城市污水深度處理工藝方案的選擇

梁巧珍譚鋆

（1.宜昌宏業(yè)工程項(xiàng)目管理有限公司 宜昌 443000 2.中國長江電力股份有限公司 宜昌 443000）

城市污水深度處理工藝方案的選擇

梁巧珍1譚鋆2

（1.宜昌宏業(yè)工程項(xiàng)目管理有限公司 宜昌 443000 2.中國長江電力股份有限公司 宜昌 443000）

目前，傳統(tǒng)的活性污泥工藝仍是我國城市污水處理中經(jīng)常被采用的主要工藝之一，但由于其較差的污泥沉降性和較低的污染物去除效率，導(dǎo)致傳統(tǒng)活性污泥工藝的處理效果和運(yùn)行穩(wěn)定性難以達(dá)到污水回用的要求。本文主要對比不同深度處理工藝對宜昌市某污水處理廠二期擴(kuò)建工程中深度處理的污染物去除效果和運(yùn)行特性，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，為實(shí)際城市污水回用處理工程設(shè)計(jì)過程中的工藝優(yōu)選提供技術(shù)依據(jù)。

污水深度處理工藝；去除效果；運(yùn)行特性；比較；污水回用

1 前言

根據(jù)污水二級處理技術(shù)（如活性污泥法）凈化功能對城市污水所能達(dá)到的處理程度，一般情況下，二級處理出水中含有相當(dāng)數(shù)量的有機(jī)污染物、無機(jī)污染物、植物性營養(yǎng)鹽，還有可能含有細(xì)菌和重金屬等有毒有害物質(zhì)。由于水資源的日益缺乏，污水已作為一種水資源進(jìn)行再生處理和回用。污水深度處理后利用途徑不同，處理的水質(zhì)目標(biāo)也不同，在污水處理的過程中，應(yīng)按照實(shí)用、高效、運(yùn)行穩(wěn)定、操作管理方便的原則，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后選擇處理效果好、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的最佳組合深度處理工藝。目前應(yīng)用于深度處理及回用的工藝較多，如混凝沉淀法、粒狀材料過濾法、活性炭吸附法、膜處理法、離子交換法和消毒等。

本文針對宜昌市某污水處理廠二期擴(kuò)建工程，通過比較幾種常用的的深度處理工藝，結(jié)合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-202）一級A標(biāo)準(zhǔn)及場區(qū)實(shí)際情況，確定該工程的深度處理工藝。

2 工程概況

宜昌市某污水處理廠，建設(shè)規(guī)模30萬m3/d，其中一期于2007年建成運(yùn)行至今，處理規(guī)模20.0萬m3/d，二級處理采用A2/O脫氮除磷處理工藝。該污水處理廠一期出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-202）一級A標(biāo)準(zhǔn)，處理后的尾水就近排入長江。隨著宜昌市大城建設(shè)的推進(jìn)以及沿江污水干管的完善，近年來該污水廠處理污水量逐漸增加，目前其污水日處理量已超過一期設(shè)計(jì)規(guī)模，沿江排污口溢流現(xiàn)象時有發(fā)生，根據(jù)《省環(huán)保廳關(guān)于加快城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)推進(jìn)水污染減排工作的函》（鄂環(huán)函【2014】152號）要求，為保護(hù)長江水資源，該污水廠擬進(jìn)行二期擴(kuò)建工程，處理規(guī)模10.0萬m3/d。由于一期工程采用的是A2/O工藝，運(yùn)行以來處理效果穩(wěn)定，且鼓風(fēng)機(jī)房、污泥泵房均已按照遠(yuǎn)期規(guī)模預(yù)留，考慮到二期擴(kuò)建工程的處理規(guī)模及與一期工程的銜接，減少管理操作難度，該污水處理廠二期擴(kuò)建工程二級處理選用改良型A2/O工藝。

3 污水深度處理工藝方案的比選

為確保出水滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，該污水處理廠二期工程出水水質(zhì)限值：BOD5≤10mg/L，COD ≤50mg/L，SS ≤10mg/L，TN ≤15mg/L，NH3-N ≤5（8）mg/L，TP≤0.5mg/L。結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際情況，現(xiàn)對以下三種常用的基本的深度處理工藝進(jìn)行分析，以確定其深度處理工藝。

