市政污水處理工藝與污水回用利用技術(shù)

顧兆洋

（上海久龍環(huán)境技術(shù)工程有限公司 上海 200000）

引言

市政污水處理工藝與污水回用利用技術(shù)選擇標(biāo)準(zhǔn)。市政污水處理需要應(yīng)用到各種技術(shù)，技術(shù)的選擇標(biāo)準(zhǔn)與市政所在地區(qū)的自然地理地質(zhì)氣候等條件存在關(guān)系，同時也受到了所在地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人才結(jié)構(gòu)等各方面的影響。為了提高市政污水處理工藝與污水回用利用技術(shù)的應(yīng)用水平，最重要的是提前針對市政的水質(zhì)特點進(jìn)行調(diào)研、分析，掌握所在地區(qū)受污染水體的基本情況，尤其是其污染程度與規(guī)模。將這些信息數(shù)據(jù)整合起來，分析、判斷所在地區(qū)的周邊環(huán)境自主清潔能力，從而確定科學(xué)合理的處理工藝和技術(shù)[1]。選擇相應(yīng)的技術(shù)時還要考慮到成本，以避免造成各種資源的浪費。處理市政污水時要把握污水的進(jìn)水水質(zhì)，從而構(gòu)建全面細(xì)致的解決方案。針對污染物的成分、構(gòu)成、對應(yīng)污染源加以分析，可以應(yīng)用具體的實驗完成污水成分的檢測，確定其有害影響，將處理工藝與技術(shù)的選擇建立在具體的、清晰的、有效的數(shù)據(jù)之上。

市政污水處理對于城市的影響。市政污水處理的技術(shù)水平不斷提升，解決了很多城市的水質(zhì)污染問題。污水處理管網(wǎng)的建設(shè)具有積極的作用，但是從另一個角度來看，建設(shè)污水處理管網(wǎng)會對城市環(huán)境造成一定的影響，比如造成城市生態(tài)系統(tǒng)方面的問題，一些植被被破壞等。所以為了讓污水處理的功能作用不斷地朝著積極的方面發(fā)展，在實踐中則需要提高污水處理與污水回用利用的綜合效率。污水處理通常需要機(jī)械運轉(zhuǎn)來達(dá)成目的，但是機(jī)械在運轉(zhuǎn)過程中容易產(chǎn)生噪聲污染，對于人們的生產(chǎn)生活以及周圍的環(huán)境都會形成消極影響，嚴(yán)重時還會誘發(fā)疾病。因此考慮到這些因素，市政污水處理的效果要想達(dá)到預(yù)期，則需要做好調(diào)研分析工作，以判斷市政污水處理的重點、難點，并且優(yōu)化具體的處理工藝和污水回用利用技術(shù)，應(yīng)用先進(jìn)的處理設(shè)施、設(shè)備，在提高市政污水處理效率的同時，避免產(chǎn)生其他方面的污染。工作人員開展市政污水處理工藝與污水回用利用的過程中要避免有害氣體外泄，要避免破壞城市環(huán)境，尤其是污水處理場地周圍的環(huán)境安全。

1 市政污水處理工藝

1.1 生物濾池法

生物濾池法是使用濾池內(nèi)需氧微生物分解污水中的可溶性與懸浮性物質(zhì)，實現(xiàn)污水氧化處理目的的一項處理技術(shù)，歸屬于生物膜工藝體系，根據(jù)濾池設(shè)施種類分為高速生物濾池處理技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)濾池處理技術(shù)。生物濾池法在市政污水處理中使用的頻率較高，主要是這種處理工藝耗費的時間短，操作起來相對方便，對于市政污水這種規(guī)模大的處理工程具有積極作用[2]。

