市政污水处理工艺与污水深度处理回用技术探讨

2021-11-28高保磊

皮革制作与环保科技 2021年13期

高保磊

（中节能国祯环保科技股份有限公司，安徽合肥 230031）

在粗放型的城市发展理念下，城市（镇）污水收集率较低，污水肆意排放现象普遍，引发了城市水源污染、土壤污染等一系列的环境问题。随着人民生活质量的逐渐提高，其对居住水环境提出了更高的要求。只有因地制宜地采用先进的污水处理工艺和回用技术才能大幅度消减水污染物的总量，从而不断改善城市水生态环境。当下，关于污水处理工艺和回用技术的可选种类相对较多，各个城市应该从自身的实际情况着手，选择恰当的技术和工艺。

1 工程案例概况

泗阳县城北污水处理厂位于江苏省宿迁市泗阳县，该地的经济发展水平较高，生产生活污水排放总量大，水质组分复杂。根据该地的污水排放情况，在此污水处理厂续建工程实施中，新增日处理污水规模为25 000 m3/d，建成后总处理规模达到75 000 m3/d。根据项目前期调研资料以及存在的问题分析，该污水厂续建工程在水处理工艺选择方面采用了预处理、生化处理、三级深度处理的方式，其中，预处理段采用细格栅+旋流沉砂池工艺，生化处理段采用厌氧+表曝型卡鲁赛尔2000氧化沟+二沉池工艺，深度处理段为高效沉淀池（混凝+沉淀的工艺组合）+纤维转盘滤池工艺。

2 市政污水处理工艺

2.1 预处理

在此次续建工程实施中，一二期工程的粗格栅和进水泵房等已投入使用，所以只需要在原有预留位置上增设相关设备，而作为预处理工艺的核心工艺，细格栅和沉砂池工艺需经过比选。

2.1.1 细格栅选型

在污水处理中，可以将污水中的大尺寸漂浮物和悬浮物去除，这样则提高了水泵运行的效率和水平。在该工程的格栅设计方面，包含了钢丝绳式格栅除污机和回转式格栅除污机。前一种设计方式在国内外早期的污水处理中极为常见，整体的结构相对简单且运转效果十分理想，应用于深水处理方面时，具有突出优势。回转式固液分离机是近年来兴起的新设备，在当下很多城市内得到了一定的应用，其运行稳定，包含了动力装置、机架、清洗机构和电控箱，结构紧凑且后续维修方便。在此市政污水处理中，选用回转式格栅除污机更加合适。

2.1.2 沉砂池设计

市政污水中的泥沙物质含量偏高。在污水处理的过程中，如果没有及时进行沉砂处理，可能会导致后续构筑物严重积砂，在减小构筑物池容的情况下也使得水力停留时间大大缩短，污水处理效果相对较差。因此，沉砂处理在此市政污水处理工程中极为关键。应用成熟的沉砂池包括平流沉砂池、曝气沉砂池和旋流沉砂池，考虑平流沉砂池占地面积较大，曝气沉砂池因预曝气会影响后续生化池的除磷及反硝化效果，因此本工程采用旋流沉砂池，其占地面积小，运行稳定且除砂相对理想[1]。

2.2 生化处理工艺

根据对该项目污水组分分析，在生化处理环节，最为关键的是去除污水中的BOD5、CODcr、NH3-N、SS、P等污染物。可以满足这一污水处理工艺的主要有氧化沟、SBR类及变型工艺、生物脱氮除磷工艺（A2/O工艺）曝气生物滤池法（BAF工艺）结合该市政污水处理要求，对比表曝气型氧化沟和A2/O工艺，发现A2/O工艺在应用的过程中，虽然池深设计相对较大，但也给后续的运行维护带来了一定的难度，在污水处理的过程中，底部曝气头如果出现了损坏现象，污水处理将停止，需全池防控来检修。此外，曝气头堵塞的现象也相对常见，一旦出现了这一问题，整个污水处理中的曝气效果将无法达到预期[2]。相比较而言，表曝气型氧化沟工艺在当下相对成熟，在实际应用中，检修维护相对简单，且界于推流式和完全混合式之间流场环境可以迅速稀释进水，在应对外部进水高负荷冲击时性能优越，同时由于较长的水力停留时间，氧化出水水质良好且相对稳定。特别经过升级的卡鲁赛尔2000氧化沟，通过前置独立缺氧区强化了脱氮功能，脱氮效果十分理想。此外，在利用表曝型氧化沟工艺进行生化处理的过程中，硝化和反硝化可以在同一池内完成，系统运行中的碱度消耗相对较低，运行能耗相对较低，符合可持续发展的要求。因此，在市政污水处理中的生化处理选用时，特别在冬季污水水温相对较高地区，表曝型氧化沟法更为合适。

3 市政污水回用技术

城市污水再生利用以城市污水作为再生水源，经再生工艺净化处理后，达到不同类别用水的要求。根据国家陆续颁布的相关标准可知，城市污水再生利用方向包括城市杂用水、景观环境用水、地下水回灌用水、工业用水水源、农田灌溉用水、绿地灌溉用水。市政污水处理在普遍提高出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标准以后，基本满足了以上城市污水再生利用要求。针对以上用水标准，市政污水深度处理回用技术主要包括以下两类。

3.1 针对SS、TP未达到回用水要求的深度处理回用技术

市政污水在通过二级生化工艺处理后，除SS、TP外通常都能稳定达到一级A的指标，所以，近些年污水处理厂的提标深度处理主要工艺多以进一步去除SS、TP为主。该类型废水深度处理主要工艺为混凝+沉淀+过滤，根据上游二级生化工艺出水水质的优劣程度可能会优化为直接过滤、混凝+过滤工艺，以上工艺组合与给水处理工艺类似。本文案例则采用了高效沉淀池（混凝+沉淀的工艺组合）+纤维转盘滤池常规深度处理工艺。除了以上工艺，磁混凝沉淀经实践证明亦能满足以上要求，工艺原理为在混凝反应区投加聚合氯化铝、聚合硫酸铝铁等含有高价金属离子的混凝剂，一方面铝、铁盐药剂与水中溶解性磷酸盐形成不溶性磷酸盐沉淀物，另一方面混凝剂本身金属离子的吸附电中和、架桥网捕等作用促进絮凝体迅速成型。在絮凝反应区同步投加磁粉与生成的絮体，将其结合在一起，形成比重较大的矾花，从而加速沉降，大大提高了悬浮物的去除效率，沉淀池出水SS可以控制在10 mg/L以下，TP控制在0.5 mg/L以下。

3.2 针对CODcr未达到回用水要求的深度处理回用技术

对于工业废水比例较高的市政污水，在采用常规的生物降解+混凝沉淀+过滤工艺组合无法满足出水CODcr去除到50 mg/L以下时，则表明污水中特征有机污染物CODcr属于难生物降解成分。根据项目实践表明，臭氧化+曝气生物滤池（曝气生物活性炭滤池）工艺可以进一步去除难降解CODcr，通常去除率为40%左右。其工艺原理为利用臭氧强氧化性将难降解有机物降解成易生化的中间产物，改善污水可生化性，然后利用更适用于处理可生化性较低污水的生物滤池进一步生化降解达标，具体项目实施时需要经过小试试验确认。为保障出水SS稳定控制在10 mg/L以下，曝气生物滤池后端建议增设过滤工艺。