量计计量流量后流至氧化塔，在氧化塔中与臭氧充分氧化反应后排至紫外消毒池出水口，并取样检测。

2.5 静态验证试验

2.5.1 静态验证试验方法。①开启水泵提升紫外消毒池出水，调节阀门，控制水量，经超滤膜设备过滤后进入氧化塔，将氧化塔装满水，将臭氧发生器产量恒定在10L/min;②启动臭氧发生器后开始计时，在20、40、60min和80min时间点取样;③检测各个水样的COD、NH3-N等。

2.5.2 静态验证试验数据及分析。根据连续9d的试验，通过“超滤膜过滤+臭氧催化氧化”后，COD数据在臭氧氧化40～60min时基本达到30mg/L以下。可见，该工艺对去除COD具有一定作用。试验数据见表2。

超滤膜过滤对氨氮有一定降解效果，臭氧催化氧化对氨氮基本无降解效果。经计算，臭氧氧化40min时，臭氧投加量为13.3mg/L，臭氧氧化60min时，臭氧投加量为20mg/L。试验数据见表3。

2.6 动态验证试验

2.6.1 动态验证试验方法。①根据氧化塔容积1.5m3，调节超滤膜设备产水量，调节氧化塔进水流量，控制进水停留时间;②开启臭氧发生器，调节臭氧发生器产量，将臭氧发生器产量恒定在10L/min;③开机2h后开始取样，在2、3、4h和5h时间点取样;④检测各个水样的COD、NH3-N等。

2.6.2 动态验证试验数据及分析。动态验证的试验数据见表4至表7。

由表4至表7动态验证试验数据可知，该工艺对COD具有一定的降解效果，可以达到30mg/L以下。超滤膜过滤对氨氮有一定降解效果，臭氧催化氧化对氨氮基本无降解效果。经计算，臭氧氧化40min时，臭氧投加量为13.3mg/L，臭氧氧化60min时，臭氧投加量为20mg/L。

3 施工图设计

由验证试验可知，针对许昌市屯南污水处理厂的水质情况，该工艺对COD有降解效果，对氨氮基本无降解效果，为确保氨氮出水达标，需要加强二期项目生化处理工艺的氨氮去除效果。

许昌市屯南污水处理厂二期项目采用多段A/O工艺，该工艺对该厂进水中的COD、氨氮、TN去除效果良好，适用性强，通过提高污泥浓度，更换磁悬浮风机，增加曝气量，强化反硝化效果，确保出水氨氮达标排放。设计确定采用“强化生物处理+超滤膜过滤+臭氧催化氧化”工艺。

4 投產调试试运行情况

经投产调试试运行，部分取样检测数据如表8和表9所示。

由表8和表9动态验证试验数据可知，设计采用“强化生物处理+超滤膜过滤+臭氧催化氧化”工艺，在实际运行中，要求的主要排放指标可稳定达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中的Ⅳ类水体标准。

5 结论

①通过做静态试验可知，臭氧投加量在13.3～20mg/L时，COD可基本达到地表水Ⅳ类水体标准。

②通过做动态试验，停留时间在40～60min，臭氧投加量在13.3～20mg/L时，COD可基本达到地表水Ⅳ类水体标准。

③通过投产调试试运行，主要指标出水水质可以稳定达到地表水Ⅳ类水体标准。去除总磷、总氮等，需要加强前段二级处理、三级处理工艺的运行。

④采用臭氧催化氧化工艺，对出水色度具有比较好的去除作用。针对许昌市屯南污水处理厂的水质情况，设计采用“强化生物处理+超滤膜过滤+臭氧催化氧化”工艺，可将排放标准由一级A提标至地表水Ⅳ类水（主要指标）。

参考文献：

[1]上海市政工程设计研究院.给水排水设计手册：第3册[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[2]严煦世，范瑾初.给水工程[M].4版.北京：中国建筑工业出版社，1999.