城市污水處理廠二級(jí)出水深度處理工藝中試研究

李慶冬 段叢苗

摘 ?要：目的：對(duì)城市污水處理廠二級(jí)出水深度處理工藝中試進(jìn)行研究，對(duì)其的穩(wěn)定性、運(yùn)行成本和再生水質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)考察。方法：采用中試規(guī)模試驗(yàn)的方式去除二級(jí)出水中的氮、有機(jī)物、磷等物質(zhì)。結(jié)果：這種方法能夠高效、穩(wěn)定的對(duì)二級(jí)出水進(jìn)行有效的處理，再生水質(zhì)的水質(zhì)能夠達(dá)到國(guó)家相關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)論：失效再生液的結(jié)晶產(chǎn)品能夠?qū)ξ廴具M(jìn)行控制，中試規(guī)模試驗(yàn)達(dá)到了資源回收的目的。

關(guān)鍵詞：再生水;二級(jí)出水;中試;運(yùn)行成本

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快，人們對(duì)自然資源的需求量也在增加，這種情況給我國(guó)社會(huì)發(fā)展造成了非常大的阻礙。因此，為了提高水資源的利用效率，相關(guān)人員要加大對(duì)水環(huán)境污染、水資源短缺問題的重視，對(duì)城市污水再生、深度處理進(jìn)行重點(diǎn)研究，提高城市生活雜用水、工業(yè)冷卻水應(yīng)用的效率，我國(guó)才能真正的實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

很多國(guó)外城市的污水再生水廠，在對(duì)二級(jí)出水進(jìn)行再生處理時(shí)，一般采用的都是雙模法對(duì)其進(jìn)行處理，其能夠?qū)α住⒌任廴疚镞M(jìn)行高效的去除，但是雙模法的運(yùn)行成本非常高，并且其在應(yīng)用過程中會(huì)產(chǎn)生大量高鹽廢水，這種廢水本身的處理難度非常高，能夠造成嚴(yán)重的膜污染，并且其在對(duì)再生水進(jìn)行處理時(shí)，對(duì)輸送管道材質(zhì)的要求非常高，這些因素都在一定程度上限制了雙模法的應(yīng)用。

本文在對(duì)二級(jí)出水深度處理工藝進(jìn)行研究時(shí)，要加大對(duì)低成本有機(jī)材料開發(fā)的重視，能夠?qū)θN污染物進(jìn)行有效的去除，其的核心單元一般都是固定床，其在進(jìn)行資源制備時(shí)，能能夠?qū)α住⒌厥眨瑢?duì)二級(jí)出水進(jìn)行再生，制備農(nóng)用化肥，對(duì)再生水的潛在用途進(jìn)行探討，保證其能夠符合6類水質(zhì)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，并且還要對(duì)失效再生液結(jié)晶產(chǎn)品能否進(jìn)行農(nóng)用化肥制作進(jìn)行研究，對(duì)中試規(guī)模試驗(yàn)的運(yùn)行成本進(jìn)行探討。

1 材料與方法

1.1 主要材料與中試裝置

中試時(shí)間為2012年8月——2013年12月，中試試驗(yàn)在北京市亦莊開發(fā)區(qū)東區(qū)污水廠再生水生產(chǎn)車間進(jìn)行，原水為小紅門污水處理廠二級(jí)出水。原水流人添加有機(jī)材料的固定床反應(yīng)器，接觸反應(yīng)后出水流人清水池，達(dá)到設(shè)定穿透點(diǎn)（再生水TP為0.1mg/L）后采用再生液逆流再生，形成完整的"吸附-再生"運(yùn)行周期，原水中有機(jī)物、氮、磷通過多重作用高效吸附在吸附材料上，然后通過再生過程高效富集到再生液中。重復(fù)使用再生液至其失效后更換新鮮再生液繼續(xù)運(yùn)行。收集失效再生液，結(jié)晶制備農(nóng)用化肥。

