摘要：某污水(shui)廠原有廢水(shui)處(chu)理(li)工藝(yi)難(nan)以使出(chu)水(shui)色度穩(wen)(wen)定達標排放，且(qie)存在加藥(yao)量大，導致的(de)(de)三氯甲(jia)烷超標的(de)(de)風險(xian)。采(cai)用(yong)臭(chou)氧工藝(yi)對廢水(shui)進行脫(tuo)色處(chu)理(li)改造(zao)，結果表明(ming)，改造(zao)后(hou)的(de)(de)臭(chou)氧處(chu)理(li)系(xi)統穩(wen)(wen)定，效果良好，對色度、COD 的(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)(chu)率分(fen)別(bie)為70%、15%，滿足(zu)去(qu)(qu)除(chu)(chu)色度和遠(yuan)期去(qu)(qu)除(chu)(chu)惰性COD 的(de)(de)要求，減少(shao)后(hou)續藥(yao)劑的(de)(de)投加量，出(chu)水(shui)水(shui)質達到上海市污水(shui)綜合排放標準（DB 31/199－2009）二(er)級排放標準。臭(chou)氧系(xi)統運(yun)行費用(yong)0.39 元(yuan)/m3，整個運(yun)行費用(yong)比改造(zao)前減少(shao)0.07 元(yuan)/m3。

關鍵詞：臭氧；脫色(se)；三氯(lv)甲烷；技術改造

排(pai)放廢水(shui)(shui)中(zhong)含有(you)很高(gao)的(de)(de)(de)(de)色度，不(bu)僅影(ying)(ying)響接(jie)納水(shui)(shui)體的(de)(de)(de)(de)美觀，特別是嚴重(zhong)影(ying)(ying)響太陽(yang)光的(de)(de)(de)(de)投(tou)射而(er)(er)妨礙水(shui)(shui)生生物的(de)(de)(de)(de)生長繁殖，因此，必須(xu)使(shi)廢水(shui)(shui)出水(shui)(shui)色度達標排(pai)放。目(mu)前，國內(nei)外常(chang)見(jian)的(de)(de)(de)(de)脫色方法(fa)有(you)混凝脫色、吸附(fu)脫色、臭氧(yang)氧(yang)化、膜分離技(ji)(ji)術等(deng)[1]，采用常(chang)規的(de)(de)(de)(de)混凝脫色法(fa)不(bu)能有(you)效達到脫色的(de)(de)(de)(de)效果(guo)，而(er)(er)且(qie)產生大量污泥(ni)需二次處理(li)，吸附(fu)脫色具(ju)有(you)選擇(ze)性，價格較高(gao)，再(zai)生困難等(deng)問題，膜分離技(ji)(ji)術主要存在(zai)膜堵塞，膜污染(ran)和投(tou)資(zi)高(gao)的(de)(de)(de)(de)問題[2]。

臭(chou)(chou)(chou)(chou)氧(yang)是一種極強的(de)氧(yang)化劑，能有效去除色、臭(chou)(chou)(chou)(chou)、味、酚氰、惰性COD 等(deng)，目(mu)前(qian)利(li)用(yong)臭(chou)(chou)(chou)(chou)氧(yang)技術(shu)脫(tuo)色，在染料(liao)、制漿、檸檬酸行業已(yi)有相(xiang)關文(wen)獻報(bao)告[3-4]，這些(xie)文(wen)獻大都處(chu)于試(shi)驗(yan)研究階段，工(gong)程上(shang)應用(yong)較少，工(gong)程上(shang)應用(yong)臭(chou)(chou)(chou)(chou)氧(yang)技術(shu)主(zhu)要(yao)集中于深(shen)度處(chu)理和回(hui)用(yong)方面[5-6]。本文(wen)利(li)用(yong)臭(chou)(chou)(chou)(chou)氧(yang)技術(shu)用(yong)于廢水的(de)脫(tuo)色處(chu)理改造(zao)項(xiang)目(mu)，使其出水色度達到上(shang)海市污水綜合排(pai)放標準(zhun)（DB 31/199－2009）二(er)級排(pai)放標準(zhun)規定的(de)色度≤50 倍。