生物濾池法的工藝流程為，提前修建生物濾池，在濾池內(nèi)鋪設(shè)碎石、礦渣等材料作為先填層，在先填層上方以點滴噴淋等方式均勻淋灑待處理的市政污水，控制配套設(shè)備持續(xù)向生物濾池內(nèi)供應(yīng)充足的氧氣和微生物生長繁殖所需養(yǎng)分。生物濾池的修建需要從市政污水處理的需求著手，結(jié)合規(guī)模以及處理要求設(shè)計生物濾池，如此才能夠保證最終污水處理的效果達(dá)到預(yù)期。另外在濾池內(nèi)的先填層的處理需要安排專業(yè)的技術(shù)人員操作，以確保污水處理工藝達(dá)到最佳。如此，在一段時間后，將在濾材表面形成凝狀生物膜，在濾池內(nèi)持續(xù)噴淋市政污水，污水穿透生物膜時，在膜體上吸附水中的懸浮物質(zhì)以及可溶性物質(zhì)，在微生物繁殖期間將這類物質(zhì)進(jìn)行氮化分解，最后，沿管道排出處理后的市政污水，即可完成市政污水處理過程。

1.2 超濾工藝

在市政污水處理領(lǐng)域中，超濾工藝是對所處理污水施加壓力，污水通過由無機(jī)膜以及分子膜材料制成的超濾膜，在靜壓狀態(tài)下完成水體中所含膠體、高分子污染物質(zhì)和潔凈水體的分離凈化任務(wù)的處理技術(shù)，在超濾膜表面阻斷污水中的污染物質(zhì)，獲取潔凈產(chǎn)水以及濃排水。

從超濾工藝的性質(zhì)和原理可以看出，這種污水處理方法與生物濾池不同，超濾工藝更加強調(diào)對污水中具體污染物的處理，并且能夠讓市政污水得到二次利用，符合當(dāng)前我國建立資源節(jié)約型社會的基本要求。

在應(yīng)用超濾工藝時，需要結(jié)合市政污水處理需求合理選擇操作模式，常見的模式包括單段間歇、單段連續(xù)、多段連續(xù)三種。這三種操作模式各有優(yōu)點，并且很多地區(qū)在處理市政污水的時候會同時應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效果。主要是因為當(dāng)前同一座城市，不同區(qū)域的市政污水處理難度和需求都會有所不同，應(yīng)用針對性的操作模式能夠提高污水處理的整體效率。

其中，單段間歇超濾是間歇性高速開展市政污水超濾膜加壓過濾操作，定期清理濾膜組件表面截流的膠體與高分子物質(zhì)，對同批污水重復(fù)開展多次加壓過濾操作，處理后的水體潔凈度較高，但操作時間較長、工藝流程復(fù)雜，主要用于處理污染程度嚴(yán)重與小規(guī)模的市政污水。

單段連續(xù)超濾是在接近濃縮液濃度的條件下連續(xù)性開展市政污水加壓過濾操作，污水處理效率較高，但污水中的膠體與高分子物質(zhì)截留率相對較低，用于處理大規(guī)模的污染程度輕微的市政污水。

而多段連續(xù)超濾是對市政污水連續(xù)性開展多段加壓過濾操作，料液濃度持續(xù)提升，最終獲取達(dá)到污水處理標(biāo)準(zhǔn)的濾出液。

1.3 外置正壓膜過濾工藝

外置正壓膜過濾工藝是在膜過濾工藝流程中增加反洗、氣水雙洗、加藥強化等處理環(huán)節(jié)的一種現(xiàn)代化污水處理技術(shù)，有效克服了傳統(tǒng)膜過濾工藝的局限性，多用于處理污染程度較為嚴(yán)重的市政污水，如處理工業(yè)廢水[3]。而外置正壓膜過濾系統(tǒng)由自清洗單元、管路閥門、自控單元、加藥單元等部件模塊組成，可以在污水處理期間自動清洗濾膜上阻截的污染物質(zhì)，有效去除市政污水中分布的懸浮物、細(xì)菌以及微生物。