1.2 檢測(cè)項(xiàng)目和方法

CODa、BOD3、CODm、TP、TN、NH：-N、NO;-N、NO2-N、總堿度、總硬度等的測(cè)定均采用國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法。DOC用ShimadzuTOC-5000A測(cè)定，SO2-和氟化物利用DionexICS-1100離子色譜儀測(cè)定，F(xiàn)e、Mn、As、Cd、Cr、Pb、Cu、Ba、Zn、Al和Ni用VarianICP720離子發(fā)射光譜儀測(cè)定，Se、Hg和Pb用ThermoICE3500原子吸收光譜儀測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 水質(zhì)變化

長(zhǎng)期試驗(yàn)過程中，選取39項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)作為監(jiān)測(cè)指標(biāo)，分別為：有機(jī)指標(biāo)10項(xiàng)（CODe，BOD3，C0Dm，DOC，UV2s4，BaP，PCBs，陰離子表面活性劑，揮發(fā)酚，石油類），元素指標(biāo)15項(xiàng)（Mn，F(xiàn)e，As，Ba，Cd，Cr，Pb，Hg，Cu，Zn，Se，Ni，Sb，B，Al），其它指標(biāo)14項(xiàng)（TP，TN，NH4-N，NO;-N，NO2;-N，SO2～，SiO2，pH，TDS，總硬度，總堿度，氟化物，硫化物，氰化物）。

從表1可以看，二級(jí)出水中有機(jī)物、磷等經(jīng)過該工藝能夠穩(wěn)定、高效去除。相比之下，總堿度、總硬度、氟化物、TDS、SiO2、Mn、Ba等的去除能力較弱（去除率<15%）。二級(jí)出水和再生水中其他水質(zhì)指標(biāo)均低于檢出限。

對(duì)比該再生水水質(zhì)與相關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)可以發(fā)現(xiàn)，除NH：-N和TN以外，再生水水質(zhì)達(dá)到地表水II類水體標(biāo)準(zhǔn)。另外，除NH2-N外，再生水水質(zhì)已達(dá)到城市污水再生利用中最觀環(huán)境用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、地下水回灌水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（27項(xiàng)指標(biāo)，其中C0Dcr達(dá)標(biāo)率80%，NO;-N達(dá)標(biāo)率96%，TDS達(dá)標(biāo)率90%，BaP達(dá)標(biāo)率90%，其它指標(biāo)達(dá)標(biāo)率100%）、農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。此外，中試過程中二級(jí)出水NH-N濃度與生物處理工藝運(yùn)行狀況直接相關(guān)，并嚴(yán)重影響再生水中NHI-N濃度。在對(duì)廢水生物進(jìn)行處理時(shí)，相關(guān)人員要加大對(duì)二級(jí)出水NH2-N處理的重視，降低其的濃度，再生水才能滿足城市對(duì)污水水體再生的標(biāo)準(zhǔn)，其潛在用途包括工業(yè)用水、景觀用水、地下水回灌、城市雜用水和農(nóng)田灌溉等多個(gè)方面。

2.2 失效再生液結(jié)晶產(chǎn)品肥效分析

在對(duì)二級(jí)出水進(jìn)行深度處理時(shí)，相關(guān)人員要加大對(duì)失效再生液富集的重視，其一般都是由磷、氮元素組成的，其的結(jié)晶產(chǎn)品一般都是顆粒狀、淺褐色，在對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)之后，可以發(fā)現(xiàn)氮的含量已經(jīng)達(dá)到了23.1%，其已經(jīng)達(dá)到了硫酸銨、碳酸氫銨的要求，其的相關(guān)指標(biāo)都滿足了農(nóng)業(yè)用氯化銨的要求，達(dá)到了水資源回收，減少二級(jí)出水對(duì)環(huán)境造成污染的目的。

2.3 運(yùn)行成本估算

在對(duì)城市污水處理廠中試運(yùn)行成本進(jìn)行估算時(shí)，相關(guān)人員要加大對(duì)材料費(fèi)、電費(fèi)、水費(fèi)等估算的重視。在進(jìn)行再生水配置時(shí)，相關(guān)人員也可以采用這種方法，其的水費(fèi)為零。