1 原工藝及存在問題

1.1 原有工藝流程

原(yuan)廢水(shui)(shui)處(chu)理工藝流程見圖1。各用(yong)戶排放廢水(shui)(shui)經混(hun)合(he)均(jun)化(hua)(hua)(hua)后進(jin)入(ru)中和(he)(he)池(chi)(chi)，進(jin)行(xing)pH 調整至6～9，后出(chu)水(shui)(shui)自流入(ru)缺(que)氧池(chi)(chi)，在反硝化(hua)(hua)(hua)菌作(zuo)用(yong)下，并(bing)有外加的乙酸(suan)提(ti)供能量，將硝態氮(dan)變成(cheng)(cheng)氮(dan)氣從水(shui)(shui)中去(qu)除(chu)(chu)，并(bing)在缺(que)氧條件下大(da)分子物(wu)質改變成(cheng)(cheng)小分子結構(gou)，提(ti)高(gao)其(qi)生化(hua)(hua)(hua)性，缺(que)氧池(chi)(chi)出(chu)水(shui)(shui)流入(ru)曝氣池(chi)(chi)，進(jin)行(xing)含碳物(wu)質的生物(wu)去(qu)除(chu)(chu)和(he)(he)生物(wu)硝化(hua)(hua)(hua)作(zuo)用(yong)，二沉(chen)池(chi)(chi)的污(wu)泥(ni)回(hui)流至缺(que)氧池(chi)(chi)進(jin)口，防止硝態氮(dan)在二沉(chen)池(chi)(chi)發(fa)生反硝化(hua)(hua)(hua)，造成(cheng)(cheng)污(wu)泥(ni)上(shang)浮(fu)(fu)，并(bing)使生物(wu)系統的活(huo)性物(wu)質濃度保持恒定，二沉(chen)池(chi)(chi)出(chu)水(shui)(shui)進(jin)入(ru)氣浮(fu)(fu)池(chi)(chi)，以提(ti)高(gao)出(chu)水(shui)(shui)中與懸浮(fu)(fu)物(wu)有關的污(wu)染物(wu)指(zhi)標(biao)的去(qu)除(chu)(chu)率，實現深(shen)度處(chu)理，為保證出(chu)水(shui)(shui)色度達標(biao)，出(chu)水(shui)(shui)投(tou)加次氯酸(suan)鈉(na)進(jin)行(xing)氧化(hua)(hua)(hua)脫色，后投(tou)加亞硫(liu)酸(suan)氫鈉(na)確(que)保出(chu)水(shui)(shui)總余(yu)氯達標(biao)，剩余(yu)污(wu)泥(ni)脫水(shui)(shui)后外運焚燒處(chu)理。

圖1 原(yuan)廢水(shui)處理工藝流程

Fig.1 Flow chart of original wastewater treatment process

1.2 存在問題

廢水經生化+氣浮處理(li)工藝后，雖然能保證COD、BOD5、TN 能達(da)標排放，但依然存在如下(xia)問題：

（1）出(chu)水(shui)(shui)(shui)色(se)度不(bu)能穩定(ding)達(da)標(biao)排放。污水(shui)(shui)(shui)廠有機廢水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)進(jin)水(shui)(shui)(shui)色(se)度高，發色(se)成份復雜，尤(you)其是(shi)有一(yi)家客戶(hu)有機廢水(shui)(shui)(shui)色(se)度高達(da)3 000 度左(zuo)右(you)（鉑鈷比(bi)色(se)法）。雖然污水(shui)(shui)(shui)廠生(sheng)物處(chu)理(li)工藝和(he)后續的(de)(de)氣浮(fu)裝置(zhi)對色(se)度有一(yi)定(ding)的(de)(de)去除率，但去除率僅(jin)約為28%，氣浮(fu)池出(chu)水(shui)(shui)(shui)達(da)250～300 度（鉑鈷比(bi)色(se)法），為此采(cai)取(qu)了(le)在(zai)出(chu)水(shui)(shui)(shui)調節池前投加次氯酸鈉的(de)(de)方(fang)式，進(jin)一(yi)步去除色(se)度，保證出(chu)水(shui)(shui)(shui)色(se)度達(da)標(biao)。

（2）三氯甲(jia)烷不能(neng)穩(wen)定(ding)達標(biao)排放(fang)。污水廠進水有機廢水色度波動大，實際運行(xing)中往(wang)往(wang)造成(cheng)次(ci)氯酸鈉(na)過(guo)量(liang)投加，投加量(liang)達11～15 t/d，經過(guo)最近一個月的(de)統計，發現(xian)在(zai)出水調節池前加入次(ci)氯酸鈉(na)后(hou)，三氯甲(jia)烷的(de)日平均(jun)負荷增(zeng)加了177%，這不僅造成(cheng)加藥量(liang)的(de)浪費(fei)，而且造成(cheng)三氯甲(jia)烷超標(biao)風(feng)險。

