深圳市羅芳污水處理廠出水臭氧脫色滅菌中試

程鵬 周克釗 朱敏 靳云輝

(中國市政工程西南設計研究總院，四川成都 610081)

0 引言

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

1 試驗過程

1．1 試驗概況

試驗名稱:深圳市羅芳污水處理廠二級生物處理出水臭氧脫色滅菌中試。

試驗時間:2008年4月1日～6月30日。

試驗地點:深圳市羅芳污水處理廠。

實驗目的和要求如下:

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，包括臭氧投加量、接觸時間、出水臭氧含量;

3)臭氧消毒工藝的運行成本，包括耗電量、氧氣用量;

4)臭氧消毒工藝的推廣價值，包括自動化程度、工作性能、占地面積。

1．2 試驗設備及器材

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

試驗裝置包括120 g/h的臭氧發生器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、格柵1個、3 m3/h～30 m3/h進水流量計1個、20 m3/h雙級高效管道混合器1臺、2．2 m3高級氧化反應罐2件、臭氧尾氣破壞器 1 臺 (功率0．2 kW/h)、臭氧量檢測設備1套、水中臭氧含量測試儀1套，溶氧儀1臺。

1．3 試驗內容

1)臭氧脫色、滅菌試驗重復5次;

2)每次試驗的臭氧投加量逐步增加，臭氧發生器分12個臭氧發生單元，3個為一組，共4組，臭氧投加量通過開啟的臭氧發生單元的數量及進氣量的多少來控制，每次試驗持續約6 h;

3)每次試驗記錄好進水流量、耗電量、氧氣用量、臭氧產量及出水臭氧含量;

4)每次實驗的樣品委托水質檢測部門檢測;

5)試驗部接觸時間為15 min，接觸有效容積為4．4 m3，進水流量控制在17．6 m3左右。

1．4 操作步驟

1)第0組試驗。

開啟進水泵，流量控制在17．6 m3左右，不開啟臭氧發生器，穩定運行1 h(即臭氧高級氧化反應器換水4次)后，取出水樣，作為0組臭氧試驗出水水樣，同時記錄好進水流量、耗電量、氧氣用量、臭氧產量及出水臭氧含量。

2)第1組試驗。

開啟1組3只臭氧發生單元，穩定運行1 h后，取出水樣，作為1組臭氧試驗出水水樣，同時記錄好進水流量、耗電量、氧氣用量、臭氧產量及出水臭氧含量。

3)第2組試驗。

開啟2組6只臭氧發生單元，穩定運行1 h后，取出水樣，作為2組臭氧試驗出水水樣，同時記錄好進水流量、耗電量、氧氣用量、臭氧產量及出水臭氧含量。

4)第3組試驗。

開3組9只臭氧發生單元，穩定運行1 h后，取出水樣，作為3組臭氧試驗出水水樣，同時記錄好進水流量、耗電量、氧氣用量、臭氧產量及出水臭氧含量。

開啟4組12只臭氧發生單元，穩定運行1 h后，取出水樣，作為4組臭氧試驗出水水樣，同時記錄好進水流量、耗電量、氧氣用量、臭氧產量及出水臭氧含量。

6)化驗。

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

1．5 送樣化驗項目

每次試驗的0只出水、3只出水、6只出水、9只出水、12只出水，共5個水樣，分別送樣化驗以下項目:

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

1．6 現場記錄和化驗項目

1)每項試驗前后的現場記錄項目，包括:進水流量;開臭氧管數量;耗電量;氧氣用量。

2)每項試驗前后的現場化驗項目，包括:臭氧產量;出水DO;出水臭氧含量。

山東省是中國經濟最發達的省份之一，2017年，全省實現生產總值(GDP)72678.2億元，經濟總量穩居全國第3位，山東省是中國的農業大省，農業增加值長期穩居全國第一位。適宜的氣候為區內農業發展提供了優越自然條件，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。經濟作物以棉花、煙葉、花生、蔬菜為主。山東為全國主要水果、蔬菜產地省份之一，煙臺蘋果、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。沿海及湖區水產較發達，遠洋漁業生產亦具相當規模。

2 試驗過程與試驗數據

第一次和第五次臭氧脫色滅菌現場試驗的水樣送深圳市水質檢測中心化驗，第二次～第四次試驗的水樣送深圳市排水監測站化驗，臭氧滅菌脫色試驗檢測數據，匯總于表1。

表1 臭氧滅菌脫色試驗檢測數據

3 結論與討論

3．1 色度去除效果

進水色度在3度～25度之間，平均8．5度。臭氧投加量在4 mg/L～5 mg/L時，出水色度在2度～5度之間，平均3度，遠遠低于GB 18918-2002城鎮污水處理廠污染物排放標準和GB/T 18920-2002城市污水再生利用 城市雜用水水質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

進水糞大腸菌群在2．4×104個/L～2．8×106個/L之間，平均5．1×105個/L。臭氧投加量在4 mg/L～5 mg/L時，出水糞大腸菌群在 2個/L～80個/L之間，平均 143個/L，遠遠低于GB 18918-2002城鎮污水處理廠污染物排放標準中一級A標準1 000個/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，試驗中曾進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。

進水總大腸菌群在7 000個/L～1．8×106個/L之間，平均1．0×106個/L。臭氧投加量在4 mg/L～5 mg/L時，出水總大腸菌群1 100個/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、運行成本、占地面積和自動化控制

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

本系統主要運行成本為電費，臭氧投加量在3 g/m3時，每立方米的運行成本:

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

則:

運行成本=總電費÷處理水量;

運行成本 =3．3 ÷17．6=0．19 元/m3。

式中:1)處理水量17．6 m3/h;2)電費以1元/度計。

說明:如果處理水無需提升的話，則運行費用為0．06元/m3。

整個系統占地面積約15 m2，即每立方米處理水的占地面積為0．85 m2，本系統工藝可實現全自動化控制，24 h運行，無需專人看守。

4 結語

1)經臭氧處理后的出水，其出水色度遠遠低于GB 18918-2002城鎮污水處理廠污染物排放標準中一級A標準和GB/T 18920-2002城市污水再生利用 城市雜用水水質的要求。

2)經臭氧處理后的出水，其出水糞大腸菌群遠遠低于GB 18918-2002城鎮污水處理廠污染物排放標準中一級A標準的要求。

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，處理效果最佳。

5)本工藝簡單，安裝方便，運行穩定，臭氧利用率高，占地面 積少，適于大規模應用。