污水處理廠污水深度處理研究

上海城投污水處理有限公司 徐嘉磊

近20年來，我國城市污水管網(wǎng)不斷完善，進(jìn)一步落實(shí)了提質(zhì)增效功效工作，推動著我國城鎮(zhèn)污水處理事業(yè)的迅速發(fā)展，各地區(qū)污水處理廠數(shù)量、處理效率、處理能力都顯著提高。習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)：“要牢固樹立社會主義生態(tài)文明、綠水青山就是金山銀山的核心價(jià)值理念?！被谶@一背景，水污染防治與水生態(tài)治理、保護(hù)對污水處理廠提出了新的更高要求，傳統(tǒng)的污水處理方式已無法滿足現(xiàn)代社會發(fā)展的需求，污水處理廠必須積極運(yùn)用污水深度處理技術(shù)，來提高尾水水質(zhì)，提高水資源的回收利用率，從而更好地緩解水資源的供需矛盾。

一、污水深度處理的意義

水資源在人們的日常生產(chǎn)生活中起著至關(guān)重要的作用。在人們的傳統(tǒng)認(rèn)知中，自然界的水資源是取之不竭、用之不盡的，但隨著社會的不斷發(fā)展，尤其是近半個(gè)世紀(jì)以來，全球經(jīng)濟(jì)社會的飛速發(fā)展，資源消耗顯著增加，城市人口驟增，使得地球的自然生態(tài)不堪重負(fù)，很多地區(qū)都遭受著嚴(yán)重的水資源緊缺、水污染之苦?；谶@一形勢，人們開始重視生態(tài)文明的建設(shè)，更加充分地認(rèn)識到節(jié)約資源的必要性與緊迫性，改變了對水資源的傳統(tǒng)認(rèn)知，通過有效污水深度處理工作，可以完全消除污水中的有害物質(zhì)，讓水質(zhì)符合再次使用的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)再利用，提高水資源的利用率，從而創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境，構(gòu)建和諧、可持續(xù)發(fā)展的社會。

二、污水深度處理的概念

通過開展污水深度處理，能夠?qū)ξ鬯械拇蠖鄶?shù)有害物質(zhì)進(jìn)行有效消除，已處理的中水能夠符合再利用的要求，該污水處理模式的運(yùn)用在社會發(fā)展中具有重要的意義。污水深度處理方式與以往的水資源處理方式有著較大的差異，在以往的污水處理系統(tǒng)中主要選用三級處理模式，對污水進(jìn)行三道工序的處理，可極大程度上消除污水中的有害物質(zhì)，其中在經(jīng)過污水二級處理以后，使用生物處理技術(shù)能對污水中的磷元素進(jìn)行較好的消除，降低污水的危害性，同時(shí)借助活性污泥能有效避免水體發(fā)生二次污染問題[1]。生物處理技術(shù)是一種生態(tài)型的污水處理手段，通過活性污泥中微生物具有的代謝功效，來對污水中的有機(jī)物進(jìn)行有效分解，能更好地消除污水中的磷元素，該污水處理手段能夠極大程度上防止水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象，且適用于封閉的水環(huán)境中。值得注意的是：污水深度處理并非徹底擺脫三級處理模式，而是在水資源處理過程中，對水質(zhì)有著比較高的要求時(shí)，就需在三級處理的基礎(chǔ)上，合理運(yùn)用深度處理技術(shù)，以此來實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，特別是在水資源非常緊缺的地區(qū)，可借助污水深度處理來有效提升水質(zhì)，讓已處理后的中水符合再次使用的標(biāo)準(zhǔn)，以此來較好地緩解區(qū)域用水壓力；同時(shí)，污水深度處理模式產(chǎn)生的費(fèi)用相對比較低，既能夠獲得較為理想的污水處理效果，還能夠緩解當(dāng)?shù)氐呢?cái)政壓力[2]。

