摘要：為了加快城鎮(zhèn)污水廠清潔排放政策的推進(jìn)，我國各地都出臺政策將污水排放標(biāo)準(zhǔn)提高到類地表Ⅳ類水。在此排放標(biāo)準(zhǔn)下，浙江省溫州市平陽縣東海污水處理廠出水水質(zhì)由于達(dá)不到地表Ⅳ類水的標(biāo)準(zhǔn)，因此采用“MBBR池+反硝化生物濾池+臭氧法”提標(biāo)改造工藝，出水CODCr、NH3-N、TN均值分別降為26.63mg/L、2.48mg/L、11.27mg/L。運(yùn)行結(jié)果表明，該提標(biāo)改造工藝處理效果好、運(yùn)行成本低、出水水質(zhì)穩(wěn)定，達(dá)到類地表Ⅳ類水要求。

關(guān)鍵詞：MBBR；臭氧；地表Ⅳ類水

引言

目前，我國很多城市污水處理廠二級出水中仍含有一定濃度的 氮（N）、磷（P）和難降解有機(jī)物，若這些二級出水直接用來補(bǔ)給湖泊河道，會引發(fā)水體富營養(yǎng)化污染的風(fēng)險(xiǎn)。因此，我國各地都出臺政策要求城市污水處理廠出水水質(zhì)達(dá)到類地表Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。浙江省2018年出臺了《城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 33/2169-2018）類地表Ⅳ類水排放標(biāo)準(zhǔn)。本文通過浙江省溫州市結(jié)合平陽縣東海污水廠改擴(kuò)建工程，研究“MBBR池+反硝化生物濾池+臭氧法”用于類地表Ⅳ類水排放標(biāo)準(zhǔn)升級改造工程的可行性。

1設(shè)計(jì)概況及存在的問題

浙江省溫州市平陽縣東海污水處理廠一期工程處理工藝為SBR工藝，出水水質(zhì)參照《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)規(guī)模為1萬m3/d。通過對平陽縣東海污水處理廠2016年2月至2018年1月的實(shí)測進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行多角度的分析，得到如表1所示的該污水處理廠實(shí)測進(jìn)出水水質(zhì)主要指標(biāo)的平均值、范圍等數(shù)據(jù)。根據(jù)長期對水質(zhì)的監(jiān)測和調(diào)查，發(fā)現(xiàn)與典型的城市生活污水相比，平陽縣東海污水處理廠一期進(jìn)水中工業(yè)廢水占比高，碳源少、碳氮比偏低、可生化性差，可能存在一定量的金屬離子；出水中總氮（TN）、氨氮（NH3-N）、固體懸浮物（SS）濃度偏高，難以達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，針對平陽縣東海污水處理廠進(jìn)出水水質(zhì)波動大、可生化性差、碳源缺少、活性污泥效果差等問題進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)污水處理廠現(xiàn)狀工藝存在一定的缺陷，反硝化時(shí)間偏短，TN去除效果不佳，且對于進(jìn)水可生化性差無積極應(yīng)對措施。

2工程設(shè)計(jì)

2.1改建規(guī)模

平陽縣東海污水廠改擴(kuò)建工程服務(wù)范圍包含了主要以電鍍、印染、乳膠企業(yè)廢水為主的工業(yè)廢水，改建工程設(shè)計(jì)規(guī)模為2萬m3/d，目前尾水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 33/2169-2018）中類地表Ⅳ類水排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2設(shè)計(jì)水量及水質(zhì)

平陽縣東海污水處理廠改建設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)如表2所示，其出水達(dá)到類地表IV類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后，排入深度處理工程的人工濕地中，經(jīng)人工濕地進(jìn)一步凈化至“準(zhǔn)IV 類”后排入護(hù)塘河。

2.3改建工程工藝選擇

2.3.1污水二級處理

分析平陽縣東海污水處理廠近期工程進(jìn)水水質(zhì)，最明顯的特征是低碳源、高TN、可生化性差，進(jìn)水水質(zhì)波動性大，并且現(xiàn)狀一期采用SBR工藝，抗沖擊負(fù)荷能力弱、處理效果差。結(jié)合該污水處理廠的場地特點(diǎn)及對一期現(xiàn)有工藝運(yùn)行效果的分析，采用在改良A2/O工藝中投加輕質(zhì)填料，形成泥膜結(jié)合工藝及移動床生物膜（MBBR）工藝的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)污水二級達(dá)標(biāo)處理。

