摘要：某污水廠原有廢水處理工藝難以使出水色度穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，且存在加藥量大，導(dǎo)致的三氯甲烷超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。采用臭氧工藝對(duì)廢水進(jìn)行脫色處理改造，結(jié)果表明，改造后的臭氧處理系統(tǒng)穩(wěn)定，效果良好，對(duì)色度、COD 的去除率分別為70%、15%，滿足去除色度和遠(yuǎn)期去除惰性COD 的要求，減少后續(xù)藥劑的投加量，出水水質(zhì)達(dá)到上海市污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（DB 31/199－2009）二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。臭氧系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用0.39 元/m3，整個(gè)運(yùn)行費(fèi)用比改造前減少0.07 元/m3。

關(guān)鍵詞：臭氧；脫色；三氯甲烷；技術(shù)改造

排放廢水中含有很高的色度，不僅影響接納水體的美觀，特別是嚴(yán)重影響太陽光的投射而妨礙水生生物的生長繁殖，因此，必須使廢水出水色度達(dá)標(biāo)排放。目前，國內(nèi)外常見的脫色方法有混凝脫色、吸附脫色、臭氧氧化、膜分離技術(shù)等[1]，采用常規(guī)的混凝脫色法不能有效達(dá)到脫色的效果，而且產(chǎn)生大量污泥需二次處理，吸附脫色具有選擇性，價(jià)格較高，再生困難等問題，膜分離技術(shù)主要存在膜堵塞，膜污染和投資高的問題[2]。

臭氧是一種極強(qiáng)的氧化劑，能有效去除色、臭、味、酚氰、惰性COD 等，目前利用臭氧技術(shù)脫色，在染料、制漿、檸檬酸行業(yè)已有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)告[3-4]，這些文獻(xiàn)大都處于試驗(yàn)研究階段，工程上應(yīng)用較少，工程上應(yīng)用臭氧技術(shù)主要集中于深度處理和回用方面[5-6]。本文利用臭氧技術(shù)用于廢水的脫色處理改造項(xiàng)目，使其出水色度達(dá)到上海市污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（DB 31/199－2009）二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的色度≤50 倍。

1 原工藝及存在問題

1.1 原有工藝流程

原廢水處理工藝流程見圖1。各用戶排放廢水經(jīng)混合均化后進(jìn)入中和池，進(jìn)行pH 調(diào)整至6～9，后出水自流入缺氧池，在反硝化菌作用下，并有外加的乙酸提供能量，將硝態(tài)氮變成氮?dú)鈴乃腥コ⒃谌毖鯒l件下大分子物質(zhì)改變成小分子結(jié)構(gòu)，提高其生化性，缺氧池出水流入曝氣池，進(jìn)行含碳物質(zhì)的生物去除和生物硝化作用，二沉池的污泥回流至缺氧池進(jìn)口，防止硝態(tài)氮在二沉池發(fā)生反硝化，造成污泥上浮，并使生物系統(tǒng)的活性物質(zhì)濃度保持恒定，二沉池出水進(jìn)入氣浮池，以提高出水中與懸浮物有關(guān)的污染物指標(biāo)的去除率，實(shí)現(xiàn)深度處理，為保證出水色度達(dá)標(biāo)，出水投加次氯酸鈉進(jìn)行氧化脫色，后投加亞硫酸氫鈉確保出水總余氯達(dá)標(biāo)，剩余污泥脫水后外運(yùn)焚燒處理。

圖1 原廢水處理工藝流程

Fig.1 Flow chart of original wastewater treatment process

1.2 存在問題

廢水經(jīng)生化+氣浮處理工藝后，雖然能保證COD、BOD5、TN 能達(dá)標(biāo)排放，但依然存在如下問題：

（1）出水色度不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。污水廠有機(jī)廢水的進(jìn)水色度高，發(fā)色成份復(fù)雜，尤其是有一家客戶有機(jī)廢水色度高達(dá)3 000 度左右（鉑鈷比色法）。雖然污水廠生物處理工藝和后續(xù)的氣浮裝置對(duì)色度有一定的去除率，但去除率僅約為28%，氣浮池出水達(dá)250～300 度（鉑鈷比色法），為此采取了在出水調(diào)節(jié)池前投加次氯酸鈉的方式，進(jìn)一步去除色度，保證出水色度達(dá)標(biāo)。

