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臭氧_活性炭_反硝化生物滤池在污水再生回用中的应用

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【中文关键词】 再生水  臭氧  活性炭    反硝化生物滤池    酒仙桥污水处理厂  
【摘要】 在酒仙桥污水处理厂建立200m3/d的示范工程进行高品质再生水的生产,在二级出水强化脱氮除磷的基础上,采用臭氧(O3)-活性炭(GAC)-反硝化生物滤池(DNBF)工艺进行试验研究。经过13个月的试验证明,该工艺由于O3在脱色除臭基础上,能够强化活性炭滤池的生物多样性及活性,从而使出水 CODCr能够长期稳定在30mg/L以下,NH3-N小于1mg/L。在外加碳源CH3COONa条件下,系统经DNBF后出水TN小于2mg/L。同时试验发现,为了实现经济节能及良好的污水再生效果,DNBF和O3单元在流程中的位置设置非常关键,有别于污水二级处理工艺。
【部分正文预览】

1  北京市再生水现状
为了更好服务于2008 年北京奥运,北京城市排水集团负责向奥林匹克森林公园提供优质再生水,其中20 多万m3 主要用于公园景观用水。由于北京严重缺水,生产高品质再生水是未来北京市再生水的重要发展方向。近年来,北京已先后建成高碑店污水资源化再生利用工程、酒仙桥再生水厂、吴家村再生水厂、方庄再生水厂、清河再生水厂。截至2007 年底,再生水回用总量达到1. 79 亿m3 ,回用率达到46 %。
再生水的合理利用有效缓解了北京水资源匮乏的现状,但随着社会需求的提高,再生水无论在水质还是水量上都无法满足用户要求。为解决地下水及地表水稀缺的问题,北京市已将地表水、地下水、应急水源和再生水联合利用,形成了境内水源保障体系,该体系的形成势必会对再生水的水质提出更高生水,将再生水净化到地表Ⅳ类水体水质甚至饮用水标准程度,即“高质出水、稳定运行”是未来北京市再生水发展的目标。
2  再生水水质分析
目前北京市再生水生产以混凝—沉淀—过滤工艺(以下简称“老三段”工艺) 为主,该工艺已日趋成熟,具有工艺简单、工程投资省、操作管理方便、运行成本低等特点。
表1 为老三段工艺与超滤—活性炭工艺出水以及与景观用水、地表Ⅳ类水体水质标准的比较。从表中数据可以看出, 老三段工艺10 月份出水的CODCr 、BOD5 及感官性指标色度、浊度能够满足景观用水和地表Ⅳ类水体要求。但由于老三段工艺抗冲击负荷能力有限,其出水指标受前序处理工艺及季节变化的影响很大,因此运行稳定性较差。工程应用表明,老三段工艺之前采用长泥龄的氧化沟工艺,其出水水质要优于前处理采用A2 / O 工艺。运用超滤膜技术生产再生水能够有效去除水中悬浮物,但就其工艺原理来说,超滤- 活性炭仍以机械过滤为主,只是截污粒径范围更广而使出水浊度更低,故如表1 所示,超滤—活性炭工艺对营养盐及感官性指标的去除并没有提高。
工程运行中发现,污水经过老三段深度处理工艺后,再生水中还会残留臭味。这是由于处理过程中添加的混凝剂会刺激藻类或放线菌释放IBMP(22甲氧基232异丁基2吡嗪) ,而IBMP 不会自发形成絮体沉降下来,所以水中IBMP 的含量不但没有下降反而上升,正是IBMP 形成了臭味。另外,污水经过二级生化处理后,色度主要由真色组成,部分由微生物代谢产物构成,利用老三段或超滤工艺亦较难去除。表1 中无论是景观用水还是地表Ⅳ类水体水质标准,对色度、臭味等感官性指标的要求都不高。但由于北京市地表水水源稀缺,无法与再生水表1  不同工艺再生水水质与相关水质标准比较项目老三段
出水①
超滤—活性
炭出水②
景观用水
(观赏湖泊)
地表Ⅳ类
水体
BOD5/ mg/ L < 2 < 2 6 6
CODCr/ mg/ L 28. 44 21 无要求30
SS/ mg/ L 6. 88 < 5 10 无要求
NH3 —N/ mg/ L 3. 22 0. 54 5 1. 5
TP/ mg/ L 0. 24 1. 28 0. 5 0. 3
TN/ mg/ L 10. 53 18. 1 15 1. 5
浊度/ NTU 0. 76 0. 6 无要求无要求
色度/ 度19. 4 22 30 无要求
粪大肠菌群/ 个/ L < 3 10 000 10 000 2 000
注: ①某再生水厂10 月均值; ②某再生水厂5 月均值。协同作为城市地表及景观的补水水源,所以即便老
三段及超滤- 活性炭出水能够满足相关标准,但实际应用时水体美学效果差,易暴发水华。由此表1中标准值的界定还有待商榷。
水中的氮、磷过剩是制约再生水发展的另一个原因。氮、磷一般在污水二级处理中采用生物法去除,尤其是氮的去除,主要依靠生物硝化反硝化过程。实际运行的污水处理厂为了节省化学药剂,往往最大限度挖掘微生物同时脱氮除磷的能力,这就需要大量碳源,而我国北方污水水质碳源稀缺现象比较普遍,污水中VFA 含量多在100 mg/ L以下,聚磷菌在利用碳源释磷后,碳源明显不足,这就造成后续脱氮效率较低,无法实现同时脱氮除磷。在碳源不足的情况下,缺氧、厌氧的顺序设置已不再是影响工艺效能的主要因素,这也就是目前普遍发现的倒置A2 / O 工艺并不比正置A2 / O 效果更好的原因。解决这个问题,需要尽量挖掘内部碳源或是在深度处理中进行协同脱氮。从表1 中的数据可知,老三段及超滤- 活性炭工艺对于营养盐的处理效果无法满足相关标准要求,尤其是地表水Ⅳ类水体水质要求。因此,本文提出了臭氧(O3 ) —活性炭( GAC) —反硝化生物滤池(DNBF) 的新三段工艺。

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