外置正壓膜過濾工藝的應(yīng)用體現(xiàn)了當(dāng)前市政污水處理工藝水平不斷提高的特點，作為一種現(xiàn)代化污水處理技術(shù)整體上表現(xiàn)出的優(yōu)勢十分明顯，屬于不斷地動態(tài)更新和優(yōu)化形成的污水處理工藝，在實踐中使用這種工藝方法進(jìn)行污水處理時需要安排專業(yè)人員操作，并且提前對市政污水的污染程度進(jìn)行測驗。

1.4 膜生物反應(yīng)器處理工藝

膜生物反應(yīng)器是一項同時配置生物處理和膜分離單元的污水處理技術(shù)，配置一體化膜生物反應(yīng)器，操作人員提前在反應(yīng)器內(nèi)部放置多種填料，營造適宜微生物生長繁殖的空間，在一段時間后即可在填料表面形成與膜體相似的生物結(jié)構(gòu)，將其在活性污泥中浸泡一段時間，出現(xiàn)泥水分類現(xiàn)象，從而獲取較高潔凈度的水體，完成市政污水處理任務(wù)。

與單一的膜過濾技術(shù)及生物反應(yīng)器處理技術(shù)相比，膜生物反應(yīng)器技術(shù)有著無需額外配置污泥回流裝置、運行能耗低、污泥余量少、前期投入少的優(yōu)勢，主要用于去除市政污水中含有的細(xì)菌、有機(jī)物與氨氮元素。

然而，根據(jù)實際運行情況來看，一體化膜生物反應(yīng)器在使用期間時常出現(xiàn)膜組件堵塞問題，進(jìn)而影響到污水處理效果與效率，操作人員應(yīng)注重這一問題，定期更換清洗膜組件，或是配置新型的浮選-膜生物反應(yīng)器裝置。

1.5 物理處理工藝

在市政污水處理領(lǐng)域中，物理處理工藝是采取重力和機(jī)械力來強制去除污水中所含污染物質(zhì)的一類技術(shù)手段，有著前期投資少和工藝流程簡單的優(yōu)勢，但僅可去除市政污水中含有的懸浮顆粒與漂浮物質(zhì)，常用物理處理技術(shù)包括重力分離法、離心分離法以及篩濾截流法。

以重力分離法為例，配置沉淀池、上浮池與隔油池等設(shè)施，憑借懸浮物沉降特性、氣泡浮升特征，控制葉輪裝置快速轉(zhuǎn)動，在池內(nèi)形成負(fù)壓環(huán)境與吸入適量空氣，或是在池內(nèi)添加重力分離處理劑，處理劑與所處理污水產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使重于污水的懸浮物沉降至池底，輕于污水的懸浮物上浮至水面，操作人員去除水面懸浮與底部沉淀物質(zhì)，即可實現(xiàn)市政污水處理目的。

2 市政污水回用利用技術(shù)

2.1 SBR活性污泥法

SBR 技術(shù)全稱為序批式活性污泥污水回用技術(shù)，配置SBR 反應(yīng)池，這類設(shè)施同時具備均化、生物降解、一次沉降、二次沉降等使用功能，對市政污水進(jìn)行間歇式處理，依次開展進(jìn)水、曝氣反應(yīng)、沉淀與排水作業(yè)，在池內(nèi)交替發(fā)生厭氧與好氧反應(yīng)，從而起到市政污水脫氮除磷效果，處理后的市政污水水質(zhì)達(dá)到排放要求，可將其作為景觀用水等進(jìn)行循環(huán)使用。根據(jù)實際應(yīng)用情況來看，SBR 污水回用技術(shù)有著不易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象、運行能耗低、脫氮除磷效果顯著的優(yōu)勢，主要用于處理有毒性市政污水或是高濃度有機(jī)廢水。

