淺談市政給排水設(shè)計中污水處理技術(shù)

范慧忠

（山西省建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院，山西太原 030053）

0 引言

市政給排水管網(wǎng)在城市日常運(yùn)營中發(fā)揮著重要的作用，是基本的民生工程，做好給排水設(shè)計工作，合理處理污水問題，可以為人們提供一個完善的城市給排水體系，有效緩解城市發(fā)展過程中的污水污染問題，改善城市環(huán)境，提升城市的現(xiàn)代化發(fā)展水平。

1 污水處理的重要作用

污水不僅會對城市的生態(tài)環(huán)境造成損害，還會因長期滯留在地下管網(wǎng)，或暴露在空氣中，而滋生出大量的病毒與細(xì)菌，污染人們的生存環(huán)境，不利于人們的身體健康。在市政給排水工程設(shè)計中，對污水進(jìn)行統(tǒng)一處理，采取有效的排放處理措施，降低污水的污染性，可以減小污水對城市的危害，同時，借助給排水統(tǒng)籌兼顧的功能，同步開展污水的處理與排放工作，不僅有助于提升城市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，還可以節(jié)約污水處理的成本投入[1]。

2 污水的分類以及污水處理內(nèi)容

按照污水的來源，可以將污水分為兩類，即工業(yè)污水與生活污水。其中工業(yè)污水主要是工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水，這種污水中含有大量的重金屬污染物，直接排放會對生態(tài)環(huán)境造成極大危害；生活污水是城市居民日常生活中產(chǎn)生的污水，這種污水中含有較多的有機(jī)物、無機(jī)物以及混合物質(zhì)。按照污染性質(zhì)，可以將污水分為自然污染和人為污染兩類，城市污水屬于人為污染產(chǎn)生的污水，此類污水如果不經(jīng)過處理，直接排放至自然界中，將會對生態(tài)環(huán)境造成極大的破壞，例如，工業(yè)污水的污染組分較為復(fù)雜，未經(jīng)過污水處理環(huán)節(jié)，直接排放至自然界中，不僅會污染水體環(huán)境，還會影響空氣及土壤環(huán)境，對自然環(huán)境及人們的生命健康造成嚴(yán)重威脅。

污水處理是通過先進(jìn)的技術(shù)措施，清除污水中的污染物，并對污染物進(jìn)行集中處理，使得排放的污水可以重復(fù)的利用，進(jìn)而為城市居民的生產(chǎn)生活用水提供服務(wù)?，F(xiàn)階段，污水處理工作已經(jīng)普遍應(yīng)用于城市居民生產(chǎn)生活的各個方面，不僅市政給排水工程中包含污水處理環(huán)節(jié)，在居民日常生活、企業(yè)運(yùn)營過程中也在應(yīng)用污水處理技術(shù)，通過全方位的努力，提升污水排放的環(huán)保性，促進(jìn)環(huán)保型社會的建設(shè)[2]。

3 常見的市政給排水污水處理技術(shù)

3.1 變頻水泵控制

一般情況下，污水進(jìn)入水泵后，會因污水中含有一定比例的泥砂，而導(dǎo)致水流的速度不斷的發(fā)生變化，這會導(dǎo)致污水處理的質(zhì)量與效率無法保證。為此，需采取有效措施，降低泥砂對污水處理工作的影響。可以采用變頻控制技術(shù)，借助動態(tài)調(diào)節(jié)的方式，按照污水的流速對水泵的工作頻率進(jìn)行動態(tài)化的調(diào)整，這樣不僅可以提升污水處理的效率與質(zhì)量，還可以發(fā)揮節(jié)能的作用。

3.2 旋流沉砂池

此技術(shù)是當(dāng)前較為常見的一種污水處理技術(shù)，其中沉砂池的應(yīng)用可以提升污水沉淀的速度，將污水中的泥砂快速分離出來，減少污水中泥砂的含量，為后續(xù)的污水處理工序奠定基礎(chǔ)。以往的沉砂池由于設(shè)計等原因，普遍存在沉淀時間長、沉淀速度慢等缺陷，不能對污水中的泥砂進(jìn)行高效分離，無法滿足市政管網(wǎng)的污水處理需求。旋流式沉砂池，能夠規(guī)避傳統(tǒng)沉砂池技術(shù)的缺陷，提升泥砂沉淀的速度及沉砂率，將污水中的泥砂快速分離出來，減少泥砂沉淀的時間，滿足市政管網(wǎng)的污水處理需求，提升污水處理的效率與質(zhì)量。

