城市污水深度處理工藝的設計與運行

摘要：節約水資源、保護水資源不受污染是全球面臨的重大問題，對城市污水的處理有助于節約水資源，符合可持續發展的戰略。本文首先介紹了幾種污水深度處理工藝，最后分析了污水處理的運行效果。

關鍵詞：城市污水；深度處理；工藝；設計；運行

一、前言

我國水資源嚴重短缺且污染日益嚴重，制約著我國經濟的可持續發展，因此如何將水資源回收在利用就成為我國水處理研究中的一個重要問題。這就需要找出更加有效的污水處理工藝，來徹底解決城市污水問題，使水資源能夠得到合理的保護和利用。

二、污水深度處理工藝

污水深度處理（sewagedepthprocessing）是指城市污水經一級、二級處理后，為了達到一定的回用水標準使污水作為水資源回用于生產或生活的進一步水處理過程。針對污水的原水水質和處理后的水質要求可進一步采用三級處理或多級處理工藝。常用于去除水中的微量COD和BOD有機污染物質、SS、氮、磷高濃度營養物質及鹽類。

1、物理化學法

物理化學方法是通過機械截流、化學沉淀、化學氧化、離子交換等原理將污染物從水中去除。

①機械截流。最簡單的機械截流方法是過濾，單純的過濾通常采用石英砂為濾料，對懸浮物及膠體有較好的去除，出水的濁度、SS通常較低，對COD及色度也有一定效果。

②化學沉淀?；炷恋砉に囀俏鬯疃忍幚碇凶畛Ｓ玫墓に嚕覈蠖鄶滴鬯畯S在深度處理工藝中均采用此方法。向水中投加化學藥劑，藥劑水解后與污染物相互作用，通過混凝過程形成大顆粒絮體，通過沉淀或氣浮得到分離?；炷恋砉に嚱洕⒊墒?，但處理效果受水質改變影響較大，且對水質要求較高時，該工藝則無法滿足處理效果。

③化學氧化?；瘜W氧化是各種高級氧化技術的基礎，它是使用化學氧化劑將污染物氧化成微毒、無害的物質或轉化成易處理的形態。常用的化學氧化劑包括H2O2、O3、ClO2、K2MnO4、K2FeO4等。

④離子交換。離子交換樹脂已在不同領域廣泛應用。離子交換法是利用樹脂的特點將水中的污染物質通過氫離子或氫氧根離子的交換吸附在樹脂上，達到對污染物的去除目的。

2、生物方法

利用微生物自身可對有機物、含氮化合物、含磷化合物等物質進行分解吸收來產生能量及營養物質的特性，培養出某些特定的微生物，利用它們的這種特點處理污水中的污染物質，達到對水質凈化的目的。生物處理法一般運行費用較低，生物培養馴化成熟后，通常無需人工強化，在其自身生長的過程中就可將水中的污染物質去除，流程簡單、易于管理。生物處理法包括好氧處理和厭氧處理兩大類。

3、物理化學與生物組合方法

由于污水廠生物二級出水中有的污染物含量仍然很高、成分也比較復雜，因此在深度處理的過程中，無論是單獨物化法，還是單獨生物法都很難使出水達到國家回用水標準，一般單獨工藝受沖擊負荷能力差，有時為了使出水水質提高，成本甚至會增加幾倍。組合工藝則不僅可充分利用各工藝自身的優點，而且能發揮不同工藝協同合作，達到處理目的，可節省運行成本。

混凝沉淀工藝與曝氣生物濾池工藝組合，在混凝沉淀階段可將SS、有機物去除一部分，減少了SS對曝氣生物濾池的堵塞，提高反沖洗周期時間，減低濾池的負荷，增加濾池的工作效率，改善出水水質，并且由于兩極屏障，混凝沉淀無需將污水直接處理達標，可減少混凝劑的投量節省藥劑費用。氧化工藝與曝氣生物濾池工藝組合，前階段工藝利用氧化性強的氧化劑改善水質的結構，將不利于生物利用的大分子有機物轉化為有利于生物利用的小分子有機物，有助于加強下一階段的生物處理，處理的效果和運行成本遠優于兩種工藝單獨處理之和。

5、電吸附技術

目前生產中對于污水的處理大量采用炭材料吸附來進行重金屬離子、有機污染物和有色物質的脫除，應用的主要有活性炭，包括粒狀活性炭和纖維狀活性炭。盡管活性炭等在吸附去除水中和氣流中的污染物應用方面有很多優勢，但也存在一定的缺點。

電吸附的優勢為：①可吸附去除難生物降解的有機物質。②凈化程度好，可用于處理稀溶液體系。③能耗小，操作成本低。因此電吸附技術在城市污水處理和水的深度凈化、有機物的分離和回收、吸附劑的再生等方面有著良好的應用前景。

6、膜分離法

膜分離技術是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時，實現選擇性分離的技術，半透膜又稱分離膜或濾膜，膜壁布滿小孔，根據孔徑大小可以分為：微濾膜（MF）、超濾膜（UF）、納濾膜（NF）、反滲透膜（RO）等，膜分離都采用錯流過濾方式。

膜分離法的主要特點是無相變，能耗低，裝置規模根據處理量的要求可大可小，而且設備簡單，操作方便安全，啟動快，運行可靠性高，不污染環境，投資少，用途廣等優點。在常溫和低壓下進行分離與濃縮，因而能耗低，從而使設備的運行費用低。設備體積小、結構簡單，故投資費用低。膜分離過程只是簡單的加壓輸送液體，工藝流程簡單，易于操作管理。

三、污水處理運行效果

1、進水水量及水質

（一）、進水情況

本污水深度處理廠設計處理水量為4.5×104m3/d，開始投入運行以來，實際工程中處理的水量約達到設計規模的86%左右。通過對2013年監測到的數據進行分析，進水PH值在6.0-9.0，BOD在26-36mg/L左右，COD在90-105左右，SS在23-30左右，氨氮在24-27mg/L左右，總氮在35-39mg/L左右，總磷在1-1.5mg/L左右。來水水質符合二級出水水質標準要求。

（二）、進出水水質情況

經過對來水進行連續監測統計，平均進水水質及經過深度處理之后的水水質達到《城市污水再生利用城市雜用水水質標準》（GB/T18920-2002）的要求。進出水水質情況如表1所示。

2、運行效果

本污水深度處理工程經建設驗收后，經前期周密準備后進行調試運行狀態。在正式運行半年中，根據運行管理研究需要，工程技術人員每天對各個取樣口的水樣進行取樣化驗分析，主要包括CODcr、BOD5、SS、NH3-N和pH等水質指標。

（一）、進、出水中COD的濃度及去除效果

通過對圖3-1中COD數據進行分析，可以歸納為以下幾點：①由圖3-1中可以看出，進水COD有個別值大于二級排放標準要求100mg/L；進水水質出現波動屬正?，F象。②從圖3-1中可以看出，COD去除率的變化曲線呈現前低后高，逐漸趨于平穩的趨勢。前面去除率低的主要是因為對應最高開階段，來水的COD濃度較高及運行初期，處于運行調試階段，所以效果略差，但到運行后期，去除率趨于穩定，大概保持在92%左右，出水COD始終保持在8mg/L左右，符合排放標準要求。