工藝一：二級出水+微絮凝過濾+消毒

工藝二：二級出水+混凝沉淀+過濾+消毒

工藝三：二級出水+混凝沉淀+過濾+活性炭吸附+消毒

工藝一傳統(tǒng)、簡單、實(shí)用，適用于工業(yè)循環(huán)冷卻用水，城市道路澆灑、綠化、景觀、消防、補(bǔ)充河湖等市政用水和居民住宅沖洗廁等雜用水，以及不受限制的農(nóng)業(yè)用水。該工藝是一種水質(zhì)適用面廣、運(yùn)行費(fèi)用低、安全實(shí)用的常規(guī)深度處理工藝。

工藝二在工藝一的基礎(chǔ)上增加了沉淀單元，通過混凝沉淀進(jìn)一步去除二級生化處理系統(tǒng)未能除去的膠體物質(zhì)、部分重金屬和有機(jī)污染物。確保過濾效果，延長過濾周期，因而出水水質(zhì)更優(yōu)，適用面更廣，效果更穩(wěn)定。農(nóng)業(yè)回用水和城市回用水（景觀，澆灑，洗車建筑用水等）一般使用這類水質(zhì)的回用水。

工藝三在工藝二的基礎(chǔ)上增加了活性炭吸附，對微量有機(jī)污染物、微量金屬離子、色度及病毒等有毒污染物的去除效果明顯，尤其對含有重金屬的污水處理效果較好。對去除微量有機(jī)污染物二級出水進(jìn)行工藝三處理，可去除：濁度 73～88％，SS 60～70％，色度 40～60％，BOD531～77％，COD 25～40％，總磷29～90％，且對可生物降解有機(jī)物的去除高于不易生物降解的有機(jī)物。此類工藝適用于除人體直接飲用外的各種工農(nóng)業(yè)回用水和城市回用水，尤其是加了膜技術(shù)和離子交換對工業(yè)循環(huán)冷卻水，鍋爐給水均可適用。該工藝主要缺點(diǎn)在于前期基建投資較高，后期運(yùn)行費(fèi)用高，活性炭再生條件苛刻，運(yùn)行過程中容易產(chǎn)生亞硝酸鹽，突發(fā)性污染適應(yīng)性差、活性炭微孔極易被阻塞、進(jìn)水水質(zhì)的pH適用范圍窄、抗沖擊負(fù)荷差等[1]。該工藝多見于給水處理及小型污水處理站。

通過比較，根據(jù)出水的水質(zhì)條件及其主要超標(biāo)項(xiàng)目，工藝一和工藝二是本工程適宜采用的深度處理工藝，工藝三盡管從技術(shù)上更加先進(jìn)可靠，但從經(jīng)濟(jì)合理性分析，不適合本項(xiàng)目。工藝一構(gòu)筑物少，投資較省，但過濾周期短，一般適用于污水再生利用水質(zhì)要求相對較低的場合。工藝二構(gòu)筑物較多，投資較大；但工藝穩(wěn)妥，運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)保證性高，更適用于對污水再生利用水質(zhì)穩(wěn)定性要求較高的場合。考慮本工程規(guī)模較大，以后出水可再生利用，因此選擇工藝二作為本工程的深度處理工藝。

針對工藝二提出以下兩個不同的處理方案進(jìn)行比選：

方案一：高效沉淀池+氣水反沖洗砂濾池

方案二：高效沉淀池+精密過濾。

高效沉淀池是將混合、絮凝、沉淀高度集成一體，主要由反應(yīng)池、預(yù)沉池—濃縮池及斜管分離池組成。在整個反應(yīng)池中可獲得大量高密度、均質(zhì)的礬花。礬花慢速地從一個大的預(yù)沉區(qū)進(jìn)入到澄清區(qū)，這樣可避免損壞礬花或產(chǎn)生旋渦，確保大量的懸浮固體顆粒在該區(qū)均勻沉積。礬花在澄清池下部匯集成污泥并濃縮。逆流式斜管沉淀區(qū)將剩余的礬花沉淀。澄清水由一個集水槽系統(tǒng)回收。絮凝物堆積在澄清池的下部，形成的污泥也在這部分區(qū)域濃縮。通過刮泥機(jī)將污泥收集起來，循環(huán)至反應(yīng)池入口處，剩余污泥排放。