三、污水處理廠污水深度處理的具體工藝

（一）濾布濾池處理工藝

在污水處理過程中，濾布濾池處理工藝主要是由自控系統(tǒng)、積水板、纖維過濾片等構(gòu)成，其中濾池中采用的濾布需進(jìn)行全覆蓋，污水利用濾布由外側(cè)一端進(jìn)入，再由底部的進(jìn)水通道來對過濾液加以過濾與收集處理。待污水處理結(jié)束以后，依托于自身重力的作業(yè)，水液會直接從濾池中排出。對于污水過濾而言，濾布擁有很強(qiáng)的吸附性，可以直接把污泥吸附到濾布的外側(cè)，通過較長時(shí)間的過濾，在吸附的作用下，污泥會慢慢地沉淀在污泥池之中。當(dāng)過濾布上累積的污泥不斷增多時(shí)，會逐漸增大過濾布的過濾阻力，且進(jìn)一步提升濾池的水位。通過利用液位傳感器，能夠?qū)^濾池內(nèi)的液體變動狀況進(jìn)行全過程監(jiān)測，當(dāng)池內(nèi)的液體位置未滿足清洗設(shè)定的相關(guān)參數(shù)時(shí)，可直接開啟反抽吸泵進(jìn)行清洗[3]。在這一過程中，濾池應(yīng)切實(shí)做好過濾處理作業(yè)，注意過濾片必須始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，以便污泥能夠順利堆積到過濾池底部。在清洗時(shí)，由于行車帶動吸泥泵在過濾布表面多次反復(fù)地行走處理、抽吸泵的負(fù)壓影響下，可將濾布表面存在的諸多堆積物進(jìn)行有效剔除，從而充分清理過濾池底部與上方的固體顆粒，在這一過程中，過濾片內(nèi)部的水體將從內(nèi)至外完成抽吸處理，還能夠進(jìn)一步清理過濾布，最終讓過濾布得到更加顯著的深層清洗效果。在具體處理工作中，技術(shù)人員應(yīng)注重對設(shè)備中所有的管道、閥門等進(jìn)行嚴(yán)格檢查，確保設(shè)備處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)還需確保沖洗系統(tǒng)稀泥支管安裝的穩(wěn)定性、可靠性與完整性，保證反沖洗行車軌道在運(yùn)行時(shí)無任何障礙物存在，所有螺栓的加固效果能滿足相關(guān)要求，特別是要注意：當(dāng)水體上升至最低水位要求之前嚴(yán)禁啟動反沖洗泵，且對進(jìn)水懸浮固體顆粒的直徑大小進(jìn)行有效管控[4]。

基于污水過濾技術(shù)的相關(guān)工作原理，濾布過濾是一種對污水進(jìn)行表層處理的技術(shù)，可機(jī)械式地篩選與濾除經(jīng)過過濾以后的流體中的所有固體顆粒。在污水處理中運(yùn)用濾布過濾技術(shù)時(shí)，可選擇具有多樣化性質(zhì)的過濾隔膜材料，其中纖維過濾布的主要優(yōu)勢為：強(qiáng)度高、耐用性強(qiáng)、抗腐蝕性高、安裝簡便；不足之處為：需經(jīng)常清理，不然會堆積大量的過濾物，造成過濾布系統(tǒng)被堵塞。聚酯型過濾布的主要優(yōu)勢為：具有良好的耐磨性和耐腐蝕性，彎折簡便，容易吸水；不足之處為：開孔規(guī)格大小各異，在實(shí)際過濾時(shí)往往會發(fā)生空隙堵塞，且其在使用時(shí)抗拉強(qiáng)度很低，構(gòu)成非常復(fù)雜。不銹鋼過濾網(wǎng)材料的主要優(yōu)勢為：具有較強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度和良好的均勻性，不易被過濾物質(zhì)堵塞，然而濾網(wǎng)的成型與焊接存在很大的難度。

（二）活性砂過濾池處理工藝

活性砂過濾池具有混凝功能、澄清功能及過濾功能，在污水處理工作中應(yīng)用的活性砂過濾池，其主要組成部分包括：（1）罐體；（2）錐形濾沙導(dǎo)向裝置；（3）污水處理工作單元；（4）污水進(jìn)水管道；（5）濾液出水管道；（6）沖洗水出水管道；（7）過濾單元；（8）管道彈性連接空壓機(jī)設(shè)備；（9）相關(guān)控制系統(tǒng)。其中過濾器通過應(yīng)用逆流工作原理，先是讓原水由水管直接進(jìn)入到底部的過濾器之中，然后在沙濾床處得到進(jìn)一步過濾，讓濾液能夠在過濾器的頂部迅速聚集，最后由溢流口排出。對于過濾器底部中被污染的過濾料，可借助壓縮空氣，使之直接進(jìn)入到過濾器內(nèi)部系統(tǒng)中加以相應(yīng)的處理，并在紊流作用下，將流沙中的污染物進(jìn)行完全分離，同時(shí)這一過程會排放產(chǎn)生的大量清洗水和雜質(zhì)。待完成污水處理后，砂體材料會再次輸送至砂床，進(jìn)行下一次的深度過濾。