（3）污水廠(chang)(chang)事(shi)故池(chi)利用率低。高色度廢(fei)水被儲存于事(shi)故池(chi)，后逐步稀釋進入處理系(xi)統(tong)，削弱了(le)污水廠(chang)(chang)對其他超標廢(fei)水應急(ji)接收能力。

2 工藝改造

2.1 工藝水質、水量

考慮(lv)到遠期對排(pai)(pai)放標(biao)準(zhun)(zhun)的提高(gao)，以及(ji)污水(shui)廠擴建(jian)的影響(xiang)，設計臭氧處理水(shui)量(liang)2.5 萬(wan)m3/d，臭氧工藝設計進(jin)水(shui)水(shui)質及(ji)排(pai)(pai)放標(biao)準(zhun)(zhun)見表1。

 表1 臭氧工(gong)藝設計進水(shui)水(shui)質(zhi)與排放(fang)標(biao)準

Tab.1 Design influent quality and discharge standard

2.2 工(gong)藝流程(cheng)

改造后的(de)工藝流程如圖(tu)2 所示。廢水經生化+氣浮處理(li)工藝后，進(jin)入臭氧接觸池(chi)，氧化脫去(qu)水中的(de)色度(du)，遠期也可滿足(zu)去(qu)除惰性(xing)COD 的(de)要求，保(bao)留次(ci)氯(lv)酸鈉和亞硫(liu)酸氫(qing)鈉加藥(yao)投加系統，確(que)保(bao)進(jin)水色度(du)波動(dong)較大時，出水色度(du)等指(zhi)標(biao)能穩定達標(biao)。

圖2 改(gai)造后廢水處(chu)理(li)工藝流程

Fig.2 Flow chart of current wastewater treatment process

2.3 主要構筑物及其工(gong)藝參數

臭(chou)氧(yang)接觸池：平面(mian)尺寸(cun)23.4 m×8.2 m，有(you)效(xiao)水深7.0 m，1 座2 格(ge)，接觸時(shi)間55 min，臭(chou)氧(yang)投加量18～25 mg/L。

臭(chou)氧(yang)制備間：平(ping)面尺寸25.0m×15.7m，內設臭(chou)氧(yang)發生器(qi)(qi)(qi)1 套(tao)(tao)（含(han)氮氣(qi)投加系(xi)統(tong)，臭(chou)氧(yang)發生系(xi)統(tong)，臭(chou)氧(yang)投加與(yu)擴散系(xi)統(tong)、臭(chou)氧(yang)尾氣(qi)破壞系(xi)統(tong)、供配電系(xi)統(tong)，儀表與(yu)PLC 控制系(xi)統(tong)、管道系(xi)統(tong)等，考慮到遠(yuan)期去除惰性COD 的(de)要求，預留(liu)3 套(tao)(tao)空位）；空壓機系(xi)統(tong)1 套(tao)(tao)（包括(kuo)空氣(qi)壓縮機，后冷卻器(qi)(qi)(qi)，空氣(qi)儲(chu)罐，過濾(lv)器(qi)(qi)(qi)等），冷卻水系(xi)統(tong)1 套(tao)(tao)（包括(kuo)冷卻水循(xun)環泵(beng)，換(huan)熱器(qi)(qi)(qi)等）。

液氧儲存(cun)區：新(xin)增1 套儲罐，V=30 m3，儲罐與(yu)道(dao)路的間距滿足(zu)《建筑設計防火規定》。

3 運行結果

3.1 色度去除(chu)效果

經過2 個(ge)多月(yue)的(de)(de)調試，臭(chou)氧(yang)(yang)系(xi)統(tong)進(jin)入了穩定運(yun)行(xing)期(qi)，目(mu)前考慮到(dao)水(shui)量和經濟原因(yin)，臭(chou)氧(yang)(yang)處理(li)(li)系(xi)統(tong)只運(yun)行(xing)一條線。由圖(tu)3 可知（圖(tu)中數據為10 月(yue)2 日(ri)(ri)～11 月(yue)1 日(ri)(ri)），臭(chou)氧(yang)(yang)對色(se)度(du)去(qu)(qu)(qu)除效(xiao)率在65%～75%左右，而(er)10 月(yue)3 日(ri)(ri)時(shi)，臭(chou)氧(yang)(yang)對色(se)度(du)的(de)(de)去(qu)(qu)(qu)除率不到(dao)50%，盡管當天加大了臭(chou)氧(yang)(yang)的(de)(de)投加濃(nong)度(du)，但分析發現(xian)色(se)度(du)去(qu)(qu)(qu)除率并(bing)沒有得到(dao)很大的(de)(de)提高，也只有52%，分析發現(xian)10 月(yue)3 日(ri)(ri)的(de)(de)進(jin)水(shui)量為15 687 m3/d，進(jin)水(shui)色(se)度(du)306 度(du)（鉑鈷色(se)度(du)），而(er)設(she)計的(de)(de)每格(ge)臭(chou)氧(yang)(yang)系(xi)統(tong)的(de)(de)處理(li)(li)水(shui)量12 500 m3/d，色(se)度(du)250 度(du)（鉑鈷色(se)度(du)），進(jin)水(shui)色(se)度(du)負荷遠(yuan)遠(yuan)高于設(she)計值，這可能是導致色(se)度(du)去(qu)(qu)(qu)除效(xiao)率低下(xia)的(de)(de)原因(yin)。

