市政污水處理工藝及其回用利用技術(shù)分析

張睿

（安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，合肥 230088）

1 引言

市政污水處理是新時期生態(tài)環(huán)境建設(shè)、城市發(fā)展中的重要工作，有利于提升水資源利用率，緩解用水壓力，改善水環(huán)境，為確保市政污水處理的有效性，還應(yīng)科學(xué)應(yīng)用各類市政污水處理工藝、回收利用技術(shù)。在此背景下，本文就各類污水處理技術(shù)展開討論研究，借此完善市政污水處理體系，保障市政污水處理質(zhì)量。

2 市政污水處理現(xiàn)狀分析

市政污水處理是各大城市治理水環(huán)境的核心內(nèi)容，但在市政污水處理工作中卻存在較多的現(xiàn)實(shí)性問題。（1）污水處理廠是集中處理市政污水的基礎(chǔ)設(shè)施，然而部分城市在建設(shè)污水處理廠、研發(fā)污水處理或回收技術(shù)時缺乏資金投入，導(dǎo)致市政污水處理缺乏完善的基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)。比如，建設(shè)處理污水所需的廠區(qū)、格柵間、水池、沉淀池及其他污水處理設(shè)施時，因資金的投入較少而導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不健全，繼而影響污水處理效果以及污水處理環(huán)境，容易引起一系列不可避免的經(jīng)濟(jì)損失和人員損失[1]。（2）目前，我國市政污水處理機(jī)制尚未成熟，在各類因素影響下，可能會存在直接排放污水至自然河流、污水處理流程不規(guī)范等問題，嚴(yán)重?fù)p害了生態(tài)系統(tǒng)，并且會導(dǎo)致水環(huán)境被污染。（3）部分城市在處理市政污水時所用的污水處理工藝過于落后，在去除污水內(nèi)的磷元素、氮?dú)鈺r無法滿足市政污水處理的實(shí)際要求，污水處理質(zhì)量不佳。

3 市政污水處理及回收利用的必要性

3.1 有利于保護(hù)水環(huán)境

處理并回收利用市政污水，可在污水處理過程中回收可利用的能源；并通過減少有害物質(zhì)排放的方式，減少污水對自然河流、環(huán)境的污染，借此保護(hù)水環(huán)境。一些市政污水在處理后可用于農(nóng)業(yè)灌溉，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中農(nóng)作物可將污水中的部分養(yǎng)分吸收，從而減少污水滲透物中的營養(yǎng)物質(zhì)含量，降低污水排放后地下水資源的營養(yǎng)化程度，以此保護(hù)生態(tài)環(huán)境[2]。

3.2 有利于緩解水資源使用壓力

水資源是社會發(fā)展中的重要能源之一。但在社會發(fā)展中，水資源的需求量持續(xù)增長，而現(xiàn)階段有限的水資源無法滿足新時期生產(chǎn)、居民生活的根本需求，水資源危機(jī)較為嚴(yán)重。加強(qiáng)市政水資源的處理、回收利用，可通過循環(huán)利用水資源以及凈化處理水資源等方式，緩解水資源使用壓力。具體來說，重復(fù)利用處理后的污水可減少各地區(qū)污水排放，控制水資源的消耗，有利于提升水資源利用率，將其在生產(chǎn)活動中的作用發(fā)揮到極致。比如，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，市政污水處理、回收可用于農(nóng)業(yè)灌溉，借此促進(jìn)污水資源化，逐步緩解用水壓力，解決水資源匱乏導(dǎo)致的水資源危機(jī)。

4 市政污水處理工藝的具體應(yīng)用

4.1 市政污水處理基本流程

根據(jù)市政污水處理程度可將市政污水處理廠的工作劃分為不同等級，分別為一級、二級、三級處理。其中，一級污水處理是初步應(yīng)用物理處理工藝，將市政污水中可能存在的固體污染物、懸浮污染物去除掉；二級污水處理則需要重點(diǎn)去除溶解狀的污染物；三級污水處理則是應(yīng)用各類污水處理工藝，降解市政污水中的有機(jī)物，使其污染物含量符合城市污水排放的相關(guān)要求。常用的污水處理工藝有生物濾池工藝、水解酸化AAO工藝、生物脫氧工藝、沉淀法等。具體的工藝流程是將原污水導(dǎo)入泵體內(nèi)后，結(jié)合污水處理工藝，用沉淀池、砂濾器、格柵及其他處理設(shè)備對污水進(jìn)行處理，降解市政污水中的COD、BOD5，待污水內(nèi)各排放標(biāo)準(zhǔn)符合城市污水排放標(biāo)準(zhǔn)后，再回收利用、二次處理污水殘留的淤泥。

