次氯酸钠投加方式对污水处理消毒及氨氮去除的影响

2020-05-18吴飞

生物化工 2020年2期

吴飞

（南京高科水务有限公司，江苏南京 210038）

为保护收纳自然水体，控制污水中病原微生物，多数城镇污水处理厂执行的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）将粪大肠菌群数作为病原微生物指标对排水加以管控。目前城镇污水处理主要采取紫外线、次氯酸钠、二氧化氯和臭氧方式对尾水消毒[1-2]。次氯酸钠消毒因具有管理简单和效果稳定等优势而被应用广泛[3-4]，按不同方式投加次氯酸钠，不仅直接影响消毒效率也会对污水处理稳定性产生间接影响[5]。因此，以南京市一污水处理厂为对象，考察不同次氯酸钠投加点位、投加量对消毒及NH4+-N去除效果的影响，为污水的安全处理提供理论依据

1 材料与方法

1.1 进水水质

进水主要指标（当地园区接管标准）：COD值121.4～197.3 mg/L（≤ 500 mg/L），NH4+-N 值 7.28～16.12 mg/L（≤ 35 mg/L），pH 值 6.22～8.68（6～9）。试验污水处理厂服务范围内主要是生物医药、电子制造类企业，没有居民住宅小区。园区接管标准是基于《污水综合排放标准》（GB8978-1996）三级标准制定，对企业排水按粪大肠菌群数≤5000个/L要求，但污水处理厂实际进水中不可避免混入部分市政用水，进水粪大肠菌群数约在106个/L。试验用次氯酸钠符合《次氯酸钠》（GB19106-2013）要求，外观呈现浅黄色透明状，其中有效氯≥10%，游离碱为0.1%～1%。

1.2 工艺流程

该污水处理厂设计处理能力4×104m3/d，出水执行一级A标准。工艺流程如图1所示。预处理段包括粗、细格栅和曝气沉砂池；二级生物处理包括AAO+二沉池；三级处理包括高效沉淀池+滤布滤池+次氯酸钠消毒工艺。试验在工艺中设置3个不同次氯酸钠投加点位：A点位，即二沉池出水段；B点位，即高效沉淀池出水段；C点位，即滤布滤池出水段。均利用管道和构筑物混合作接触消毒用。

1.3 试验设计

依次在A、B、C 3个点位由低到高按0.6 mg/L、0.9 mg/L、1.2 mg/L投加量（有效氯计）依次投加次氯酸钠，分析出水粪大肠菌群数和NH4+-N变化情况。

1.4 检测方法

水银温度计测定水温；重铬酸钾法测定COD，重铬酸钾药品为优级纯；纳氏试剂分光光度法测定NH4+-N，配置纳氏试剂的碘化钾、碘化汞药品为优级纯，氢氧化钠药品为分析纯；PB-21型pH计测定pH；多管发酵法测定粪大肠菌群数；便携式余氯仪测定余氯。

2 试验结果及经济效益分析

2.1 试验结果分析

2.1.1 A点位投加

试验期间水温22～26 ℃，处理量约3.6×104m3/d，工艺运行平稳，生化好氧段溶氧控制在2～4 mg/L、混合液悬浮固体浓度（MLSS）约3.5 g/L、高效沉淀池投药比例固定不变。按污水实际处理量核算A、B、C这3个投药点位消毒接触时间，分别为2 h、0.36 h和0.21 h。

A点位在0.6 mg/L投加量时，出水粪大肠菌群数在250个/L以内；提高到0.9 mg/L时，出水粪大肠菌群数基本未检出，但在试验9 d后，出现了出水NH4+-N异常升高情况，提高到1.2 mg/L，出水NH4+-N持续上升接近一级A标准，水质变化详见图2。紧急暂停投加，采取加大曝气强度延长停留时间等强化运行手段恢复工艺运行。总结查找原因：（1）较高的消毒接触时间消毒效果较好；（2）NH4+-N异常升高应与利用高效沉淀池作为接触消毒池有关，高效沉淀池每日有大量剩余污泥排入储泥池进行污泥脱水，一方面容积有限的储泥池会有含次氯酸钠的上清液回流进入生化系统，另一方面污泥脱水后混有次氯酸钠清液也会回流到生化系统，一段时间后硝化反应受到抑制。综上所述，A点位投加次氯酸钠接触消毒时间最长，易控制出水粪大肠菌群数，但抑制了工艺去除NH4+-N。

图1 污水处理工艺流程图

图2 二沉池出水段投加次氯酸钠出水水质变化

2.1.1 B点位投加

在生化段恢复正常运行后，在B点位继续试验。在0.6 mg/L投加量时，出水粪大肠菌群数约在450个/L；提高到0.9 mg/L，出水粪大肠菌群数逐渐未检出，但在试验15 d后又出现类似A点位运行出水NH4+-N异常的情况，水质变化详见图3。暂停投药，采取强化措施。分析原因：（1）接触消毒时间由2.0 h左右降至0.3 h后，消毒效率相对下降，但在0.9 mg/L投药时消毒效果仍较好；（2）虽没有高效沉淀池污水回流影响，但滤布滤池每隔2～4 h反冲洗后含次氯酸钠排水仍会回流到生化系统，相较A点位该股污水的量较小，在15 d后NH4+-N才出现异常情况。综上所述，B点位投加次氯酸钠消毒也会影响出水NH4+-N稳定达标。

2.1.1 C点位投加

在生化系统重新恢复运行正常后，考察后续没有污水回流的C点位投加次氯酸钠出水水质变化情况。在0.6 mg/L投加量时，出水粪大肠菌群数约在700个/L；提高到0.9 mg/L，出水粪大肠菌群数控制在100个/L以内；提高到1.2 mg/L，出水粪大肠菌群数未检出，水质变化详见图4。该投加点位运行下，出水NH4+-N未见明显异常，持续稳定达到一级A标准。综上所述，C点位投加次氯酸钠消毒对NH4+-N去除没有影响，出水粪大肠菌群数可持续稳定达到一级A标准。

图3 高效沉淀池出水投加次氯酸钠出水水质变化

图4 滤布滤池出水投加次氯酸钠出水水质变化

试验记录不同次氯酸钠投加方式下出水余氯数据，不同点位投加出水余氯相差不大，均不超过0.3 mg/L，携带该余氯量的出水排入自然水体，对自然水体影响较小。

2.2 经济效益分析

经济效益分析主要考察在出水水质指标没有影响前提下，出水粪大肠菌群数能够稳定达到一级A标准时次氯酸钠溶液的投加费用。主要包括动力费和药剂费。经核算，试验用次氯酸钠有效氯≥10%，约1000元/吨，按投药量1 mg/L（有效氯），计算得每吨污水处理成本约0.01元，次氯酸钠消毒费用占全部污水处理费用的比例较小。