城市污水處理廠深度處理過濾工藝設(shè)計探討

尤曉慧

（深圳市市政設(shè)計研究院有限公司，廣東 深圳518028）

1 引言

基于歷史環(huán)境的發(fā)展變化，城市污水處理廠出水水質(zhì)由GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）中一級標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)提升為A標(biāo)準(zhǔn)，城市污水處理在過濾工藝技術(shù)、經(jīng)濟(jì)投入和運行成本、過濾工藝選擇方面都面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。經(jīng)長期的探索研究和實踐，成熟穩(wěn)定的城市污水處理工藝技術(shù)已基本形成，并得到了廣泛應(yīng)用。其中，過濾是污水處理中必不可少的工藝技術(shù)和核心環(huán)節(jié)。

《標(biāo)準(zhǔn)》中對城市污水處理廠的污水排放制定了嚴(yán)格的濃度指標(biāo)，基于不同形態(tài)的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，出廠水質(zhì)應(yīng)按不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。

過濾是污水處理的核心環(huán)節(jié)，其基本運行機(jī)理就是利用有孔介質(zhì)去除水體中的污染物。因過濾工藝的設(shè)計參數(shù)不同，介質(zhì)材料的選擇有所差異。過濾環(huán)節(jié)的本質(zhì)在于借助濾網(wǎng)的篩選和截留功能，對二級出水做進(jìn)一步的去質(zhì)（生物絮體、膠體物質(zhì)、不可溶懸浮物、顆粒態(tài)有機(jī)物和pH），使其達(dá)到《標(biāo)準(zhǔn)》中水質(zhì)一級標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn)。

2 濾布濾池

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成及其工作原理

設(shè)備主要構(gòu)成部件包括自控系統(tǒng)、纖維濾片、積水板、移動吸泥系統(tǒng)。其工作原理為污水重力流進(jìn)設(shè)有布水堰濾池，其濾池中的濾布采用全淹沒的形式，污水通過濾布外側(cè)進(jìn)入，過濾液通過底部凈水通道收集，重力流通過出水堰排出濾池。過濾中部分污泥因濾布具備吸附性能被吸附于濾布外側(cè)，長時間的污泥吸附，逐漸形成污泥層【1】。隨著濾布上污泥的積聚，濾布的過濾阻力不斷增加，濾池水位也隨之逐步增高。使用液位傳感器對池內(nèi)液體的變化情況進(jìn)行實時監(jiān)測，當(dāng)該池內(nèi)液位到達(dá)清洗設(shè)定值時，即可啟動反抽吸泵，開始清洗過程。清洗過程中，濾池進(jìn)行連續(xù)不間斷的過濾。過濾期間，過濾濾片處于靜止?fàn)顟B(tài)，有利于污泥的池底沉積。清洗期間，由行車帶動吸泥泵在濾布表面走動。抽吸泵負(fù)壓抽吸濾布表面、濾池及池底，吸除濾布上的固體顆粒，此時過濾濾片內(nèi)的水自里向外被同時抽吸，并對濾布展開清洗，發(fā)揮其濾布清洗作用。

運行時應(yīng)注意檢查設(shè)備各管道、閥門及堰板等是否處在合適的運行位置。同時，應(yīng)檢查反沖洗系統(tǒng)的吸泥支管安裝是否緊固穩(wěn)定，反沖洗行車軌道無障礙物使用前檢查螺栓是否到達(dá)有效固定狀態(tài)。應(yīng)特別注意的是，在水位升到最低水位標(biāo)識以上之前，不得開啟反沖洗泵。并且應(yīng)嚴(yán)格控制進(jìn)水的SS（懸浮固體）粒徑。

2.2 性能優(yōu)勢

按過濾技術(shù)機(jī)理劃分歸類，濾布濾池屬于表層過濾，通過濾料對流體中的固體顆粒物進(jìn)行機(jī)械篩濾。因處理工藝的需要，濾器隔膜材料的材質(zhì)多元。有纖維濾布，其強(qiáng)度高、耐性好、抗腐蝕性強(qiáng)、易于安裝，但需時常進(jìn)行清洗，否則會堵塞濾布的細(xì)孔；聚酯型濾布，耐磨、耐腐蝕、易吸水、方便彎折，同時介質(zhì)開孔均勻，不易發(fā)生孔隙堵塞，但抗拉伸強(qiáng)度較差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；不銹鋼濾網(wǎng)，均勻度好、抗拉伸強(qiáng)度好、耐用耐磨性強(qiáng)、不易堵塞且抗腐蝕，但濾網(wǎng)成型及焊接工作開展比較困難。

濾布濾池的工作原理與砂濾相同，都為常壓自流過濾。但其對懸浮物的篩濾優(yōu)于砂濾，可去除大于10μm的固體顆粒物雜質(zhì)，單池處理量可達(dá)20 000m3/d。經(jīng)實踐工程使用表明，濾布濾池具有占地面積小、水頭損失小、無需加壓提升，自動化程度高，運行操作簡單且維修量小，連續(xù)進(jìn)水，間斷反洗等眾多優(yōu)勢性能。

3 活性砂濾池

3.1 系統(tǒng)構(gòu)成及其工作原理

活性砂過濾器池是一種集混凝、澄清、過濾為一體的多性能過濾器。其系統(tǒng)由相應(yīng)結(jié)構(gòu)的罐體、錐型濾砂導(dǎo)向裝置、內(nèi)部過濾單元、進(jìn)水管道、濾液出水管道、沖洗水出水管、內(nèi)部過濾單元與相應(yīng)管道間的彈性連接、空壓機(jī)和控制系統(tǒng)等組成。