3.3 混凝沉淀

混凝沉淀方式主要是對污水中所含的懸浮狀污染物以及膠體污染物進(jìn)行處理，通過添加混凝劑，實(shí)現(xiàn)清除污水中渾濁物的目的。混凝劑分為高分子混凝劑、有機(jī)混凝劑、以及無機(jī)混凝劑。其中高分子混凝劑主要是指明膠、聚丙烯酰胺等物質(zhì)，混凝劑投入污水中會發(fā)生一系列復(fù)雜的物理化學(xué)以及電化學(xué)反應(yīng)，將水體中的膠體以及懸浮物等渾濁物質(zhì)凝聚在一起，之后通過沉降設(shè)備的固液分離技術(shù)，將凝聚物與污水分離；有機(jī)混凝劑是指含有脂肪酸鈉鹽的表面活性物質(zhì)，此類物質(zhì)可以吸附于膠粒的表面，降低膠粒的電勢，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)聚沉的效果；無機(jī)混凝劑是指石灰、明礬等物質(zhì)，借助外加離子等方式，改變膠粒的電勢，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)聚沉的效果?；炷恋砑夹g(shù)的操作方法簡單、效率高、穩(wěn)定性好，受到從業(yè)者的普遍認(rèn)可，在三級污水處理中的應(yīng)用較多。

3.4 脫氮除磷

脫氮除磷技術(shù)是指MSBR 及A2/O 工藝，其中MSBR技術(shù)是對SBR 工藝的改良，此種工藝不需設(shè)置初沉池與二沉池，能夠在反應(yīng)器內(nèi)充滿恒定的液位下工作，兼具活性污泥法及SBR 技術(shù)的優(yōu)勢，通過微生物去除污水中所含的氮磷等元素，此方式的氮磷去除效果較好，具有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢；A2/O 技術(shù)是當(dāng)前應(yīng)用十分廣泛的脫氮除磷工藝，主要由沉淀池、好氧池、缺氧池、以及厭氧池等結(jié)構(gòu)構(gòu)成，污水通過厭氧、缺氧、以及好氧等反應(yīng)器后，其中的氮磷元素會被清除，其中氮元素的去除率可達(dá)70%，磷元素的去除率可達(dá)90%，脫氮除磷的效果較好。

3.5 好氧處理

此技術(shù)主要針對污水中含有的有機(jī)物進(jìn)行氧化處理，實(shí)現(xiàn)污水處理的目的，主要分為臭氧氧化、濕式氧化等工藝。其中濕式氧化是將空氣或氧氣作為氧化劑，在高壓、高溫的環(huán)境條件下，對污水進(jìn)行處理，具有效率高、耗能少等優(yōu)點(diǎn)，在污泥處理及工業(yè)污水處理中的應(yīng)用較為廣泛；臭氧氧化是將臭氧作為氧化材料，與氧氣相比，臭氧的氧化能力更強(qiáng)，能夠有效氧化污水中所含的有機(jī)物質(zhì)，從而降低污水中的有機(jī)物含量。因臭氧的氧化能力較強(qiáng)，不僅可以氧化污水中的有機(jī)物，還可以氧化其他物質(zhì)，所以，在市政污水處理中應(yīng)用此技術(shù)時，應(yīng)嚴(yán)格控制材料與設(shè)備的質(zhì)量，傳輸管道、接觸塔以及臭氧發(fā)生器等設(shè)備需使用不銹鋼、玻璃等抗臭氧氧化的材料。相比于濕式氧化工藝，臭氧氧化工藝技術(shù)的性能更強(qiáng)，但使用成本較高，這在某種程度上制約了此技術(shù)的應(yīng)用。

3.6 生物膜

生物膜技術(shù)是當(dāng)前較為新興的一種污水處理手段，其原理主要是通過生物過濾膜的特征優(yōu)勢，分離污水中的各類沉淀物與離子。生物膜技術(shù)分離污水中的雜質(zhì)與各類離子，主要是通過調(diào)整孔隙大小實(shí)現(xiàn)的。相比于其他的污水處理技術(shù)，生物膜法具有諸多優(yōu)勢，例如，操作方法簡單、污水處理效果好、效率高等，同樣的其缺點(diǎn)也是非常明顯的，生物膜的使用周期短、成本高，在市政污水處理過程中應(yīng)用此技術(shù)，不僅需要大量的成本投入，還會在過濾過程中消耗大量的能耗，不適于在污水處理中廣泛推廣。