4.2 生物濾池處理工藝

生物濾池處理工藝是市政污水處理的常用方法，屬于污水生物處理技術(shù)。應(yīng)用生物濾池處理市政污水時，可用碎石、礦渣、焦炭作為污水處理中的生物填層，該填層中的微生物會持續(xù)生長、繁殖，將生物膜附著在填層上方，并在污水提升泵導(dǎo)入市政污水后，直接降解污水內(nèi)的有機(jī)物、重金屬及其他細(xì)菌。

生物濾池處理工藝中，可用的污水處理裝置包括生物處理器、加濕器，加濕器可提前處理市政污水，使污水中的污染物質(zhì)能有效地被生物填層、污水處理器中的微生物吸附、降解。可降解的污染物包括S、CO2、H2O、NH3、H2S、NO3、SO4等。以某市政污水處理廠為例，在用于生物濾池處理污水后，污水內(nèi)的NH3、H2S的去除率分別為76.5%、87.8%，符合國家污水排放中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 水解酸化AAO工藝

水解酸化AAO工藝同樣是市政污水處理的常用方法之一。該項(xiàng)工藝往往會從3個階段對市政污水進(jìn)行處理，分別為好氧階段、缺氧階段、厭氧階段，不同階段中的污水處理進(jìn)程會有明顯的差異，好氧階段中是基于硝化反應(yīng)原理，初步將市政污水中的磷質(zhì)去除。缺氧階段的關(guān)鍵是完成市政污水的脫氮工作；厭氧階段則是在市政污水沉淀處理后，將污水中的有機(jī)物質(zhì)分解。以某市政污水處理廠的污水處理項(xiàng)目為例，該市政污水的進(jìn)、出水質(zhì)見表1。

表1 某市政污水處理廠的進(jìn)出水質(zhì)mg/L

基于水解酸化AAO工藝的市政污水處理方案如下：

1）將原市政污水分別用粗格柵、旋流沉砂池進(jìn)行處理，處理后將其轉(zhuǎn)移到AAO生化處理裝置內(nèi)，深度處理市政污水，處理完畢后用二氧化氯對其進(jìn)行消毒，消毒后可排放到對應(yīng)區(qū)域；污水處理后的污泥可使用脫水設(shè)備脫水處理后運(yùn)輸至特定位置。

2）水解酸化AAO工藝中所用的粗格柵為回轉(zhuǎn)式粗格柵，污水處理時的進(jìn)水泵有3臺、粗格柵2臺，格柵縫隙寬度為15 mm，額定流量1 207 m3/h。

3）市政污水進(jìn)入沉砂池后，應(yīng)用氣體式除砂模式去除污水中的砂石。沉砂池直徑、深度分別為3.5 m、6.5 m。AAO生化池共設(shè)有2組。厭氧段、缺氧段、好氧段的生化池容積分別為1 618 m3、5 821 m3、9 786 m3，該裝置在運(yùn)行中污水停留時間約為21 h。

該市政污水項(xiàng)目中，采用水解酸化AAO污水處理工藝在處理污水時，污水內(nèi)BOD5的去除率為98.1%、COD去除率約為95.1%、SS去除率約為98.7%，總磷去除率約為89.9%，氨氣、氮?dú)獾娜コ史謩e為96.8%、95.7%。

5 市政污水回收利用技術(shù)要點(diǎn)

5.1 生物活性炭技術(shù)

生物活性炭技術(shù)同樣可稱為BAC法，其基本原理是利用活性炭的特質(zhì)，使其吸引微生物并使其繁殖，微生物繁殖后可在活性炭表層附著生物膜，生物膜則可用于污水內(nèi)有機(jī)物的降解。對于污染程度較為嚴(yán)重的市政污水，生物活性炭技術(shù)有著非常明顯的處理優(yōu)勢，可滿足城市污水排放、污水回收再利用的基本要求[3]。

具體來說，生物活性炭技術(shù)的污水處理、回收工藝主要包括以下內(nèi)容：通過生物自然掛膜、沉淀掛膜等方式使活性炭掛膜。其中，沉淀掛膜是用接種液使微生物附著在活性炭表面，然后將適合微生物生長、繁殖的營養(yǎng)物注入接種液內(nèi)，使其形成生物膜。而生物掛膜則是在水體內(nèi)的水流量、溫度適宜的情況下，逐步調(diào)整水體內(nèi)的負(fù)荷、溫度，讓微生物在生長環(huán)境改變后形成生物膜，基本流程如圖1所示。