SBR 活性污泥法的污水處理，首先，開啟SBR 反應(yīng)池進(jìn)水閥門，向池內(nèi)流入經(jīng)過粗格柵以及細(xì)格柵進(jìn)行一次、二次過濾處理后的市政污水，待池內(nèi)水位提升至預(yù)定高度后，關(guān)閉進(jìn)水閥門。隨后，工作人員使用鼓風(fēng)機(jī)、攪拌器等設(shè)備，對池內(nèi)污水開展攪拌作業(yè)，污水在池內(nèi)產(chǎn)生曝氣反應(yīng)。為了讓曝氣反應(yīng)的效果達(dá)到最佳，工作人員需要具有一定的工作經(jīng)驗，并確保鼓風(fēng)機(jī)、攪拌器等的質(zhì)量以及其運轉(zhuǎn)的頻率、功率等都達(dá)到了具體的標(biāo)準(zhǔn)。再次，實時觀測池內(nèi)污水曝氣反應(yīng)情況，在反應(yīng)進(jìn)行至預(yù)定程度后停止攪拌器裝置運行，并開啟回流污泥泵和空氣閥門裝置，控制池內(nèi)污水執(zhí)行分離與沉淀操作。最后，待池內(nèi)污水分離沉淀結(jié)束后，將形成頂部上清液、中部污水、底部沉淀物，將底部沉淀物經(jīng)過管道輸送至淤泥池進(jìn)行后續(xù)處理，將上清液排放或回用，將中部污水進(jìn)行重復(fù)處理。

2.2 化學(xué)混凝技術(shù)

化學(xué)混凝法是在所處理污水中投放適量混凝劑與助凝劑，通過雙電層作用、吸附橋架作用和網(wǎng)捕作用來去除污水中無法通過物理沉淀等手段除去的膠體雜質(zhì)、微小懸浮物等污染物質(zhì)的一種污水回用技術(shù)，主要用于市政污水深度處理領(lǐng)域。市政污水深度處理與當(dāng)前社會發(fā)展對市政污水處理要求不斷提升存在一定的關(guān)系，城市人口越來越多，市政用水壓力非常大，也進(jìn)一步增加了市政污水處理的壓力，為此利用化學(xué)混凝法處理了污水之后，可以確保污水回用的效率，從而使得市政污水可以在其他環(huán)節(jié)發(fā)揮積極的作用。

其中，雙電層作用是通過添加混凝劑來改變污水中膠體雜質(zhì)電位值，將微粒由穩(wěn)定分散懸浮狀態(tài)變更為碰撞聚結(jié)狀態(tài)，從而形成凝聚物。吸附橋架作用是在污水中投放高分子混凝劑，污水與混凝土在接觸過程中能夠產(chǎn)生水解反應(yīng)以及縮聚反應(yīng)，最終在多個膠粒間隔部位出現(xiàn)吸附橋架現(xiàn)象并形成絮凝體。而網(wǎng)捕作用則是在水中投入三價鋁鹽混凝劑使其出現(xiàn)水解反應(yīng)形成沉淀物。

在應(yīng)用化學(xué)混凝技術(shù)時，一方面，綜合分析污水水質(zhì)成分、水質(zhì)處理要求、采購價格、水溫等因素，合理選擇混凝劑以及助凝劑品種。例如，在處理低溫市政污水時不宜使用硫酸鋁復(fù)鹽溶液作為混凝劑，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先使用聚合氧化鋁作為混凝劑，以此來改善污水混凝效果，在水中凝結(jié)粒徑較大的絮凝體，且聚合氧化鋁混凝體的用量較少，在處理同批次市政污水時，聚合氧化鋁平均用量在硅酸鋁混凝土的30%-50%左右。

另一方面，做好市政污水處理回用的前期調(diào)查工作，掌握水溫、污水pH 值、水質(zhì)成分、雜質(zhì)濃度等信息，在其基礎(chǔ)上科學(xué)制定污水化學(xué)混凝處理方案，或是對污水采取預(yù)加熱、pH 值中和等處理措施，方可取得理想的處理效果，確保所處理市政污水達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 組合工藝聯(lián)用技術(shù)