在對(duì)其的電費(fèi)進(jìn)行估算時(shí)，相關(guān)人員一般估算的都是進(jìn)水泵的電費(fèi)，并且在進(jìn)行估算時(shí)，其經(jīng)常會(huì)受到中試實(shí)驗(yàn)規(guī)模的影響，電費(fèi)高達(dá)1.25元/m'，遠(yuǎn)高于其它固定床工藝（順流進(jìn)水-逆流再生）的電費(fèi)，如固定床離子交換器處理硝銨廢水時(shí)電費(fèi)為0.4元/m3（6））（注：2013年），一級(jí)復(fù)床+混床的離子交換工藝生產(chǎn)鍋爐補(bǔ)給水時(shí)電費(fèi)為0.11元/m2。

藥劑費(fèi)：0.5元/m'。包括再生液藥劑費(fèi)0.6元/m'、失效再生液蒸發(fā)結(jié)晶成本0.5元/m'，結(jié)晶產(chǎn)品按農(nóng)用化肥（0.6元/m3）售出收益。

材料費(fèi)。按照185個(gè)周期折算吸附材料費(fèi)用為0.3元/m3。考慮到試驗(yàn)期間材料性質(zhì)的穩(wěn)定，未來實(shí)際材料費(fèi)將有-定程度的降低。

3 結(jié)論

現(xiàn)在我國(guó)在對(duì)二級(jí)出水進(jìn)行處理的過程中，采用的一般都是二級(jí)出水深度處理技術(shù)，這一技術(shù)本身就有著凈化目標(biāo)非常單一的特點(diǎn)，其在對(duì)二級(jí)出水進(jìn)行處理時(shí)，一般都是對(duì)有機(jī)物、磷進(jìn)行處理。在對(duì)二級(jí)出水進(jìn)行深度處理時(shí)，相關(guān)人員如果采用深度除磷技術(shù)，那么其在對(duì)出水水質(zhì)進(jìn)行處理時(shí)，其采用的方法一般都是化學(xué)沉淀方式，并且在進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用時(shí)，相關(guān)人員還要根據(jù)進(jìn)水的濃度對(duì)其的操作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，其的出水水質(zhì)才能得到有效的控制。但是，在對(duì)出水水質(zhì)進(jìn)行處理時(shí)，其經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)化學(xué)藥劑添加過量的情況，這種情況不僅會(huì)在一定程度上提高城市污水處理廠的運(yùn)行成本，還能降低有機(jī)物、降低磷污染物的資源化水平，采用高級(jí)氧化技術(shù)對(duì)二級(jí)出水深度處理，副產(chǎn)品對(duì)人體健康造成的污染才能得到減少。

綜上所述，在對(duì)二級(jí)水進(jìn)行處理時(shí)，相關(guān)人員要加大對(duì)深度處理工藝應(yīng)用的重視，二級(jí)出水中磷、氮等污染物才能得到去除，城市雜用水、景觀用水等的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)才能得到滿足。另外，在對(duì)失效再生液結(jié)晶進(jìn)行資源回收時(shí)，相關(guān)人員要保證其能夠達(dá)到國(guó)家農(nóng)用化肥的標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉善東.城市污水處理廠二級(jí)出水深度處理工藝研究[D].

[2]戴楊葉.某城市污水處理廠二級(jí)出水的人工濕地深度處理運(yùn)行效果分析[J].凈水技術(shù)，2018，37（4）：96-100.

[3]彭永臻，操沈彬，杜睿，etal.一種城市污水處理廠側(cè)流同步深度處理二級(jí)出水與城市污水的裝置與方法.

[4]胡杰軍;沈志強(qiáng);周岳溪;陳學(xué)民;伏小勇;.人工濕地深度處理城鎮(zhèn)污水廠二級(jí)出水研究進(jìn)展[C]//2017中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)科學(xué)與技術(shù)年會(huì).0.

作者簡(jiǎn)介：李慶冬，身份證號(hào)：230102198811213737;段叢苗，身份證號(hào)：230505198904210448。