程鵬 周克釗 朱敏 靳云輝

(中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院，四川成都 610081)

0 引言

通過對深圳市羅芳污水處理廠二級(jí)生物出水的臭氧脫色滅菌試驗(yàn)，分析臭氧消毒脫色工藝的適應(yīng)參數(shù)，運(yùn)行成本以及在大型污水廠的二級(jí)生物出水的大型化推廣利用價(jià)值。

1 試驗(yàn)過程

1．1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)名稱:深圳市羅芳污水處理廠二級(jí)生物處理出水臭氧脫色滅菌中試。

試驗(yàn)時(shí)間:2008年4月1日～6月30日。

試驗(yàn)地點(diǎn):深圳市羅芳污水處理廠。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笕缦?

1)檢測臭氧消毒工藝的脫色滅菌效果;

2)檢測臭氧消毒工藝的適用工藝參數(shù)，包括臭氧投加量、接觸時(shí)間、出水臭氧含量;

3)臭氧消毒工藝的運(yùn)行成本，包括耗電量、氧氣用量;

4)臭氧消毒工藝的推廣價(jià)值，包括自動(dòng)化程度、工作性能、占地面積。

1．2 試驗(yàn)設(shè)備及器材

臭氧滅菌、脫色工藝流程見圖1。

圖1 臭氧滅菌脫色工藝流程

試驗(yàn)裝置包括120 g/h的臭氧發(fā)生器1套、氧氣15瓶、20 m3/h氣液混合泵(提升泵功率為2．2 kW)1臺(tái)、格柵1個(gè)、3 m3/h～30 m3/h進(jìn)水流量計(jì)1個(gè)、20 m3/h雙級(jí)高效管道混合器1臺(tái)、2．2 m3高級(jí)氧化反應(yīng)罐2件、臭氧尾氣破壞器 1 臺(tái) (功率0．2 kW/h)、臭氧量檢測設(shè)備1套、水中臭氧含量測試儀1套，溶氧儀1臺(tái)。

1．3 試驗(yàn)內(nèi)容

1)臭氧脫色、滅菌試驗(yàn)重復(fù)5次;

2)每次試驗(yàn)的臭氧投加量逐步增加，臭氧發(fā)生器分12個(gè)臭氧發(fā)生單元，3個(gè)為一組，共4組，臭氧投加量通過開啟的臭氧發(fā)生單元的數(shù)量及進(jìn)氣量的多少來控制，每次試驗(yàn)持續(xù)約6 h;

3)每次試驗(yàn)記錄好進(jìn)水流量、耗電量、氧氣用量、臭氧產(chǎn)量及出水臭氧含量;

4)每次實(shí)驗(yàn)的樣品委托水質(zhì)檢測部門檢測;

5)試驗(yàn)部接觸時(shí)間為15 min，接觸有效容積為4．4 m3，進(jìn)水流量控制在17．6 m3左右。

1．4 操作步驟

1)第0組試驗(yàn)。

開啟進(jìn)水泵，流量控制在17．6 m3左右，不開啟臭氧發(fā)生器，穩(wěn)定運(yùn)行1 h(即臭氧高級(jí)氧化反應(yīng)器換水4次)后，取出水樣，作為0組臭氧試驗(yàn)出水水樣，同時(shí)記錄好進(jìn)水流量、耗電量、氧氣用量、臭氧產(chǎn)量及出水臭氧含量。

2)第1組試驗(yàn)。

開啟1組3只臭氧發(fā)生單元，穩(wěn)定運(yùn)行1 h后，取出水樣，作為1組臭氧試驗(yàn)出水水樣，同時(shí)記錄好進(jìn)水流量、耗電量、氧氣用量、臭氧產(chǎn)量及出水臭氧含量。

3)第2組試驗(yàn)。

開啟2組6只臭氧發(fā)生單元，穩(wěn)定運(yùn)行1 h后，取出水樣，作為2組臭氧試驗(yàn)出水水樣，同時(shí)記錄好進(jìn)水流量、耗電量、氧氣用量、臭氧產(chǎn)量及出水臭氧含量。

4)第3組試驗(yàn)。

開3組9只臭氧發(fā)生單元，穩(wěn)定運(yùn)行1 h后，取出水樣，作為3組臭氧試驗(yàn)出水水樣，同時(shí)記錄好進(jìn)水流量、耗電量、氧氣用量、臭氧產(chǎn)量及出水臭氧含量。

開啟4組12只臭氧發(fā)生單元，穩(wěn)定運(yùn)行1 h后，取出水樣，作為4組臭氧試驗(yàn)出水水樣，同時(shí)記錄好進(jìn)水流量、耗電量、氧氣用量、臭氧產(chǎn)量及出水臭氧含量。

6)化驗(yàn)。

臭氧滅菌、脫色試驗(yàn)結(jié)束后，水樣送化驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)糞大腸桿菌和色度必須檢測，其中第一次和第二次實(shí)驗(yàn)抽檢DO、氨氮、COD、臭和味、渾濁度、總磷、總氮，第五次只檢測色度。

1．5 送樣化驗(yàn)項(xiàng)目

每次試驗(yàn)的0只出水、3只出水、6只出水、9只出水、12只出水，共5個(gè)水樣，分別送樣化驗(yàn)以下項(xiàng)目:

1)糞大腸菌群、色度作為必檢項(xiàng)目，10次試驗(yàn)中每次均必須檢測;2)氨氮、COD作為抽檢項(xiàng)目，10次試驗(yàn)中任意檢測3次。

