文_何結(jié) 黃德峰 吳紅斌

1 上海博丹環(huán)境工程技術(shù)股份有限公司 2 溫州市生態(tài)環(huán)境促進(jìn)中心

國(guó)務(wù)院頒布的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》提出“到2020年，地級(jí)及以上城市建成區(qū)黑臭水體均控制在10%以?xún)?nèi)，到2030年，城市建成區(qū)黑臭水體總體得到消除”的控制性目標(biāo)。城市黑臭水體整治已經(jīng)成為地方各級(jí)人民政府改善城市人居環(huán)境工作的重要內(nèi)容。

目前黑臭水體治理的方法很多，大多是將生活污水的處理方法應(yīng)用于河道處理，同時(shí)在消除黑臭后對(duì)河道實(shí)施生態(tài)修復(fù)手段，恢復(fù)及提高河道自?xún)裟芰?，維持河道生態(tài)平衡。

本項(xiàng)目為應(yīng)急處理項(xiàng)目，旨在河道周邊截污納管未完全的工況下，通過(guò)應(yīng)急處理設(shè)備，保障河道斷面穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目選取城南河西支的一條上游河流的雨山西路至回春橋段，本段河道長(zhǎng)度約500m，平均河道寬度3m。

本實(shí)驗(yàn)段主要收納水體為上游的溪水及河道附近生活區(qū)排放的生活污水，針對(duì)水體中的氨氮指標(biāo)采取快速有效的治理方法將河道水體的氨氮指標(biāo)降低40%以上，并在條件允許的情況下，進(jìn)一步提高氨氮的去除效果。

降水少和上游各類(lèi)原因會(huì)造成最小流量小于500m3/d，而降雨充沛時(shí)，流量可能達(dá)20000m3/d以上，且?guī)氪罅磕嗌场?/p>

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)取樣檢測(cè)結(jié)果，確定裝置處理規(guī)模：1000～3000m3/d。河水經(jīng)處理后氨氮指標(biāo)降低40%以上，且設(shè)備出水氨氮≤2mg/L。

2 工藝介紹

2.1 實(shí)驗(yàn)裝置工藝選擇

目前，國(guó)內(nèi)外城市黑臭水體整治技術(shù)主要有人工曝氣、底泥疏浚、化學(xué)沉淀和生態(tài)修復(fù)等。磁分離技術(shù)以強(qiáng)磁吸附取代普通重力沉降，大大提高污染物去除效率，縮短水力停留時(shí)間，逐漸在黑臭水體治理方面得到應(yīng)用；但單一磁分離技術(shù)對(duì)可溶性污染物去除效果不穩(wěn)定，曝氣生物濾池能形成獨(dú)立除碳、硝化、反硝化單元，有效去除水中有機(jī)物和氨氮； 2種工藝組合能充分發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì)，提高系統(tǒng)污染物去除率，改善水質(zhì)。同時(shí)有研究表明，沸石處理20～30mg/L的中低濃度含氨氮水體時(shí)，經(jīng)濟(jì)性較好，而處理高濃度氨氮水體時(shí)，運(yùn)行成本比生物法、沉淀法等要高。

結(jié)合目前已完成的類(lèi)似項(xiàng)目和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的分析。本項(xiàng)目河道主要起行洪功能，常規(guī)的河道內(nèi)原位處理處置工藝并不適用于本河道，且本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目周期短、工期緊，綜合考慮確定沸石氨吸附處理工藝和氨氧化工程菌曝氣濾池工藝。

本實(shí)驗(yàn)旨在通過(guò)以上兩套工藝流程的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，確定后期類(lèi)似工況下河道水處理設(shè)備主要工藝選用及設(shè)計(jì)參數(shù)的確定。

2.2 實(shí)驗(yàn)裝置工藝說(shuō)明

2.2.1 沸石氨吸附處理工藝

跌水壩上游河水經(jīng)提升泵至河水預(yù)處理過(guò)濾裝置，各類(lèi)懸浮物在此去除，以防止堵塞后續(xù)處理裝置；過(guò)濾裝置出水進(jìn)入沸石氨吸附罐，在專(zhuān)用吸附劑的作用下，水中的氨氮轉(zhuǎn)移至吸附劑表面。河水經(jīng)過(guò)吸附處理后氨氮濃度大幅度降低排入跌水壩下游的河道中，隨著河水的推流，氨氮濃度較低的水體不斷向下游擴(kuò)散，最終達(dá)到降低城南河主河道氨氮濃度的目的。

裝置內(nèi)吸附飽和的填料，在再生劑的作用下，吸附在填料表面的高濃度氨氮轉(zhuǎn)移至再生液中，再生液濃度大幅度上升，吸附劑重新具有吸附容量，進(jìn)入下一周期的吸附操作。