掛膜完畢后，使用附著生物膜的活性炭處理市政污水，在此過程中，相關(guān)人員應(yīng)關(guān)注水體內(nèi)溶解氧的實(shí)際含量，并保證活性炭填料充足，同時借助生物膜分解污水中SS、COD及其他有機(jī)污染物。需要注意的是，為確保市政污水處理效果，使其滿足水資源回收、再利用的基本要求，應(yīng)用活性炭處理技術(shù)時，活性炭材料應(yīng)為3.5 mm的活性炭。

5.2 化學(xué)絮凝沉淀技術(shù)

化學(xué)絮凝沉淀法同樣是市政污水的利用技術(shù)之一。市政污水處理中化學(xué)絮凝沉淀法可全面地處理市政污水，去除污水內(nèi)的大腸菌群、病毒，使其能夠再次回用或排放。基于化學(xué)絮凝沉淀技術(shù)深度處理市政污水時，是利用無機(jī)絮凝劑、陰離子處理市政污水，在市政污水內(nèi)加入由陰離子、無機(jī)絮凝劑混合而成的水溶液后，污水中的懸浮膠體、其他分散顆粒則會逐漸沉降、凝聚，并成為絮狀體。

之后，絮狀體的體積會持續(xù)增加，同時在重力影響下在污水處理池內(nèi)沉淀，與水體相互分離。針對不同污染程度的市政污水應(yīng)采用不同類型的絮凝劑。比如，市政污水中包含葡萄球菌時，絮凝劑則可選用硫酸鋁、三氧化鐵，助凝劑可選擇純氧化硅，二者的聯(lián)合應(yīng)用可有效促進(jìn)市政污水中各類致病微生物的凝聚、沉降。但在使用硫酸鋁、三氧化鐵等絮凝劑時，還應(yīng)嚴(yán)格控制其投放量。通常情況下，投加量保持在20~40 mg/L的絮凝劑對市政污水內(nèi)病菌的去除率高達(dá)99%；硫酸鋁投放量約為50~120 mg/h時，對致病微生物及其他菌體的去除率分別為97.9%、98.6%。

5.3 臭氧氧化+生物濾池技術(shù)

由于市政污水中污染物質(zhì)較為復(fù)雜，部分單一的污水處理工藝、污水回收再利用工藝會具有較強(qiáng)的局限性[4]。比如，對于市政污水中含有PPCPS類污染物時，多數(shù)單一的處理工藝無法保證污水處理效果，且無法滿足污水回收的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對此，相關(guān)人員可應(yīng)用臭氧氧化+生物濾池技術(shù)。通過聯(lián)合應(yīng)用生物濾池技術(shù)、臭氧氧化技術(shù)，市政污水內(nèi)的有機(jī)物可在臭氧的氧化特性作用下，將其分解，隨后經(jīng)曝氣生物濾池過濾后，有效降低污水渾濁度，去除污水中的SS、CDD。

具體處理方案如下：（1）將市政污水導(dǎo)入催化氧化池內(nèi)，在各類催化劑的作用下，污水會被臭氧氧化、分解。將處理后的污水轉(zhuǎn)移到穩(wěn)定池后，其在靜止后可將臭氧脫除。（2）用曝氣生物濾池處理初步凈化后的污水，將微量氨氮、有機(jī)物分解掉。在此過程中，曝氣生物濾池主要用于處理市政污水臭氧氧化降解后的小分子有機(jī)物，而催化劑是為增強(qiáng)臭氧氧化能力，促進(jìn)市政污水的可生化性。（3）采用臭氧氧化+生物濾池技術(shù)時，生物濾池內(nèi)的液體pH應(yīng)保持在7~9，池內(nèi)溫度不得超過38℃，污水停留時間約為60 min，氣、水的反洗強(qiáng)度分別為15 L/（m2·s）、2 L/（m2·s）。通過市政污水處理中對該技術(shù)的應(yīng)用可知，進(jìn)水COD含量≤200 mg/L時，出水時COD≤50 mg/L。

6 結(jié)語

綜上所述，為在社會發(fā)展中持續(xù)提升水資源利用率，改善水環(huán)境，相關(guān)人員還應(yīng)加強(qiáng)市政污水的處理與回收利用，靈活選用污水凈化、循環(huán)利用工藝，借此降低市政污水中各類污染物質(zhì)的含量，減少其對生態(tài)環(huán)境的破壞。但是為夯實(shí)市政污水處理基礎(chǔ)，還應(yīng)在明確污水處理、回收工藝要點(diǎn)的前提下，增加污水處理方面的資金投入，同時積極完善市政污水治理體系，規(guī)范污水處理流程，為社會水資源的循環(huán)利用創(chuàng)造有利條件。