随着水资源短缺问题日益严峻，污水再生回用成为解决供需矛盾的重要途径。本文将系统阐述Bardenpho-臭氧催化氧化-双膜法组合工艺的技术原理、工程应用优势以及实际运行效能，为再生水处理提供创新解决方案。该工艺通过生物脱氮、高级氧化与膜分离技术的有机结合，实现了污染物高效去除与盐分深度削减的双重目标，具有出水水质优、运行成本低、系统稳定性高等显著特点。山东某经济开发区污水处理厂的实践表明，该组合工艺可将一级A标准出水提标至地表水准Ⅳ类水质，再经双膜法处理后满足企业回用要求，为工业园区水资源循环利用提供了可靠的技术路径。
工艺原理与技术组成
Bardenpho-臭氧催化氧化-双膜法组合工艺是一种集生物脱氮、高级氧化和膜分离技术于一体的再生水处理系统，其核心在于三种技术的协同与互补。Bardenpho工艺作为生物处理单元，采用五段式设计（厌氧/一级缺氧/一级好氧/二级缺氧/二级好氧），通过两级A/O串联显著提升脱氮效率。与传统A2O工艺相比，其独特之处在于第二缺氧池可利用内源碳源进行深度反硝化，使总氮去除率从70%提升至90-95%。山东某污水厂改造案例中，各分区停留时间优化为厌氧1.85h、一级缺氧3.7h、一级好氧11.68h、二级缺氧2.66h、二级好氧2.66h，在总停留时间不变的条件下实现了出水TN≤10mg/L的严苛标准。
臭氧催化氧化单元是难降解有机物去除的关键环节。该技术通过均相催化机制（金属离子促进臭氧分解产生·OH）和非均相催化作用，大幅提高氧化效率。实际工程中将普通臭氧接触池改造为催化氧化池，采用高效溶气装置和射流曝气技术，使臭氧投加量从25mg/L降至20mg/L，而出水COD反而从30mg/L以上稳定降至30mg/L以下。催化氧化不仅破解了难降解有机物，还改善了后续膜处理单元的运行条件，有效缓解膜污染问题。
双膜法（超滤UF+反渗透RO）作为深度处理屏障，承担着盐分去除和水质净化的最终使命。超滤采用孔径0.02μm的PVDF中空纤维膜，以死端过滤模式运行，可去除绝大部分悬浮物和胶体；反渗透则选用卷式芳香聚酰胺复合膜，脱盐率高达99%。山东某再生水工程数据显示，双膜系统使TDS从4000mg/L降至57mg/L，电导率从6240μS/cm降至77μS/cm，硬度完全未检出，出水水质远超《城市污水再生利用工业用水水质》标准。
工程设计与运行优化
在工艺设计方面，该组合技术强调单元协同与参数匹配。山东省某县经济开发区污水处理厂的提标改造工程颇具代表性，其设计规模4.5×10⁴m³/d，分两期建设。二期工程将原A2O工艺改造为五段Bardenpho，同时保留一期出水作为再生水源，通过分质处理实现水资源梯级利用。工程设计中最具创新性的在于臭氧催化氧化池的结构优化——保留原池体外壁，重做内部隔墙，新增高效溶气装置、二次混合设备和均相催化反应器，在60分钟反应时间内完成有机物深度氧化。
运行参数调控是保证处理效果的核心。Bardenpho系统维持MLSS在3500mg/L，污泥龄21天，通过低速潜水推进器（5.5kW，460r/min）强化混合效果。臭氧催化氧化单元控制DO在2-3mg/L，ORP在200-300mV范围，既保证催化效率又避免臭氧浪费。膜系统运行采用"2用1备"模式，超滤通量保持28LMH，反渗透操作压力2.1MPa，通过变频调节实现能耗优化。值得注意的是，该厂通过智能控制系统实时监测各池液位、ORP、pH等参数，实现全流程自动化运行，大幅降低了人工干预需求。