氣水反沖洗砂濾池采用石英砂作為濾料，其特點(diǎn)是在整個濾層內(nèi)，濾料的級配基本相同，因此沿濾層厚度的每一點(diǎn)，濾料顆粒間所形成的空隙大小的分布也是一樣的，每一點(diǎn)具有容納同樣多的懸浮固體的能力。氣水沖洗石英砂濾料濾池的濾層截污能力大，出水水質(zhì)好，沖洗周期長；采用氣、水反沖再加始終存在的橫向表面掃洗，沖洗效果好，沖洗水量大大減少[2～3]。其缺點(diǎn)是濾速較低，占地較大。氣水沖洗石英砂濾料濾池應(yīng)用于深度處理時對 CODcr、BOD5、SS、NH3-N、TN、TP 的去除率分別約為30％、20％、70％、25％、10％、60％。由此可知，氣水反沖洗砂濾池對污染物SS、TP的去除率較高，但對有機(jī)物及NH3-N、TN的去除率較低。故采用方案一作為該工程深度處理工藝，必須同時強(qiáng)化前端二級生化處理的脫氮及有機(jī)物的去除。

精密過濾器由設(shè)備主體模塊、核心過濾模塊、反沖洗系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、自控系統(tǒng)組成。過濾器設(shè)備連續(xù)過濾，設(shè)備內(nèi)部設(shè)有自動啟閉開關(guān)，當(dāng)滾筒有水進(jìn)入時，設(shè)備自動啟動減速驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動，同時啟動反沖洗泵。污水流入空心滾筒內(nèi)，滾筒上為高強(qiáng)度不銹鋼濾網(wǎng)。污水由濾網(wǎng)內(nèi)側(cè)向外側(cè)流出，污水中的懸浮物被截留在濾網(wǎng)內(nèi)側(cè)。沖洗水噴頭由濾網(wǎng)外側(cè)向內(nèi)側(cè)對濾網(wǎng)進(jìn)行沖洗，沖洗下來的細(xì)小顆粒物質(zhì)由設(shè)備內(nèi)部的反沖洗水收集槽收集，并通過排污管排出設(shè)備。當(dāng)無水通過設(shè)備時，設(shè)備自動停止。精密過濾器反沖洗水泵抽取濾后水，通過高壓傘狀噴射體系統(tǒng)對濾網(wǎng)進(jìn)行自外對內(nèi)的沖洗，從而將過濾過程中堆積在濾網(wǎng)內(nèi)表面的懸浮物清除。反沖洗次數(shù)和歷時可調(diào)，正常的自清洗和淤泥清除可以和過濾同時進(jìn)行，不影響正常的過濾流程。精密過濾具有如下優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備使用壽命長，濾網(wǎng)更換方便，反沖洗消耗水量小（單臺反洗水量30～90m3/d），過濾水頭損失小，耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)，運(yùn)行能耗低，自動化控制程度高等。

上述兩工藝方案的區(qū)別在于濾池的型式：①以鋼筋混凝土為主體的結(jié)構(gòu)形式；②以設(shè)備為主體的組成形式，兩種濾池型式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較詳表1。

表1 濾池型式技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表

由上述兩種型式的濾池比較可知，在運(yùn)行成本差別不大的情況下，同氣水反沖洗砂濾池相比，精密過濾器具有處理建構(gòu)筑物數(shù)量少、土建施工簡單、占地小、運(yùn)行電耗低等優(yōu)點(diǎn)，因此該污水處理廠二期擴(kuò)建工程污水深度處理工藝推薦采用高效沉淀池+精密過濾工藝。

4 結(jié)論

本文以宜昌市某污水處理廠二級處理出水為研究對象，對幾種深度處理工藝從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能等方面進(jìn)行分析比較，結(jié)合該污水處理廠實(shí)際情況，高效沉淀池+精密過濾工藝具有工藝穩(wěn)妥，運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)保證性高等優(yōu)點(diǎn)，更適用于對污水再生利用水質(zhì)穩(wěn)定性要求較高，污水處理規(guī)模較大的場合，且其土建施工簡單，投資適中，后期運(yùn)行能耗小、費(fèi)用低，更適合該污水廠二期擴(kuò)建工程的深度處理。

[1]黃深.城市污水廠二級處理出水臭氧深度處理研究[D].北京：清華大學(xué)，2008.

[2]傅金祥，陳正清，趙玉華，等．微絮凝過濾處理污水廠二級出水用作景觀水研究[J].中國給水排水，2006，22（19）：65～67．

[3]欒兆坤，李桂平．微絮凝一深床直接過濾及工藝參數(shù)研究[J]．中國給水排水，2002，18（4）：14～18．

X703

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1004-7344（2016）36-0248-02

2016-11-21

梁巧珍（1987-），女，漢族，廣西來賓人，助理工程師，本科，主要研究方向?yàn)榻o排水。