含有高濃度氨氮的再生劑，在強(qiáng)氧化劑的作用下，氨氮被分解為氮?dú)?，排入大氣中。再生液在補(bǔ)充適量的藥劑后，再次重復(fù)使用。

2.2.2 氨氧化工程菌曝氣濾池工藝

經(jīng)提升過(guò)濾處理后的河水進(jìn)入氨氧化工程菌曝氣濾池，在單獨(dú)培養(yǎng)馴化的工程菌和高氧條件下，固定于載體的工程菌將水中的氨氮直接氧化為硝酸鹽類(lèi)物質(zhì)，以此達(dá)到降低氨氮濃度的目的。經(jīng)過(guò)曝氣濾池處理后的河水，排入跌水壩下游河道，不斷地對(duì)下游河水中的氨氮進(jìn)行稀釋。

由于本項(xiàng)目具有實(shí)驗(yàn)性質(zhì)，在實(shí)施過(guò)程中，將對(duì)2種處理工藝進(jìn)行綜合比較，力求通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施，取得各類(lèi)綜合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為后續(xù)的大規(guī)模工程應(yīng)用提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

3 運(yùn)行數(shù)據(jù)分析

2019年4月13日～5月12日運(yùn)行期間，本項(xiàng)目沸石氨吸附處理工藝對(duì)氨氮的平均處理效率為96.62%，氨氧化工程菌曝氣濾池工藝對(duì)氨氮的平均處理效率為91.34%。運(yùn)行期間，氨吸附處理工藝出口氨氮的最大日均濃度值為0.55mg/L，氨氧化工程菌曝氣濾池工藝出口氨氮的最大日均濃度值為1.96mg/L（4月16日出水?dāng)?shù)值），沸石氨吸附處理工藝運(yùn)行結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求，氨氧化工程菌曝氣濾池工藝運(yùn)行結(jié)果有一組符合設(shè)計(jì)要求。分析由于系統(tǒng)初運(yùn)行，且前兩日天進(jìn)水氨氮值較高（12.37mg/L），對(duì)濾池內(nèi)菌種造成沖擊。所有監(jiān)測(cè)結(jié)果均符合設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論及原因

本次實(shí)驗(yàn)曝氣生物濾池經(jīng)調(diào)試后，在設(shè)計(jì)平均濾速為2.17m/h，氨氮負(fù)荷為0.3kg/m3·d，空床水力停留時(shí)間為1.2h的工況下，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。該設(shè)計(jì)參數(shù)滿(mǎn)足《曝氣生物濾池工程技術(shù)規(guī)程》（CECS265:2009）設(shè)計(jì)規(guī)范中“精處理曝氣生物濾池”的硝化負(fù)荷范圍下限值，濾速及空床水力停留時(shí)間均大于規(guī)范值。

分析原因：王舜和等認(rèn)為，曝氣生物濾池（BAF）屬于活性污泥法和濾池的結(jié)合，因此負(fù)荷和濾速都是其重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能同時(shí)滿(mǎn)足兩參數(shù)的要求，結(jié)合本次實(shí)驗(yàn)分析，在曝氣生物濾池設(shè)計(jì)中，空床水力停留時(shí)間也是BAF設(shè)計(jì)的重要參數(shù)之一，由于河道水本身污染物負(fù)荷較低，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)空床水力停留時(shí)間，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足負(fù)荷、濾速、空床水力停留時(shí)間三個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)。

5 分析與展望

汪勝等人進(jìn)行的中試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:利用生物沸石作為濾料去除污染水源水中的氨氮、亞硝酸鹽氮、CODmn、濁度、色度、鐵和錳等在技術(shù)上是可行的。本次中試現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)期間驗(yàn)證了沸石氨吸附工藝對(duì)河道低濃度氨氮的去除有較高的去除效果。但就綜合性能與運(yùn)行成本來(lái)看，推薦使用曝氣生物濾池作為河道斷面氨氮水質(zhì)達(dá)標(biāo)的處理工藝。

沸石吸附再生需要用到的氯化鈉與強(qiáng)氧化劑，有殘留入河的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)際運(yùn)用中需注意避免。

曝氣生物濾池在冬季運(yùn)行時(shí)，處理效率因?yàn)闅鉁氐仍?，效果?huì)有影響，在實(shí)際工程應(yīng)用中可結(jié)合沸石吸附工藝協(xié)同使用。

目前采用“截污控源+內(nèi)源治理+生態(tài)修復(fù)”，多管齊下改善河道水質(zhì)，恢復(fù)水體生態(tài)系統(tǒng)的治理思路得到共識(shí)，但難免存在由于老城區(qū)規(guī)劃不完善、改造難度大、周期長(zhǎng)等問(wèn)題，可采用污水處理工藝設(shè)備進(jìn)行體外處理，將受污染的水體經(jīng)過(guò)處理設(shè)施達(dá)標(biāo)后回灌河道，作為清潔水水源，且設(shè)計(jì)時(shí)可考慮在河道下游取水處理，達(dá)標(biāo)后回灌至河道上游，使水體流動(dòng)起來(lái)，真正做到“問(wèn)渠哪得清如許，唯有源頭清水來(lái)”。