（2）三氯甲烷不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。污水廠進(jìn)水有機(jī)廢水色度波動(dòng)大，實(shí)際運(yùn)行中往往造成次氯酸鈉過量投加，投加量達(dá)11～15 t/d，經(jīng)過最近一個(gè)月的統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)在出水調(diào)節(jié)池前加入次氯酸鈉后，三氯甲烷的日平均負(fù)荷增加了177%，這不僅造成加藥量的浪費(fèi)，而且造成三氯甲烷超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。

（3）污水廠事故池利用率低。高色度廢水被儲(chǔ)存于事故池，后逐步稀釋進(jìn)入處理系統(tǒng)，削弱了污水廠對(duì)其他超標(biāo)廢水應(yīng)急接收能力。

2 工藝改造

2.1 工藝水質(zhì)、水量

考慮到遠(yuǎn)期對(duì)排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，以及污水廠擴(kuò)建的影響，設(shè)計(jì)臭氧處理水量2.5 萬m3/d，臭氧工藝設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 臭氧工藝設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)與排放標(biāo)準(zhǔn)

Tab.1 Design influent quality and discharge standard

2.2 工藝流程

改造后的工藝流程如圖2 所示。廢水經(jīng)生化+氣浮處理工藝后，進(jìn)入臭氧接觸池，氧化脫去水中的色度，遠(yuǎn)期也可滿足去除惰性COD 的要求，保留次氯酸鈉和亞硫酸氫鈉加藥投加系統(tǒng)，確保進(jìn)水色度波動(dòng)較大時(shí)，出水色度等指標(biāo)能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

圖2 改造后廢水處理工藝流程

Fig.2 Flow chart of current wastewater treatment process

2.3 主要構(gòu)筑物及其工藝參數(shù)

臭氧接觸池：平面尺寸23.4 m×8.2 m，有效水深7.0 m，1 座2 格，接觸時(shí)間55 min，臭氧投加量18～25 mg/L。

臭氧制備間：平面尺寸25.0m×15.7m，內(nèi)設(shè)臭氧發(fā)生器1 套（含氮?dú)馔都酉到y(tǒng)，臭氧發(fā)生系統(tǒng)，臭氧投加與擴(kuò)散系統(tǒng)、臭氧尾氣破壞系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)，儀表與PLC 控制系統(tǒng)、管道系統(tǒng)等，考慮到遠(yuǎn)期去除惰性COD 的要求，預(yù)留3 套空位）；空壓機(jī)系統(tǒng)1 套（包括空氣壓縮機(jī)，后冷卻器，空氣儲(chǔ)罐，過濾器等），冷卻水系統(tǒng)1 套（包括冷卻水循環(huán)泵，換熱器等）。

液氧儲(chǔ)存區(qū)：新增1 套儲(chǔ)罐，V=30 m3，儲(chǔ)罐與道路的間距滿足《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)定》。

3 運(yùn)行結(jié)果

3.1 色度去除效果

經(jīng)過2 個(gè)多月的調(diào)試，臭氧系統(tǒng)進(jìn)入了穩(wěn)定運(yùn)行期，目前考慮到水量和經(jīng)濟(jì)原因，臭氧處理系統(tǒng)只運(yùn)行一條線。由圖3 可知（圖中數(shù)據(jù)為10 月2 日～11 月1 日），臭氧對(duì)色度去除效率在65%～75%左右，而10 月3 日時(shí)，臭氧對(duì)色度的去除率不到50%，盡管當(dāng)天加大了臭氧的投加濃度，但分析發(fā)現(xiàn)色度去除率并沒有得到很大的提高，也只有52%，分析發(fā)現(xiàn)10 月3 日的進(jìn)水量為15 687 m3/d，進(jìn)水色度306 度（鉑鈷色度），而設(shè)計(jì)的每格臭氧系統(tǒng)的處理水量12 500 m3/d，色度250 度（鉑鈷色度），進(jìn)水色度負(fù)荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值，這可能是導(dǎo)致色度去除效率低下的原因。