3.7 快速檢測

在污水處理工作完成后，需要通過有效的技術(shù)手段，對污水處理的效果進(jìn)行檢測，檢查污水處理的質(zhì)量是否符合排放要求。在實(shí)際工作中，水質(zhì)檢測的耗時較長，且環(huán)節(jié)較多，涉及的檢測工藝多，這也在一定程度上提升了污水檢測的復(fù)雜性。為此，為了提升污水檢測工作的效率，快速檢測技術(shù)由此而出，此技術(shù)可以對污水中的相關(guān)組分進(jìn)行針對性的檢測，提升污水檢測的質(zhì)量與速度[3]。

4 市政給排水設(shè)計中污水處理存在的問題

4.1 雨水與污水未分開進(jìn)行處理

在以往的污水設(shè)計方案中，未對雨水與污水進(jìn)行分開處理，在降水量超過排污管網(wǎng)的最大排水量范圍時，排污管網(wǎng)無法將雨水順利排出，會使得城市出現(xiàn)內(nèi)澇情況，對城市居民的出行造成嚴(yán)重影響。

4.2 污水收集與處理效率低

現(xiàn)階段，部分城市存在污水收集與處理效率低等問題，這主要是由于前期規(guī)劃設(shè)計不重視、對城市未來發(fā)展預(yù)見性不足、給排水管網(wǎng)規(guī)劃不合理、污水處理水平不達(dá)標(biāo)等因素造成的。設(shè)計人員在進(jìn)行污水收集與處理規(guī)劃設(shè)計時，過于追求技術(shù)層面的先進(jìn)性，而忽略了城市的實(shí)際特點(diǎn)，使得設(shè)計方案的適應(yīng)性與針對性不佳，不僅無法實(shí)現(xiàn)高效收集與處理污水的目的，甚至?xí)a(chǎn)生反向效果，不利于城市污水的排出。一些城市對污水處理的重視度不足，沒有設(shè)置足夠的污水處理設(shè)施，使得城市污水處理能力不足。近年來，雖然人們對市政污水處理的認(rèn)識不斷提升，但由于技術(shù)水平不達(dá)標(biāo)，使得部門城市的污水處理水平較低，無法滿足城市污水處理需求。

4.3 污水資源化再利用水平較低

作為城市污水的組成部分，雨水雖然不能直接作為飲用水使用，卻可以應(yīng)用于綠化與消防等，因此，對污水中的雨水進(jìn)行資源化利用，可以節(jié)約水資源。然而，在實(shí)際工作中，部分城市在市政給排水規(guī)劃設(shè)計方案中，并未對污水中的雨水進(jìn)行資源化利用設(shè)計，而是將其直接排出，或直接與污水混合，使其不再具有再利用價值。此外，污水處理廠對污水進(jìn)行處理后，會產(chǎn)生大量的污泥，此類污泥結(jié)構(gòu)中含有的氮磷鉀等有機(jī)物是可以進(jìn)行再利用的，在污水處理中，將污泥中的氮磷等有機(jī)物提取出來，能夠提升污水資源化再利用的水平，降低污泥直接排放對環(huán)境的污染。如果這些污泥并沒有得到有效的處理，污泥結(jié)構(gòu)中含有的金屬與病原菌等物質(zhì)，會對城市生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。例如，一些城市采取焚燒的方式進(jìn)行處理，而焚燒的過程中會產(chǎn)生很多有害的氣體，對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染；一些臨海的城市，選擇海洋傾倒方式，將污泥直接傾倒于海洋中，這會對海洋環(huán)境造成嚴(yán)重污染[4]。

5 提升市政給排水設(shè)計中污水處理效果的建議

5.1 雨污水分流

在市政給排水規(guī)劃方案設(shè)計時，應(yīng)將雨水與污水分流。在雨水與污水分流區(qū)域，雨水與污水管道應(yīng)分開敷設(shè)，不得混接；在合流區(qū)域，應(yīng)按照污水處理規(guī)劃的要求，對雨水與污水管道進(jìn)行分流改造；在舊城區(qū)改造時，應(yīng)通過統(tǒng)籌規(guī)劃的方式，對雨水與污水管道進(jìn)行分流改造；在新建項目時，應(yīng)按照相關(guān)規(guī)范要求設(shè)置雨水源頭減排設(shè)施。