针对水质波动的应对策略体现工艺韧性。当进水碳氮比偏低时，Bardenpho系统投加乙酸钠作为外碳源，确保反硝化充分进行；对于工业废水占比高的时段，前置涡凹气浮和水解酸化工艺可有效去除油脂并提高可生化性。膜系统则通过化学清洗周期调整应对污染负荷变化——超滤采用次氯酸钠+柠檬酸交替清洗，反渗透使用专用阻垢剂，使膜寿命延长30%以上。
技术经济性与环境效益
Bardenpho-臭氧催化氧化-双膜法组合工艺在处理效能上表现卓越。实际运行数据显示，该系统出水COD稳定在20-30mg/L，TN≤10mg/L，NH₄⁺-N≤1mg/L，TP≤0.3mg/L，主要指标达到地表水准Ⅳ类标准；经双膜处理后，再生水TDS≤57mg/L，电导率≤77μS/cm，浊度≤1NTU，完全满足电子、制药等高要求行业的回用标准。与传统工艺相比，其突出优势在于对特征污染物的广谱去除——不仅对常规污染物有极高去除率，对 endocrine disruptors（内分泌干扰物）和PPCPs（药物及个人护理品）等新兴污染物的去除率也超过90%。
从经济运行角度考量，该组合工艺展现出显著优势。提标改造增量成本仅0.6元/m³，再生水处理全成本为2.0元/m³，远低于当地5.3元/m³的非居民自来水价。成本优势主要来源于三个方面：臭氧催化氧化减少臭氧用量20%，能耗降低；Bardenpho工艺提高内源反硝化比例，碳源消耗减少40%；双膜系统的高回收率（UF>90%，RO>75%）减小了浓水处理压力。与MBR工艺相比，该组合工艺单位经营成本可降低0.35元/m³，且膜更换频率更低。
环境可持续性是该工艺的另一亮点。与传统芬顿氧化相比，臭氧催化氧化不产生铁污泥危废，污泥产量减少30%；Bardenpho工艺通过延长污泥龄（21天）和优化曝气，使剩余污泥量减少15%；双膜法实现水资源的高品质回用，使园区水重复利用率从20%提升至60%以上。据测算，该工艺每处理1万吨水可减少CO₂排放2.1吨，契合"双碳"战略目标。
应用前景与挑战
Bardenpho-臭氧催化氧化-双膜法组合工艺在工业园区再生水回用领域具有广阔前景。随着《城镇污水处理厂污染物排放标准》的日趋严格，特别是对TN、TDS等指标的严控，该工艺可有效解决常规处理难以达标的难题。山东案例的成功实践表明，该技术特别适合水质复杂、回用要求高的场景，如电子、制药、化工等行业的供水系统。苏州某印染园区采用类似工艺后，处理成本从3.68元/m³降至1.96元/m³，出水稳定达到准Ⅳ类标准，印证了技术的普适性。
工艺耦合创新是未来发展方向。深井曝气Bardenpho工艺通过100-150m深井实现高压溶氧（氧利用率达90%），可进一步降低能耗；与电化学氧化耦合可增强难降解有机物去除；智能加药系统和膜污染预测模型将提升运行精确度。此外，催化氧化材料的革新（如纳米催化剂、石墨烯复合催化剂）有望将臭氧利用率提高30%以上，进一步降低运行成本。
该工艺面临的技术挑战也不容忽视。高盐废水对生物系统的抑制需要强化预处理；膜浓缩液处理要求更严格的管控措施；复杂工业废水可能导致催化剂中毒，需开发抗污染催化材料。此外，高达6483万元的投资成本（山东案例）对中小水厂构成压力，未来需通过模块化设计和设备国产化降低初始投资。随着技术进步和规模效应显现，Bardenpho-臭氧催化氧化-双膜法组合工艺有望成为再生水处理的主流选择，为水资源可持续利用提供关键技术支撑。