活性砂過濾池的應(yīng)用優(yōu)勢主要為：一是具有很高的運(yùn)行效率，可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)全天候連續(xù)作業(yè)，無需反洗系統(tǒng)，無需停機(jī)；二是整個(gè)系統(tǒng)的投入成本相對較低，無需配置高揚(yáng)程的大流量反沖洗工作系統(tǒng)，只需配置低流量反沖洗工作系統(tǒng)，就能夠完成處理工作，這就節(jié)省了一定的經(jīng)濟(jì)成本；三是可采用單級過濾材料，無需進(jìn)行匹配處理，就能夠確保水力分布均勻，避免初級過濾液處理不正確等問題的發(fā)生；四是流動沙床不會出現(xiàn)過濾砂結(jié)塊情況，所以無需進(jìn)行換沙，在整個(gè)污水處理過程中，只需使用石英砂過濾材料，不用配備其它轉(zhuǎn)動部件，這大大降低了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的故障率，也減少了維護(hù)工作的投入成本；五是活性砂過濾池系統(tǒng)僅需一次性投資，無需單獨(dú)配置澄清池與混凝池、反沖洗泵與電動氣動閥門等，這就在很大程度上減少了工程建設(shè)施工量與占地面積；六是濾池進(jìn)水水質(zhì)的要求并不高，能夠?qū)?50 mg/L濃度的SS進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行處理，并能夠獲得較為顯著且穩(wěn)定的污水深度處理成效；七是出水后的水體質(zhì)量相一致，可以較為及時(shí)地清潔濾料，有效確保污水的深層處理效果，且能夠始終保證水體擁有穩(wěn)定、良好的質(zhì)量[5]；八是在過濾砂材料表面上，微生物能夠生長成拓植，該物質(zhì)能夠在去除懸浮性雜質(zhì)時(shí)，較好地轉(zhuǎn)化與排出污水中的硝態(tài)氮、BOD等物質(zhì)，以此來達(dá)到對污水水質(zhì)進(jìn)行深層次處理的目的。

（三）磁混凝高效沉淀處理工藝

在污水處理工作中，磁混凝高效沉淀系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分為：（1）反應(yīng)池；（2）污泥回流系統(tǒng)；（3）沉淀池；（4）磁粉回收系統(tǒng)；（5）加藥系統(tǒng)等。其中反應(yīng)池主要是結(jié)合具體的工藝需求被劃分成一定數(shù)量的彼此相連的池體，各池體中均設(shè)置了機(jī)械立式攪拌器，依次投放適量的混凝劑、磁粉、絮凝劑等，在后端的反應(yīng)池中生成以磁粉為凝結(jié)核的穩(wěn)定混凝絮體，然后直接傳輸至沉淀池中加以沉淀。針對沉淀池而言，可結(jié)合具體的污水處理要求，將其設(shè)計(jì)出不同的樣式，包括：平流式、豎流式及斜管式等。通常而言，污水處理廠提標(biāo)改造中主要選擇斜管式沉淀池，將斜管安裝到機(jī)械液壓往復(fù)刮泥機(jī)上方，讓混合有磁粉的絮體由上自下傳輸?shù)匠恋沓刂?，再通過擋墻由底部傳輸至沉淀區(qū)，有效分離泥水，已處理后的污水將進(jìn)入到集水槽，最后排放出去[6]。同時(shí)，池體底部會積聚大量的污泥，其中一部分會通過底部污泥泵回流到反應(yīng)池之中，以此來確保池內(nèi)的污泥濃度，而另一部分需要排放的污泥會通過污泥泵傳輸?shù)酱欧刍厥障到y(tǒng)，由該系統(tǒng)中的高速剪切機(jī)與磁分離器來對這些污泥進(jìn)行處理，借助高速剪切機(jī)來脫離出混凝絮體中的磁粉，再借助永磁高強(qiáng)度磁粉回收裝置來回收脫離出來的磁粉，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)超過99%的磁粉回收率，回收磁粉后的污泥會傳輸至污泥脫水系統(tǒng)與存儲系統(tǒng)中進(jìn)行二次使用，磁粉屬于穩(wěn)定清潔的組分，對環(huán)境無任何污染。

磁混凝高效沉淀處理工藝的應(yīng)用優(yōu)勢主要為：處理流程比較短，總計(jì)水力停留時(shí)間小于20分鐘；無需使用過濾系統(tǒng)，只需一步就能夠完成出水，且出水水質(zhì)較高，出水能夠達(dá)到SS5mg/L以下，總磷在0.3mg/L以下；具備良好的耐沖擊負(fù)荷能力，即使是面對高水量或是高污染的狀況下，也可以保持可靠的運(yùn)行。