1．6 現(xiàn)場記錄和化驗(yàn)項(xiàng)目

1)每項(xiàng)試驗(yàn)前后的現(xiàn)場記錄項(xiàng)目，包括:進(jìn)水流量;開臭氧管數(shù)量;耗電量;氧氣用量。

2)每項(xiàng)試驗(yàn)前后的現(xiàn)場化驗(yàn)項(xiàng)目，包括:臭氧產(chǎn)量;出水DO;出水臭氧含量。

山東省是中國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的省份之一，2017年，全省實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)總值(GDP)72678.2億元，經(jīng)濟(jì)總量穩(wěn)居全國第3位，山東省是中國的農(nóng)業(yè)大省，農(nóng)業(yè)增加值長期穩(wěn)居全國第一位。適宜的氣候?yàn)閰^(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了優(yōu)越自然條件，糧食作物種植分夏、秋兩季。夏糧主要是冬小麥，秋糧主要是玉米、地瓜、大豆、水稻、谷子、高粱和小雜糧。其中小麥、玉米、地瓜是山東的三大主要糧食作物。經(jīng)濟(jì)作物以棉花、煙葉、花生、蔬菜為主。山東為全國主要水果、蔬菜產(chǎn)地省份之一，煙臺(tái)蘋果、萊陽梨、大澤山葡萄、沾化冬棗、肥城桃、樂陵金絲小棗、棗莊石榴、明水香米、章丘大蔥和壽光蔬菜等全國聞名。沿海及湖區(qū)水產(chǎn)較發(fā)達(dá)，遠(yuǎn)洋漁業(yè)生產(chǎn)亦具相當(dāng)規(guī)模。

2 試驗(yàn)過程與試驗(yàn)數(shù)據(jù)

第一次和第五次臭氧脫色滅菌現(xiàn)場試驗(yàn)的水樣送深圳市水質(zhì)檢測中心化驗(yàn)，第二次～第四次試驗(yàn)的水樣送深圳市排水監(jiān)測站化驗(yàn)，臭氧滅菌脫色試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)，匯總于表1。

表1 臭氧滅菌脫色試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)

3 結(jié)論與討論

3．1 色度去除效果

進(jìn)水色度在3度～25度之間，平均8．5度。臭氧投加量在4 mg/L～5 mg/L時(shí)，出水色度在2度～5度之間，平均3度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于GB 18918-2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和GB/T 18920-2002城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)30度的要求。

臭氧投加量超過5 mg/L后，出水色度的下降不再明顯。

3．2 滅菌效果

進(jìn)水糞大腸菌群在2．4×104個(gè)/L～2．8×106個(gè)/L之間，平均5．1×105個(gè)/L。臭氧投加量在4 mg/L～5 mg/L時(shí)，出水糞大腸菌群在 2個(gè)/L～80個(gè)/L之間，平均 143個(gè)/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于GB 18918-2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)1 000個(gè)/L的要求。

臭氧投加量超過5 mg/L后，出水糞大腸菌群的下降不再明顯。

另外，試驗(yàn)中曾進(jìn)行了總大腸菌群的檢測，處理效果與糞大腸菌群一致，也使臭氧投加量超過5 mg/L后下降不再明顯。

進(jìn)水總大腸菌群在7 000個(gè)/L～1．8×106個(gè)/L之間，平均1．0×106個(gè)/L。臭氧投加量在4 mg/L～5 mg/L時(shí)，出水總大腸菌群1 100個(gè)/L。

3．3 其他污染物去除效果

臭氧處理對其他污染物的去除效果，臭氧處理對于渾濁度、懸浮物、CODCr和BOD5具有一定去除效果，但可能主要原因是處理過程中的沉淀作用，而非臭氧氧化的效果。

臭氧處理對于氨氮、鐵和錳具有較明顯的去除效果。

臭氧處理對于總磷、總氮和陰離子洗滌劑無明顯的去除效果。

3．4 耗電量、運(yùn)行成本、占地面積和自動(dòng)化控制

用臭氧進(jìn)行深度水處理時(shí)，臭氧投加量在3 g/m3時(shí)，其氧氣用量為900 L，耗電量為790 W。

本系統(tǒng)主要運(yùn)行成本為電費(fèi)，臭氧投加量在3 g/m3時(shí)，每立方米的運(yùn)行成本:

總電費(fèi) =總用電量 ×1元/度 =(2．2+0．2+0．9)×1=3．3 元。

則:

運(yùn)行成本=總電費(fèi)÷處理水量;

運(yùn)行成本 =3．3 ÷17．6=0．19 元/m3。

式中:1)處理水量17．6 m3/h;2)電費(fèi)以1元/度計(jì)。

說明:如果處理水無需提升的話，則運(yùn)行費(fèi)用為0．06元/m3。

整個(gè)系統(tǒng)占地面積約15 m2，即每立方米處理水的占地面積為0．85 m2，本系統(tǒng)工藝可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化控制，24 h運(yùn)行，無需專人看守。

4 結(jié)語

1)經(jīng)臭氧處理后的出水，其出水色度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于GB 18918-2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)和GB/T 18920-2002城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)的要求。

2)經(jīng)臭氧處理后的出水，其出水糞大腸菌群遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于GB 18918-2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3)臭氧處理對于氨氮、鐵和錳具有較明顯的去除效果。

4)臭氧投加量在4 mg/L～5 mg/L時(shí)，處理效果最佳。

5)本工藝簡單，安裝方便，運(yùn)行穩(wěn)定，臭氧利用率高，占地面 積少，適于大規(guī)模應(yīng)用。