上海惠南水廠生物預(yù)處理生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果

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簡(jiǎn)介： 惠南水廠位于上海，水源水受工業(yè)污水和生活污水的污染，不符合生活飲用水水源水質(zhì)的要求。采用接觸氧化法進(jìn)行預(yù)處理，可使整個(gè)制水工藝NH3-N，CODMn的去除率分別提高78.7和15.45個(gè)百分點(diǎn)。
關(guān)鍵字：惠南水廠 生物預(yù)處理 接觸氧化

（1.河南省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，河南 鄭州 450000；2.上海市南匯區(qū)自來(lái)水公司，上海 201312）

Results Of Biological Pretreatment Operation Test at Shanghai Huinan Water Plant
JI Yue-guo¹，Yin Wen-xuan¹，YANG Wei-quan²，GUO Dong-liang¹
（1.The Urban and Rural Planning & Designing Institute of Henan Province，Zhengzhou 450000，China;
2.Running Water Company of Nanhui District，Shanghai 201312，China）

　　Abstract：Huinan Water Plant is located in Shanghai．The water at its water source was polluted by industrial wastewater and domestic sewage and did not meet the requirements for water quality at the water source of domestic water and drinking water．The use of contact oxidation process in the pretreatment improved the NH₃-N and COD_Mn removing efficiencies of the entire water preparation process by 78.7％ and 15.45％ respectively．
　　Key words：Huinan Water Plant；biological pretreatment；contact oxidation

　　上海惠南水廠位于上海市南匯區(qū)，以大治河作為取水水源，由于沿途工業(yè)廢水和生活污水的排人，大治河的水質(zhì)達(dá)不到生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（CJ3020-1993）（見(jiàn)表1）。為此，水廠在常規(guī)處理的基礎(chǔ)上增加了生物接觸氧化池。本文就惠南水廠生物接觸氧化池的處理效果及對(duì)常規(guī)處理工藝的影響進(jìn)行了研究總結(jié)。

表1 水源水水質(zhì)和CJ3020-93二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的比較分析項(xiàng)目原水CJ3020-93二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)濁度/NTU30～60 色度/度30～70不應(yīng)有明顯的其它異色pH值7.6～7.76.8～8.5溶解氧/(mg·L^-1)2.0～5.0 氨氮/(mg·L^-1)1.5～4.0≤1.0亞硝酸鹽/(mg·L^-1)0.1～0.15 鐵/(mg·L^-1)1.50～1.90≤0.5錳/(mg·L^-1)1.30～1.80≤0.1ρ(COD_Mn)/(mg·L^-1)5.41～6.50≤6

1 接觸氧化池的設(shè)計(jì)參數(shù)

　　設(shè)計(jì)能力：12×10⁴m³/d，分2座，單池設(shè)計(jì)能力6×10⁴m³/d，平面尺寸為76.9m×17.2m，其內(nèi)分成獨(dú)立的2格。有效水深4.2m，水力停留時(shí)間1.45h。
　　填料：YDJ彈性波紋立體填料，規(guī)格φ173×3500，φ173×3000（主要用于出水渠下）2種，布置為中密度，呈梅花形組裝（3.0～3.5kg/m³）。曝氣器采用KBB型微孔曝氣器，平均孔徑70～80μm，單個(gè)曝氣器空氣流量為0.6～0.9m³/h，服務(wù)面積0.5m²/個(gè)，充氧效率5.0kg/(kW·h)。鼓風(fēng)機(jī)房設(shè)有4臺(tái)BE200三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)，其中3臺(tái)風(fēng)量為46.1m³/min，1臺(tái)風(fēng)量為30.7m³/min，風(fēng)壓均為59kPa。
　　另外每格接觸氧化池底部設(shè)DN200穿孔排泥管24根，頂部設(shè)水力沖洗裝置。

2 接觸氧化池的運(yùn)行

　　2.1 生物膜的培養(yǎng)
　　生物膜培養(yǎng)采用自然掛膜法。生物膜培養(yǎng)時(shí)間持續(xù)3周，培養(yǎng)期間每天取樣2次。接觸氧化池水溫在27～31℃。進(jìn)、出水水質(zhì)變化如表2所示。由表2可見(jiàn)，在掛膜階段，生化池對(duì)NH₃-N、濁度、色度等均有較好的處理效果，其中以NH₃-N的效果最為明顯。