（四）深床反硝化濾池處理工藝

在污水處理工作中，反硝化濾池過濾系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分為：基礎(chǔ)過濾材料、進(jìn)氣管、終端控制系統(tǒng)、過水閥門、反沖氣泵等，該系統(tǒng)可對污水中含有的磷、氮、各種懸浮物等進(jìn)行全面過濾處理。而在污水深度處理中，反硝化濾池過濾系統(tǒng)通過發(fā)揮自身的過濾、脫氮作用，來對污水中含有的脫附物、節(jié)流物及吸附物等進(jìn)行有效處理，并借助相應(yīng)的過濾材料，來對污水中含有的固體懸浮物顆粒加以篩查、節(jié)流，以此來獲得更佳的污水處理效果。當(dāng)過濾層表面吸附了污水中的顆粒物質(zhì)以后，可通過對相應(yīng)的物力重力、濾速進(jìn)行科學(xué)調(diào)整后，能夠顯著提高污水處理效率與效果。隨著過濾層表面吸附的顆粒物數(shù)量不斷增多，將會逐漸縮小吸附的空隙，讓過濾料在深層結(jié)構(gòu)中大量沉積；在這一過程中，通過配備可以重復(fù)沖洗的配水系統(tǒng)，通過重復(fù)沖洗處理能夠讓過濾料性能在更短時(shí)間內(nèi)復(fù)原，從而顯著提高污水處理凈化程度[7]。針對脫氮處理而言，可借助深床反硝化過濾池的介質(zhì)，讓其表面生成一定的脫氮微生物，通過無氧處理方式，讓污水中的消態(tài)氮轉(zhuǎn)變成氮?dú)猓⑼ㄟ^在污水中投入碳源，讓碳氮工作擁有更多的能量，進(jìn)一步提高脫氮工作效率。針對反硝化過濾的進(jìn)水部分，可依次進(jìn)行脫氮→混凝→過濾臭氧脫色消毒等處理，以此來獲得更顯著的深度處理效果。

深床反硝化濾池處理工藝的主要優(yōu)勢為：可完全避免濾料的流失，脫氮效率很高，系統(tǒng)運(yùn)行十分穩(wěn)定，污水處理流程很簡單，處理成本相對較低。不足之處為：過濾池底部的濾磚容易產(chǎn)生沖刷不徹底的情況，從而引發(fā)堵塞問題。

四、污水處理廠污水深度處理的相關(guān)建議

當(dāng)前，我國關(guān)于污水深度處理工藝的研發(fā)，受限于處理技術(shù)研發(fā)水平，現(xiàn)有的污水深度處理工藝種類并不全面，且投入成本偏高，不僅會影響到再生水水體質(zhì)量，還會給污水處理廠帶來較大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。基于此，污水處理廠需要注重對污水深度處理工藝的研發(fā)，積極與政府部門合作，前者提供技術(shù)人員、實(shí)踐環(huán)境與研發(fā)資金，后者則提供一定的法律保護(hù)與政策扶持，以此來有效促進(jìn)污水深度處理工藝的迅速提升。同時(shí)，為有效提高污水深度處理工藝的處理效果和質(zhì)量，污水處理廠應(yīng)強(qiáng)化對相關(guān)技術(shù)人員的培養(yǎng)，積極向社會招聘高素質(zhì)的優(yōu)秀人才，并構(gòu)建完善的人才培養(yǎng)體系，從而減少由于人為操作不當(dāng)而造成的污水處理質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備故障等問題。在生態(tài)文明建設(shè)背景下，污水處理廠需要結(jié)合自身實(shí)際狀況，借鑒其他污水處理企業(yè)的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)，制定出符合自身實(shí)際的深度污水處理制度，采用先進(jìn)的管理模式，將該制度落到實(shí)處，以此來確保污水深度處理工藝的處理質(zhì)量與效率，有效促進(jìn)水資源的可持續(xù)利用[8]。

從表面上看，污水深度處理技術(shù)的操作流程比較簡單，然而在具體運(yùn)行與處理過程中涉及很多的流程，操作復(fù)雜煩瑣，要想確保最終的處理效果和質(zhì)量，就必須嚴(yán)格控制其中的細(xì)節(jié)，同時(shí)有的污水處理廠為了獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益，會做出減少處理流程、偷工減料等問題，這就嚴(yán)重影響到污水處理效果；針對這一情況，污水處理廠必須高度重視污水處理質(zhì)量，制定一套科學(xué)有效的污水處理監(jiān)督體系，明確各崗位操作人員的職責(zé)，安排專人對污水深度處理流程進(jìn)行嚴(yán)格審查，以此來有效保證污水深層處理工藝的處理質(zhì)量[9]。

五、結(jié)語

綜上所述，面對水資源日益緊缺、水污染越來越嚴(yán)重的現(xiàn)象，我國明確提出了“水生態(tài)文明建設(shè)”的要求，即要注重對水資源的有效保護(hù)、節(jié)約利用、科學(xué)配置、綜合治理，以此來實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，提升水環(huán)境質(zhì)量?；诖?，我國各地區(qū)需要充分發(fā)揮污水處理廠的作用，注重對各種先進(jìn)污水處理工藝的有效利用，通過借助濾布濾池處理工藝、深床反硝化濾池處理工藝、活性砂過濾池處理工藝等，并健全相應(yīng)的人才培養(yǎng)機(jī)制與管理制度，以此來確保污水深度處理的實(shí)效性，進(jìn)一步推動水生態(tài)文明建設(shè)。