活性砂濾池系統(tǒng)中，其過濾器應(yīng)用逆流原理，原水經(jīng)進(jìn)水管通過底部的布水器進(jìn)入過濾器。水流由下向上逆流通過砂濾床，經(jīng)砂濾后的過濾液在過濾器頂部聚集，經(jīng)溢流口流出。過濾器底部被污染的濾料通過壓縮空氣被提升到過濾器頂部的洗砂器，通過紊流作用使污染物從流砂中分離出來，雜質(zhì)通過清洗水出處排出，凈砂利用自重返回到砂床從而實現(xiàn)連續(xù)過濾。

3.2 性能優(yōu)勢

活性砂濾池的運行效率高，可24h全天候連續(xù)不間斷工作，不需停機(jī)進(jìn)行反沖洗流程；運行成本低，不需高揚程大流量的反沖洗系統(tǒng)，低流量反沖洗系統(tǒng)的應(yīng)用有效降低了運行費用；采用單級濾料，無需級配，沒有水力分布不均和初級濾液等問題的發(fā)生；采用流動砂床，不會出現(xiàn)濾砂結(jié)塊的現(xiàn)象，從而不定期換砂；在運行過程中除石英砂濾料外，無任何轉(zhuǎn)動部件，故障發(fā)生率低，維護(hù)成本小【2】。

活性砂濾池系統(tǒng)只需1次性投資，不需單設(shè)混凝池、澄清池，無需混凝、澄清設(shè)備，不需反沖洗泵和電動、氣動閥門等設(shè)備，從而工程量小，占地面積緊湊；濾池進(jìn)水水質(zhì)要求比較寬松，可長期承受150mg/L濃度SS的進(jìn)水水質(zhì)，但不會影響出水水質(zhì)；過濾效果好，出水水質(zhì)穩(wěn)定，且濾料清潔及時得體的前提下，可保證高質(zhì)、穩(wěn)定的出水效果，無周期性水質(zhì)波動現(xiàn)象；微生物可以在濾砂的表面生長和拓殖，從而形成生物膜，在去除固性懸浮物的同時，將廢水中的BOD5、硝態(tài)氮等污染物轉(zhuǎn)化去除，從而更進(jìn)一步提升水質(zhì)凈化的能力；該系統(tǒng)采用的單元操作方式可根據(jù)水量變化靈活增加或刪減過濾器數(shù)量，操作簡單、運行平穩(wěn)、占地面積小，易于整體工程的改、擴(kuò)建。

4 深床反硝化濾池

4.1 系統(tǒng)構(gòu)成及其工作原理

深床反硝化濾池系統(tǒng)由濾料、礫層、濾磚、進(jìn)氣管、偃板、控制系統(tǒng)、閥門、反沖洗泵、鼓風(fēng)機(jī)等多種設(shè)備組成。具有脫氮、除磷、去除懸浮物等的綜合性功能。對其過濾和脫氮機(jī)理進(jìn)行分析，其過濾機(jī)理在于對水中污染物的截留、吸附、脫附。通過濾料的篩選和截留作用，對污水中的固體懸浮物進(jìn)行截留篩查，提升水的質(zhì)量。顆粒物吸附在濾料表層，通過一系列有關(guān)濾速、物理作用力等參數(shù)的調(diào)整，提升污水的凈化能力。

隨著吸附在濾料表層的顆粒物增多，可吸附的空隙縮小，導(dǎo)致濾料在深層堆積。為使其過濾的性能恢復(fù)，進(jìn)行多次沖洗或配備二次配水系統(tǒng)，經(jīng)多次沖洗，提升水的凈化程度。脫氮機(jī)理，在深床反硝化濾池的介質(zhì)表面生成的脫單微生物，在無氧的條件下能夠使污水中的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮氣，為提升脫氮的速率在污水中投放碳源，能夠為脫氮提供沖充足的能量供給。經(jīng)深床反硝化濾池的出水水質(zhì)中各物態(tài)含量如下：TP＜0.3mg/L，SS＜5mg/L，NO3-N＜1.0mg/L。

4.2 性能優(yōu)勢

反硝化濾池的進(jìn)水經(jīng)脫氮、混凝、過濾、臭氧脫色、消毒（次氯酸鈉）后用于景觀用水。深床反硝化濾池不存在濾料流失的問題，但池底濾磚沖刷不徹底、濾磚堵塞的問題可能存在。并且脫氮效率高、運行穩(wěn)定、易于操作、占地面積小、投資何運行成本低。

5 結(jié)語

綜上所述，城市污水排放標(biāo)準(zhǔn)的提升，關(guān)鍵在于對過濾系統(tǒng)的控制管理，過濾是污水處理的關(guān)鍵和核心，在提升過濾工藝的基礎(chǔ)上，能夠有效提升城市污水處理廠的出水水質(zhì)，使其達(dá)到《標(biāo)準(zhǔn)》中的水質(zhì)水平。基于城市污水處理廠的基本情況和工藝技術(shù)的適用條件客觀選擇濾布濾池、活性砂濾池或深床反硝化濾池工藝，在充分發(fā)揮工藝性能和保障經(jīng)濟(jì)成本的前提下，有效提升出廠水質(zhì)。