5.2 提高污水處理水平

5.2.1 合理規(guī)劃設(shè)計污水處理系統(tǒng)

污水處理系統(tǒng)分布的合理性，決定了城市排水的質(zhì)量，為了確保城市污水處理網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的效果，設(shè)計人員在市政給排水管網(wǎng)污水處理方案設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)城市實(shí)際污水處理需求，結(jié)合未來城市規(guī)劃發(fā)展方向，對未來幾年城市的人口增長情況進(jìn)行預(yù)測，為城市污水處理系統(tǒng)的優(yōu)化升級預(yù)留充足的空間，確保污水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的科學(xué)性，如在污水管道直徑、長度、線路的設(shè)計上，除了要考慮實(shí)際的污水處理需求外，還應(yīng)結(jié)合城市的地形分布、濕度、氣候等外界因素，對污水管網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計，防止因管道設(shè)計不合理導(dǎo)致的污水淤積或排放不通暢等問題。

5.2.2 積極引進(jìn)先進(jìn)的污水處理技術(shù)

在污水處理工作中應(yīng)結(jié)合項目所在地區(qū)的經(jīng)濟(jì)、水質(zhì)、污水回收量等具體要求，積極引進(jìn)先進(jìn)的污水處理技術(shù)，提升污水處理的效果。例如，為了降低污水處理成本，通常將污水集中起來進(jìn)行處理，部分城市由于人口眾多、占地面積大，會采取分散、集合相結(jié)合的混合模式處理污水；為了緩解城市用水緊張問題，市政給排水污水處理工程，除對城市居民生產(chǎn)生活廢水等污水進(jìn)行回收處理外，還對污水進(jìn)行了二次回收利用。

5.3 做好污水資源利用

5.3.1 做好雨水資源的收集利用

雨水充沛的城市，每年的降水量很大，將其收集并回收利用，一來可以降低雨水對城市水資源的污染，二來可以通過對雨水資源的有效利用，緩解城市用水緊張。借助雨水收集系統(tǒng)，對雨水進(jìn)行收集、消毒、截污、凈化、儲存處理，經(jīng)過回收處理的雨水可以用于城市景觀、園林等綠化澆灌，還可以用水路面灑水、消防、洗車等，提高污水中雨水資源的再利用率。

5.3.2 對污泥進(jìn)行資源化再利用

市政管網(wǎng)污水處理后所余留的污泥中含有豐富的氮磷鉀元素，將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，不僅可以降低直接排放的污染，還可以實(shí)現(xiàn)資源的再利用，為農(nóng)作物生長提供肥料。將污泥作為肥料再利用過程中，首先，應(yīng)對污泥進(jìn)行殺菌、殺蟲、去除重金屬等無害化處理，去除污泥中的重金屬以及病菌等有害物質(zhì)，最終使其成為優(yōu)秀的土壤改良劑以及有機(jī)肥料，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市綠化以及園林建設(shè)提供材料。同時，污泥熱能技術(shù)是一種逐漸興起的資源再利用技術(shù)，主要是將低溫環(huán)境條件下污泥的熱分解特性與污水處理技術(shù)相結(jié)合，通過熱解對有機(jī)物進(jìn)行分解，是一種能耗低、收益高的技術(shù)，適用于大范圍應(yīng)用。此外，污泥的組成成分與水泥材料較為相似，對污泥進(jìn)行加工與處理，可以將其轉(zhuǎn)化為生態(tài)水泥，應(yīng)用于建設(shè)項目[5]。

6 結(jié)語

綜上所述，污水處理是市政給排水設(shè)計的重要內(nèi)容，與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，為此，應(yīng)重視設(shè)計方案中污水處理技術(shù)的應(yīng)用。在方案規(guī)劃設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)熟練掌握各項污水處理技術(shù)的使用范圍與應(yīng)用優(yōu)勢，通過雨污水分流、提升污水處理水平、強(qiáng)化污水資源化利用率等手段，提升市政污水處理的效果，建設(shè)完善的給排水管網(wǎng)，為人們提供良好的民生設(shè)施。