2.3.2污水深度處理

由于平陽縣東海污水處理廠處理后的污水要達(dá)到DB 33/2169-2018中類地表IV類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)排放，而常規(guī)脫氮除磷活性污泥法工藝無法滿足要求，因此需增加深度處理。從類似工程實(shí)踐來看，經(jīng)過強(qiáng)化二級處理后的污水出水五日生化需氧量（BOD5）、NH3-N指標(biāo)完全能達(dá)到“地表準(zhǔn)Ⅳ類水”，而COD、TN、指標(biāo)尚不能完全達(dá)標(biāo)。因此，對于工業(yè)廢水處理比例較大的平陽縣東海污水處理廠而言，其深度處理的重點(diǎn)在于TN的去除和難降解且具有可溶性的化學(xué)需氧量（COD）。

2.3.2.1去除TN需要外加碳源進(jìn)行反硝化

二級處理后出水的TN指標(biāo)需降低到12mg/L，且一般二級處理出水的N指標(biāo)會有波動，尤其在冬季的時(shí)候二級處理出水N指標(biāo)波動最大，因此只能采用深度硝化、反硝化工藝去除平陽縣東海污水處理廠中處理污水的TN。

由于二級處理出水的工藝流程已有曝氣生化，且污水經(jīng)過充分的曝氣，出水中的有機(jī)氮已基本全部被轉(zhuǎn)化，NH3-N含量極低，TN主要以硝態(tài)氮形式存在，因此可經(jīng)過生物反硝化作用，將硝態(tài)氮還原成氮?dú)?，?shí)現(xiàn)去除TN的目的。而污水中反硝化反應(yīng)主要是通過反硝化細(xì)菌（一種異養(yǎng)型兼性厭氧菌）的作用實(shí)現(xiàn)，在厭氧條件進(jìn)行厭氧呼吸，以有機(jī)碳為電子受體，一般認(rèn)為BOD5/TN值＜3，需要另投加有機(jī)碳，因此本次設(shè)計(jì)脫氮工藝主要采用后置反硝化生物濾池，并投加乙酸鈉補(bǔ)充碳源。

2.3.2.2去除難降解卻具有可溶性的COD

由于平陽縣東海污水處理廠處理后的出水中COD要達(dá)到30mg/L以下，采用常規(guī)的“混凝+沉淀+過濾”的深度處理工藝無法去除工業(yè)廢水超額的COD，必須采用高級氧化工藝才能實(shí)現(xiàn)對COD的去除目的，因此本次設(shè)計(jì)采用臭氧氧化技術(shù)去除水中的難降解且具有可溶性的COD。

3改造前后運(yùn)行效果對比

平陽縣東海污水處理廠改造升級后，二期工程經(jīng)過調(diào)試運(yùn)行，進(jìn)水量穩(wěn)定在20000m3/d，出水水質(zhì)穩(wěn)定并達(dá)到DB 33/2169-2018中類地表Ⅳ類水排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.1改造前后生化系統(tǒng)對COD的去除效果

改造前進(jìn)水COD均值為146.07mg/L，出水均值為51.86mg/L；改造后進(jìn)水COD均值為167.61mg/L，出水均值為26.63mg/L。經(jīng)過改造，采用MBBR工藝，在連續(xù)的缺氧-好氧交替作用下[1]，污水中的難降解有機(jī)物容易產(chǎn)生共代謝作用[2]，使難降解有機(jī)物在缺乏碳源的情況下，依然能夠繼續(xù)降解，從而降低污水中的COD，大大提升了對COD的去除效果。

3.2臭氧氧化對二級出水的深度處理效果

污水經(jīng)過改造工藝處理后，出水中的COD含量基本達(dá)到DB 33/2169-2018中類地表Ⅳ類水排放標(biāo)準(zhǔn)，因此改造設(shè)計(jì)的臭氧接觸池暫時(shí)不投入使用，只做預(yù)留。而為了研究臭氧的氧化效果，以改造后的二級氧化出水為原水進(jìn)行臭氧氧化小試實(shí)驗(yàn)，研究臭氧氧化的效率及最佳投加量。

3.2.1實(shí)驗(yàn)進(jìn)水水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)以平陽縣東海污水處理廠改造后的反硝化濾池出水作為原水，水質(zhì)情況如表3所示。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)方法

向反應(yīng)器加滿原水，將水溫控制在15℃左右，調(diào)節(jié)臭氧發(fā)生器閥門，通過流量計(jì)控制臭氧產(chǎn)量為10g/h，取反應(yīng)時(shí)間為10min、20min、30min、40min、60min、70min、90min時(shí)的水樣，測量出水的COD值，并根據(jù)測定結(jié)果分析和評價(jià)臭氧氧化對二級氧化出水COD的去除能力。