圖3 臭氧對(duì)色度的影響

Fig.3 Effect of ozone on effluent color

廢水經(jīng)臭氧氧化后，出水色度還在40～100 度左右，為此，還需投加次氯酸鈉進(jìn)行進(jìn)一步的氧化脫色，投加量約3 t/d，出水井色度都在32 度（鉑鈷色度）以下，三氯甲烷小于0.03 mg/L，10 月中旬環(huán)保部門監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，色度為35 倍，COD 為60 mg/L，臭氧系統(tǒng)已通過環(huán)保驗(yàn)收。

3.2 COD 去除效果

惰性COD 很難通過生物方法去除，臭氧的強(qiáng)氧化性可以有效去除一定惰性COD，從圖4 可以看出，臭氧工藝進(jìn)水COD 約70 mg/L，出水COD 約為58 mg/L，COD 去除率約在15%左右，可滿足遠(yuǎn)期COD 排放標(biāo)準(zhǔn)提高的需要，目前，COD 排放標(biāo)準(zhǔn)為小于100 mg/L。

圖4 臭氧對(duì)COD 的影響

Fig.4 Effect of ozone on effluent COD

4 工程效益分析

4.1 投資費(fèi)用

整個(gè)工程總投資約為2 000 萬，其中土建350萬，設(shè)備、材料費(fèi)用1 200 萬，其它費(fèi)用（工程安裝費(fèi)、設(shè)計(jì)費(fèi)、管理費(fèi)等）約450 萬。

4.2 運(yùn)行費(fèi)用

改造前后系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用比較見表2，表2只比較臭氧系統(tǒng)和后續(xù)加藥運(yùn)行費(fèi)用，不考慮折舊也不涉及到前端處理運(yùn)行費(fèi)用。

從表2 可知，新建臭氧工藝后，雖然增加了臭氧電耗等運(yùn)行費(fèi)用，但大大降低了藥劑成本，處理系統(tǒng)的總費(fèi)用比改造前節(jié)約了0.07 元/m3，并且臭氧系統(tǒng)操作簡單，易于控制，減少了改造前藥劑投加的人力。

表2 改造前后運(yùn)行費(fèi)用比較

Tab.2 Comparison of operation cost before and after

4.3 社會(huì)及環(huán)境效益

污水廠改造完成后，不但有效解決出水色度，三氯甲烷的不達(dá)標(biāo)問題，消減了排入水體COD 的總量，而且有利于海洋生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，改善人們的生活環(huán)境，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

5 結(jié)論

采用臭氧工藝能夠滿足污水廠對(duì)色度達(dá)標(biāo)處理和遠(yuǎn)期去除部分惰性COD 的要求，臭氧系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用0.39 元/m3，整個(gè)運(yùn)行費(fèi)用比改造前減少0.07 元/m3，因而具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 汪大翚,徐新華,宋爽.工業(yè)廢水中專項(xiàng)污染物處理手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000.

[2] 陽立平,肖賢明.焦化廢水脫色研究進(jìn)展[J].工業(yè)用水與廢水,2008,39(5):6-10.

[3] 潘尋,胡月容.臭氧處理檸檬酸廢水的實(shí)驗(yàn)研究[J].工業(yè)水處理,2007,27(3):31-34.

[4] 方蘭玉,張磊,王欣明,等.利用臭氧對(duì)造紙制漿中段廢水處理的試驗(yàn)研究[J].中國給水排水,2008,24(7):99-101.

[5] 白宇,劉金瀚,甘一萍,等.臭氧－活性炭－反硝化濾池在污水再生回用中的應(yīng)用[J].給水排水,2008,34(8):49-53.

[6] 王淑梅,陳少華,張召基,等.立體循環(huán)氧化溝/ 臭氧活性炭工藝用于污水回用工程[J].中國給水排水,2011,27(20):50-54

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”