表2 生物膜培養(yǎng)階段水質(zhì)變化指標(biāo)進(jìn) 水出 水濁度/
NTU色度/
度ρ(NH₃-N)/
(mg·L^-1)ρ(COD_Mn)/
(mg·L^-1)濁度/
NTU色度/
度ρ(NH₃-N)/
(mg·L^-1)ρ(COD_Mn)/
(mg·L^-1)范圍7.5～6730～701.24～3.925.45～8.395～38.526.3～42.20～1.685.02～7.39平均31.939.82.456.7616.832.80.516.21去除率/％    47.3417.5979.188.14

　　圖1是生物膜培養(yǎng)階段NH₃-N去除率變化曲線。由圖1可見(jiàn)，在培養(yǎng)的初期NH₃-N去除率與培養(yǎng)時(shí)間成正比，隨時(shí)間的延長(zhǎng)而迅速提高，至第3天時(shí)，去除率已達(dá)70％以上，如生物膜成熟以NH₃-N去除率達(dá)到70％以上為標(biāo)準(zhǔn)。則可以認(rèn)為運(yùn)行至第3天時(shí)生物膜已培養(yǎng)成熟。
　　2.2 氣水比的控制
　　水中保持足夠的溶解氧對(duì)保證生化池的處理效果是十分必要的。當(dāng)水中溶解氧不足時(shí)，會(huì)影響微生物的新陳代謝，從而影響處理效果，因此，一般情況下，氣水比應(yīng)控制在0.69:1，冬季可采用1.15:1。從運(yùn)行情況可知，在溫暖季節(jié)，控制氣水比0.69:1時(shí)，水中溶解氧為6～8mg/L，可以滿足微生物新陳代謝的需要。
　　2.3 沖洗方式
　　為使接觸氧化池填料上附著生長(zhǎng)的生物膜加速更新，保持高度活性，應(yīng)定期對(duì)填料進(jìn)行沖洗。沖洗方式采用曝氣風(fēng)機(jī)局部加大空氣量對(duì)填料進(jìn)行沖洗，每次只對(duì)生化池的四分之一的區(qū)域進(jìn)行沖洗，間隔3－5d后，再接著沖洗下一個(gè)區(qū)域，依次循環(huán)，工作周期為10～15d。
　　2.4 排泥方法及控制參數(shù)
　　生化工藝采用的是穿孔排泥管，其主要特點(diǎn)是排泥管布孔均勻，排泥徹底。通過(guò)近兩年的運(yùn)轉(zhuǎn)表明，這種排泥方法整體上是成功的，經(jīng)過(guò)近兩年的試驗(yàn)，生化池的排泥可按以下工藝參數(shù)實(shí)行。
　?、偾安咳种唬号拍嘀芷?4h，排泥歷時(shí)1.5～2min；
　?、诤蟛咳种唬号拍嘀芷?8h，排泥歷時(shí)1～2min。

3 接觸氧化池的預(yù)處理效果

　　試運(yùn)行時(shí)間16個(gè)月歷經(jīng)春、夏、秋、冬各類(lèi)季節(jié)，接觸氧化池對(duì)主要水質(zhì)指標(biāo)的處理取得了滿意的效果，達(dá)到了預(yù)期的目的。預(yù)處理效果見(jiàn)表3。

表3 接觸氧化池預(yù)處理效果分析項(xiàng)目ρ(NH₃-N)/(mg·L^-1)ρ(COD_Mn)/(mg·L^-1)濁度/NTU總鐵/(mg·L^-1)總錳/(mg·L^-1)色度/度進(jìn)水0.19～5.792.72～7.8410.50～72.000.01～1.250.03～0.6210～70出水0～1.942.26～6.962.10～60.000～0.610～0.228～50去除率/％33.0～92.42.35～29.0210.53～89.6112.10～2.5813.24～1004.30～51.45

　　NO^2-在生化池中的變化與生物膜是否處于高效段有很大的關(guān)系。試驗(yàn)期間，當(dāng)生物膜處于高效段時(shí)，硝化菌能將原水中的NH₃-N及NO^2-轉(zhuǎn)變?yōu)镹O^3-，使出水中的NO^2-小于原水的NO^2-，其去除率在1.67％～80％，平均去除率為53.47％；當(dāng)生物膜活性較低時(shí)，處理效果下降，NO^2-出水濃度則可能小于進(jìn)水濃度，也有可能大于進(jìn)水。
　　總的看來(lái)，生物預(yù)處理是綜合改善微污染水源水質(zhì)的有效途徑，能有效去除微污染源水中的氨氮、鐵、錳、濁度、色度，降低水源水中有機(jī)污染物（COD_Mn）等。據(jù)國(guó)家城市水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)上海監(jiān)測(cè)站檢測(cè)，在30項(xiàng)原水指標(biāo)中，經(jīng)生物處理后，有18項(xiàng)指標(biāo)得到了改善。