3.2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示，臭氧氧化在前40min內(nèi)效果明顯，在60min后幾乎不再有氧化效果。

在不加催化劑的情況下，臭氧氧化設(shè)計(jì)停留時(shí)間60min，臭氧投加量50mg/L可去除約10～15mg/L的COD，水處理成本約0.7元/m3 [3]。

3.3改造前后生化系統(tǒng)對NH3-N的去除效果

改造前進(jìn)水NH3-N均值為32.87mg/L，出水均值為29.29mg/L；改造后進(jìn)水NH3-N均值為35.82mg/L，出水均值為2.48mg/L。在改造前，平陽縣東海污水處理廠對NH3-N幾乎沒有處理，改造后MBBR池的容積負(fù)荷可達(dá)0.263kgN/（m3·d），較改造前提高了近40%。同時(shí)，采用MBBR池工藝，增加了懸浮填料后，填料區(qū)的硝化負(fù)荷更高，并將好氧區(qū)后置，出水NH3-N去除率顯著提升。

3.4改造前后生化系統(tǒng)對TN的去除效果

改造前進(jìn)水TN均值為48.84mg/L，出水均值為46.86mg/L；改造后進(jìn)水TN 均值為41.86mg/L，出水均值為11.27mg/L。改造前，平陽縣東海污水處理廠對TN的處理幾乎沒效果，改造后在MBBR工藝下污水經(jīng)過充分曝氣，出水中有機(jī)氮已基本全部轉(zhuǎn)化，NH3-N含量極低，在反硝化細(xì)菌的作用下發(fā)生反硝化反應(yīng)，并在厭氧條件下以有機(jī)碳為電子受體進(jìn)行厭氧呼吸，投加碳源89mg/L，出水中的NH3-N就可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3.5改造前后能耗和藥劑消耗對比

平陽縣東海污水處理廠改造前出水完全不達(dá)標(biāo)，運(yùn)行平均電耗為0.369kWh/m3；改造后，污水廠二期生化系統(tǒng)出水可達(dá)到DB 33/2169-2018中類地表Ⅳ類水排放標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行期間平均電耗在0.326 kWh/m3。同時(shí)，由于改造后增加了MBBR工藝及反硝化生物濾池，且升級后的MBBR池為原池?cái)U(kuò)容改造，不僅系統(tǒng)處理水量大大增加，且噸水的電耗也顯著下降。

由于污水進(jìn)水水質(zhì)碳氮比極低，平陽縣東海污水處理廠在改造前即使加投120mg/L乙酸鈉碳源，對TN的去除效果也甚微，而改造后只需投加89mg/L乙酸鈉碳源，出水中TN指標(biāo)就可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)論

“MBBR池+反硝化生物濾池+臭氧法”工藝具有強(qiáng)大的連續(xù)性和靈動性，其中MBBR池主要負(fù)責(zé)去除大部分的COD和NH3-N，廢水經(jīng)過MBBR池后，可生物降解的COD和NH3-N基本得到去除，剩下的硝態(tài)氮通過反硝化生物濾池得以去除，最后通過臭氧氧化可進(jìn)一步去除廢水中難以生物降解的COD、NH3-N，為出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放提供了強(qiáng)有力的保障。

“MBBR池+反硝化生物濾池+臭氧法”工藝用于市政污水處理廠的提標(biāo)改造時(shí)，具有極大的優(yōu)勢，MBBR池可通過對填料的升級改造提高處理能力，臭氧接觸池作為保障措施，平時(shí)在處理水質(zhì)達(dá)標(biāo)的情況下，可暫不啟用，以節(jié)約水廠的運(yùn)行成本。“MBBR池+反硝化生物濾池”的結(jié)合，突破了常規(guī)工藝對TN去除的限制，非常適用于TN高且出水水質(zhì)要求高的升級改造工程或新建工程。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊宇星，吳迪，宋美芹，等.新型MBBR用于類地表Ⅳ類水排放標(biāo)準(zhǔn)升級改造工程[J].中國給水排水，2017，33（14）：93-98.

[2] 王偉，潘尚磊，張靜，等.厭氧共代謝分解難降解有機(jī)物的研究進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2014，37（06）：78-82.

[3] 袁志紅，張磊，王泳璇，等.A2/O-MBR用于類地表Ⅳ類水排放標(biāo)準(zhǔn)升級改造工程[J].水處理技術(shù)，2022，48（02）：144-147，152.

作者簡介

陳雨霞（1990—），女，漢族，浙江諸暨人，碩士，工程師，主要從事市政給排水設(shè)計(jì)工作 。