圖3 臭氧對色度的影響

Fig.3 Effect of ozone on effluent color

廢水經臭氧(yang)(yang)氧(yang)(yang)化(hua)后，出水色(se)(se)度(du)(du)(du)還在40～100 度(du)(du)(du)左(zuo)右，為(wei)此，還需投加(jia)(jia)次氯酸鈉(na)進(jin)行(xing)進(jin)一(yi)步的(de)氧(yang)(yang)化(hua)脫色(se)(se)，投加(jia)(jia)量約3 t/d，出水井色(se)(se)度(du)(du)(du)都在32 度(du)(du)(du)（鉑鈷色(se)(se)度(du)(du)(du)）以下，三氯甲(jia)烷小于0.03 mg/L，10 月(yue)中(zhong)旬環保部門監測結果顯示，色(se)(se)度(du)(du)(du)為(wei)35 倍，COD 為(wei)60 mg/L，臭氧(yang)(yang)系(xi)統已通過環保驗(yan)收。

3.2 COD 去除效果

惰(duo)性COD 很難(nan)通過生(sheng)物方法(fa)去(qu)除，臭氧的(de)強(qiang)氧化性可以有(you)效去(qu)除一定惰(duo)性COD，從圖4 可以看出(chu)，臭氧工(gong)藝進(jin)水COD 約70 mg/L，出(chu)水COD 約為(wei)58 mg/L，COD 去(qu)除率(lv)約在15%左右，可滿足(zu)遠期COD 排放(fang)標(biao)準提(ti)高(gao)的(de)需要，目前，COD 排放(fang)標(biao)準為(wei)小于(yu)100 mg/L。

圖4 臭(chou)氧對COD 的影響

Fig.4 Effect of ozone on effluent COD

4 工程效益分析

4.1 投資費用(yong)

整(zheng)個工(gong)程總投資約為2 000 萬，其(qi)中土建350萬，設備、材料(liao)費(fei)用(yong)1 200 萬，其(qi)它費(fei)用(yong)（工(gong)程安裝費(fei)、設計費(fei)、管理費(fei)等）約450 萬。

4.2 運行(xing)費用

改造前后系(xi)統的實際(ji)運行費(fei)用比較(jiao)見表(biao)2，表(biao)2只比較(jiao)臭氧系(xi)統和后續加藥運行費(fei)用，不考慮折舊(jiu)也不涉及到前端處理運行費(fei)用。

從表(biao)2 可知，新建臭(chou)氧(yang)工藝(yi)后，雖然增加(jia)了(le)臭(chou)氧(yang)電耗等運行費(fei)用(yong)(yong)，但大(da)大(da)降低了(le)藥劑(ji)成本，處理系統的總費(fei)用(yong)(yong)比改(gai)造(zao)前節約了(le)0.07 元/m3，并且(qie)臭(chou)氧(yang)系統操作簡單(dan)，易于控(kong)制，減(jian)少了(le)改(gai)造(zao)前藥劑(ji)投加(jia)的人力。

表2 改造前后運行(xing)費用比較

Tab.2 Comparison of operation cost before and after

4.3 社會(hui)及環境效益

污水(shui)廠改造完成后，不但有效(xiao)解決出(chu)水(shui)色度，三氯甲烷(wan)的不達(da)標問(wen)題，消減了排入(ru)水(shui)體COD 的總量，而(er)且有利于海洋生態環(huan)境的保護，改善人們(men)的生活環(huan)境，促(cu)進經(jing)濟(ji)的發展。

5 結論

采用臭氧工藝能夠(gou)滿足污水廠(chang)對色度達標處理和(he)遠期(qi)去除部分惰性COD 的要求，臭氧系統運(yun)行費用0.39 元(yuan)/m3，整個運(yun)行費用比改(gai)造前減少(shao)0.07 元(yuan)/m3，因而具有較強的經濟優勢(shi)和(he)技(ji)術優勢(shi)。

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