4 生物預(yù)處理對(duì)常規(guī)凈水工藝的影響

　　4.1 對(duì)水處理效果的影響
　　生物預(yù)處理的目的是為了去除常規(guī)水處理中較難處理或處理成本很高的污染物質(zhì)，如氨氮等?；菽纤畯S采用生物接觸氧化作為預(yù)處理后，對(duì)出廠水主要污染指標(biāo)有了很大的改善，平均濁度從0.79降至0.63，且有70％的時(shí)間在0.5度以下。從2000年11月以來(lái)，濁度全部低于0.5度。平均出水色度從11.6度降至5.95度，降低5.65度，且有68.2％的時(shí)間小于5度。進(jìn)入2000年11月以來(lái)，在正常情況下，色度低于5度。增加接觸氧化池前后主要污染物的去除車(chē)見(jiàn)表4。

表4 增加接觸氧化池前后主要污染物去除率的比較項(xiàng) 目COD_Mn/％NH₃-N/％濁度/％色度/％處理前（平均值）15～37.27（22.59）（18.2）82.1～9.6（96.5）40～85.7（67.9）處理后（平均值）28.09～48.75（38.04）69.8～95（92.9）86.7～99.95（97.8）57.1～96（8.4）比較結(jié)果（平均值）提高15.45個(gè)百分點(diǎn)提高78.7個(gè)百分點(diǎn)提高1.3個(gè)百分點(diǎn)提高16.5個(gè)百分點(diǎn)

5 預(yù)處理對(duì)制水費(fèi)用的影響

　　5.1 降低了加礬的費(fèi)用
　　由于生物處理可以去除水中部分懸浮顆粒和膠體物質(zhì)，同時(shí)降低受有機(jī)污染物影響的膠粒的ζ電位，使膠粒在混凝時(shí)更易脫穩(wěn)，從而降低混凝劑的投加量。攪拌試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)接觸氧化預(yù)處理的原水在同樣出水濁度下，可節(jié)省30％左右的投加量，而16個(gè)月的運(yùn)行表明，采用生物預(yù)處理后，混凝劑（液體堿式氯化鋁）的投加量，由原來(lái)的27.63mg/L降至24.68mg/L，降低用量10.68％，液體堿式氯化鋁價(jià)格按2200元/t考慮，成本降低0.65分/m³，且投加量的變化幅度大大減少，使運(yùn)行管理更加方便。
　　5.2 減少了加氯費(fèi)用
　　在采用生物預(yù)處理以前，加氯量為6.97mg/L，采用生物預(yù)處理后，加氯量為6.17mg/L，單位體積的用量減少11.48％，液氯價(jià)格按2500元/t考慮，成本降低0.20分/m³，且由于氨氮的大幅度下降，出廠水中余氯控制的穩(wěn)定性大大提高。
　　5.3 增加了電費(fèi)
　　接觸氧化預(yù)處理以1臺(tái)BE200三葉羅茨風(fēng)機(jī)供氣，其風(fēng)量為46.1m³/min，風(fēng)壓59kPa，額定功率75kW，如1kw·h按0.76元計(jì)，產(chǎn)水量以10×10⁴m³計(jì)，則每立方米水增加的費(fèi)用為75×24×100×0.76/(10×10⁴)=1.368分/m³。綜合上述3項(xiàng)費(fèi)用，采用接觸氧化預(yù)處理后運(yùn)行成本增加了1.368-0.65-0.20=0.518分/m³。

6 結(jié)論

　　通過(guò)近兩年的試驗(yàn)，可以得到以下結(jié)論：在水溫為27～30℃之間，接觸氧化池的生物膜經(jīng)過(guò)了3d的自然培養(yǎng)就可成熟。微污染原水通過(guò)接觸氧化預(yù)處理后，NH₃-N，色度，COD_Mn，濁度，鐵，錳的去除率分別為78.7％，24.13％，12.36％，64.43％，48.64％，69.3％，對(duì)原水水質(zhì)有明顯的改善；整個(gè)制水工藝的NH₃-N，COD_Mn去除率的百分點(diǎn)分別提高78.7和15.45。而每立方米自來(lái)水的制水費(fèi)用只增加了0.518分錢(qián)。

作者簡(jiǎn)介：姬躍國(guó)（1965～），男，河南?？h人，河南省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院高級(jí)工程師，給排水碩士。鄭州市市民新村北街2號(hào)，電話（0371）6259673。