根據(jù)市政污水回用利用技術(shù)實際應(yīng)用情況來看，單一技術(shù)手段存在局限性，適用范圍有限，且污水處理效果不理想，僅可去除市政污水中的一部分污染物，處理后的市政污水難以達(dá)到國家污水綜合一級排放標(biāo)準(zhǔn)和循環(huán)使用標(biāo)準(zhǔn)。

因此，為突破單一工藝技術(shù)的局限性，需要組合聯(lián)用多項技術(shù)手段，以此來改善污水處理效果與提升水質(zhì)。例如，可選擇組合采取砂濾法、活性炭吸附法、臭氧處理法，采取砂濾法提前濾除污水中的大粒徑懸浮物，在正向與反向清理步驟中清除濾料層表面黏附的膠體和懸浮物，將砂層保持疏松狀態(tài)。隨后，采取活性炭吸附法，憑借活性炭材料所具備的吸附特性，使污水產(chǎn)生物理化學(xué)吸附、催化氧化與還原等一系列反應(yīng)，高效去除污水中的有機(jī)污染物和金屬離子。最后，采取臭氧處理技術(shù)，在污水中添加臭氧作為強氧化劑，對有機(jī)物進(jìn)行氧化分解處理，從而去除污水中殘留的硝酸鹽、鐵離子、錳離子等污染物，將其轉(zhuǎn)為無毒物質(zhì)。組合工藝聯(lián)用技術(shù)的產(chǎn)生、應(yīng)用都能夠推動市政污水處理工藝的完善與優(yōu)化，也能夠讓多種污水處理工藝的優(yōu)勢發(fā)揮出來。組合工藝聯(lián)用技術(shù)所應(yīng)用到的諸如臭氧處理技術(shù)都屬于新興技術(shù)，并且是處于不斷地更新狀態(tài)中的，這對于適應(yīng)當(dāng)前市政污水處理難度與規(guī)模不斷增加的問題非常有利。

2.4 污水回收方式

在采取不同污水回用利用技術(shù)與處理工藝時，考慮到處理后的水質(zhì)質(zhì)量與使用用途存在差異性。因此，為充分發(fā)揮水資源利用價值，需要合理選擇污水回收方式，常見回收方式分為分區(qū)回收、選擇性回收以及全程回收三種。

污水回用利用的效果受到了很多因素的影響，其中污水處理工藝及其應(yīng)用后產(chǎn)生的實際效果就是其中之一。因此實踐中必須要將市政污水處理工藝與污水回用利用技術(shù)聯(lián)系起來，確保各個環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量都能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

其中，分區(qū)回收是將污水處理廠及周邊環(huán)境劃分為獨立區(qū)域，將凈化回用的市政污水用于該區(qū)域作為生活用水、工業(yè)用水、消防用水與景觀用水。

選擇性回收是根據(jù)水質(zhì)質(zhì)量來確定污水使用用途，針對性鋪設(shè)污水回用管網(wǎng)，例如，針對未達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)的中水，鋪設(shè)管道連接市政園林、消防給水管網(wǎng)和污水處理廠，將處理后的污水作為景觀綠化用水和消防用水。而全程回收是在城市范圍內(nèi)構(gòu)建起全域性的市政污水回收管網(wǎng)，對處理后的市政污水進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配管理，這種方式可以做到對回用污水的多元化使用，回收污水的實際使用率較高，但需要對市政管網(wǎng)進(jìn)行改擴(kuò)建處理，造價成本較為高昂，目前主要用于新建城區(qū)。

結(jié)語

綜上所述，面對水資源短缺和水環(huán)境遭受污染破壞的嚴(yán)峻形勢，必須提高對市政污水處理回用工作的關(guān)注度，深入了解上述常用污水處理與回用技術(shù)的優(yōu)缺點、技術(shù)原理和適用范圍，結(jié)合實際情況科學(xué)制定技術(shù)方案，推動我國市政污水處理事業(yè)邁入全新發(fā)展階段，及早實現(xiàn)城市水資源高效、循環(huán)利用的發(fā)展目標(biāo)。