宋麗紅

(深圳市環(huán)境科學(xué)研究院,廣東深圳518001)

1 引言

2006年5月8日國家環(huán)境保護(hù)總局頒布了關(guān)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)修改單。這不僅體現(xiàn)了國家對改善環(huán)境,保護(hù)水源治理污染的重大決心,同時(shí)體現(xiàn)了國家對城鎮(zhèn)污水處理廠的污水處理提出了更高的要求。目前的污水處理廠,特別是位于長江上游而且是三峽庫區(qū)之上的重慶市污水處理廠能不能達(dá)到修訂后的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求,備受各界關(guān)注。

2 污水廠排放標(biāo)準(zhǔn)修改單的意義

2.1 污水廠排放標(biāo)準(zhǔn)修改單的內(nèi)容

為貫徹《中華人民共和國水污染防治法》,加強(qiáng)對城鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)和運(yùn)行的管理,改善城鎮(zhèn)水環(huán)境質(zhì)量。國家環(huán)境保護(hù)總局于2006年發(fā)布第21號文件關(guān)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)修改單的公告。

在修改單上只是對原4.1.2.2條進(jìn)行修改。修改部分為城鎮(zhèn)污水處理廠出水排入國家和省確定的重點(diǎn)流域及湖泊、水庫等封閉、半封閉水域時(shí),執(zhí)行一級標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn),排入GB3838地表水Ⅲ類功能水域(劃定的飲用水源保護(hù)區(qū)和游泳區(qū)除外)、GB3097海水二類功能水域時(shí),執(zhí)行一級標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)。原《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)4.1.2.2條為城鎮(zhèn)污水處理廠出水排入GB3838地表水Ⅲ類功能水域(劃定的飲用水水源保護(hù)區(qū)和游泳區(qū)除外)、GB3097海水二類功能水域和湖、庫等封閉或半封閉水域時(shí),執(zhí)行一級標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)。修改單指出,原來出水排入湖、庫等封閉或半封閉水域執(zhí)行的是一級標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)的地方,現(xiàn)在要求執(zhí)行一級標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)。見表1。雖然同是一級標(biāo)準(zhǔn),但許多污水處理廠在處理A標(biāo)準(zhǔn)時(shí)仍存在困難。

表1 基本控制項(xiàng)目最高允許排放濃度(日均值) mg·L-1

2.2 污水廠排放標(biāo)準(zhǔn)修改單對重慶市污水處理廠的影響

重慶市地理位置特殊。在三峽大壩修好截流之前,長江上游大部分屬于Ⅲ類水域(有部分支流屬于Ⅱ類水域后者更高),而且不屬于緩流水體。重慶市所有城鎮(zhèn)污水處理廠的出水只要達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)就達(dá)到要求。但是從三峽大壩蓄水開始,長江上游特別是三峽大壩上游就成為緩流水體。重慶市城鎮(zhèn)污水處理廠出水排入的水體是以水庫形式存在的半封閉水域。故重慶市城鎮(zhèn)污水處理廠的出水必須執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)的一級A標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前重慶市城鎮(zhèn)污水處理廠基本上是在2005年之前建成,其設(shè)計(jì)出水指標(biāo)基本上是按照一級標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)以一級標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的污水處理廠是否能夠達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)的出水要求,需要進(jìn)行研究分,重慶市污水處理廠概況見表2。

表2 重慶市污水處理廠概況

3 污水處理廠脫氮理論分析

3.1 生物脫氮原理

污水生物處理過程中氮的轉(zhuǎn)化包括氨化、同化、硝化和反硝化過程,最終污水中以有機(jī)氮、氨氮形式存在的氮被轉(zhuǎn)化為氮?dú)鈴奈鬯忻摮?/p>

3.1.1 生物硝化過程

亞硝酸菌和硝酸菌以無機(jī)化合物碳酸根和碳酸氫根及CO2等為碳源,以氨氮亞硝態(tài)為電子供體,溶解氧為電子受體,使氨氮氧化并合成新細(xì)胞。硝化和細(xì)胞合成的過程可由以下反應(yīng)方程式表示:

3.1.2 反硝化過程

生物反硝化過程式由兼性反硝化異養(yǎng)菌在缺氧條件下利用硝酸根作為電子受體,有機(jī)物作為碳源和電子供體,將硝酸鹽還原成氮?dú)獾纳锘瘜W(xué)過程。以甲醇作碳源為例,其化學(xué)方程式可以表示為:

由此可以發(fā)現(xiàn),在生物硝化過程中,氨氮的氧化只利用無機(jī)碳,并未用到有機(jī)碳(COD),即氨氧化不消耗COD。在反硝化過程,每1g硝態(tài)氮被反硝化,將消耗2.47g甲醇(約合COD為3.7g),即每反硝化1g硝態(tài)氮就需要消耗3.7gCOD。

3.2 污水處理廠脫氮計(jì)算

假設(shè)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)(mg/L):

COD＝300;氨氮＝25;總氮＝40mg

出水均能達(dá)標(biāo)則出水水質(zhì)(mg/L):

COD＝50、氨氮＝5、總氮＝15、SS＝10。

據(jù)重慶市污水處理廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),當(dāng)氨氮要達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn),其在好氧區(qū)充分氧化成硝態(tài)氮時(shí),好氧區(qū)COD去除率一般為55%～70%(取中間值60%計(jì)算)進(jìn)入反硝化區(qū)COD為進(jìn)水的40%,反硝化可用COD量為300×40%-50＝70mg·L-1。

被反硝化的硝態(tài)氮為70÷3.7＝18.91mg·L-1,

出水總氮為40-18.9＝21.1mg·L-1＞15mg·L-1,

總氮去除量計(jì)算式:(COD×0.4-50)÷3.7＝0.108COD-13.514。

可見,總氮去除量與COD呈線性關(guān)系,要去除總氮,必須要一定量的COD,總氮去除量越大,所需COD也越多。

3.3 重慶市污水處理廠出水總氮核算

以所列6個(gè)重慶市城鎮(zhèn)污水處理廠為例,對其出水總氮進(jìn)行核算。唐家橋污水處理廠總氮去除量為(363×0.4-38)÷3.7＝28;出水總氮為 86-28＝58。

北碚污水處理廠總氮去除量為(158×0.4-35)÷3.7＝7.62mg·L-1;出水總氮為 52-7.62＝44.38mg·L-1。

長壽排水公司總氮去除量為(209×0.4-40)÷3.7＝11.78mg·L-1;出水總氮為33-11.78＝21.22mg·L-1。

豐都排水有限公司總氮去除量為(178×0.4-28)÷3.7＝11.67mg·L-1;出水總氮為 30-11.67＝18.33mg·L-1。

奉節(jié)口前污水處理廠總氮去除量為(310×0.4-39)÷3.7＝23mg·L-1;出水總氮為71-23＝48mg·L-1。

江津幾江污水處理廠總氮去除量為(200×0.4-32)÷3.7＝13mg·L-1;出水總氮為34-13＝21mg·L-1。

4 結(jié)語

在實(shí)際生活污水C/N越來越低的情況下,污水處理廠怎樣充分利用碳源取得良好脫氮效果,是目前許多污水處理廠面臨的難題。理論計(jì)算和實(shí)際所測的出水總氮大部分都未能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),總氮的去除需要一定的碳源(COD)為輔助。碳源不足,脫氮效果一般不會(huì)很好。理論計(jì)算中總氮的去除量,55%～70%的COD出去率為經(jīng)驗(yàn)數(shù)值,與實(shí)際數(shù)據(jù)有出入。而且從計(jì)算中得出的出水總氮均比實(shí)際出水總氮高。表明在重慶各污水處理廠中,好氧區(qū)COD去除率應(yīng)小于 60%?？偟娜コ颗cCOD的去除量有定量關(guān)系,其公式各參數(shù)與污水處理廠處理工藝和操作條件有關(guān)?？衫^續(xù)深入,探討其間定量關(guān)系。

[1]鄧榮森.氧化溝污水處理理論與技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

[2]中國城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會(huì)排水專業(yè)委員會(huì).中國城鎮(zhèn)污水處理廠匯編[R].北京:中國城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會(huì)排水專業(yè)委員會(huì),2006.

[3]制訂者.GB18918-2002,城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2002.

[4]張自杰.排水工程(下冊)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000.