城市污水深度處理工藝方案的選擇

梁巧珍譚鋆

（1.宜昌宏業(yè)工程項目管理有限公司 宜昌 443000 2.中國長江電力股份有限公司 宜昌 443000）

城市污水深度處理工藝方案的選擇

梁巧珍1譚鋆2

（1.宜昌宏業(yè)工程項目管理有限公司 宜昌 443000 2.中國長江電力股份有限公司 宜昌 443000）

目前，傳統(tǒng)的活性污泥工藝仍是我國城市污水處理中經(jīng)常被采用的主要工藝之一，但由于其較差的污泥沉降性和較低的污染物去除效率，導致傳統(tǒng)活性污泥工藝的處理效果和運行穩(wěn)定性難以達到污水回用的要求。本文主要對比不同深度處理工藝對宜昌市某污水處理廠二期擴建工程中深度處理的污染物去除效果和運行特性，進行技術(shù)經(jīng)濟比較，為實際城市污水回用處理工程設(shè)計過程中的工藝優(yōu)選提供技術(shù)依據(jù)。

污水深度處理工藝；去除效果；運行特性；比較；污水回用

1 前言

根據(jù)污水二級處理技術(shù)（如活性污泥法）凈化功能對城市污水所能達到的處理程度，一般情況下，二級處理出水中含有相當數(shù)量的有機污染物、無機污染物、植物性營養(yǎng)鹽，還有可能含有細菌和重金屬等有毒有害物質(zhì)。由于水資源的日益缺乏，污水已作為一種水資源進行再生處理和回用。污水深度處理后利用途徑不同，處理的水質(zhì)目標也不同，在污水處理的過程中，應按照實用、高效、運行穩(wěn)定、操作管理方便的原則，通過技術(shù)經(jīng)濟比較后選擇處理效果好、經(jīng)濟實用的最佳組合深度處理工藝。目前應用于深度處理及回用的工藝較多，如混凝沉淀法、粒狀材料過濾法、活性炭吸附法、膜處理法、離子交換法和消毒等。

本文針對宜昌市某污水處理廠二期擴建工程，通過比較幾種常用的的深度處理工藝，結(jié)合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-202）一級A標準及場區(qū)實際情況，確定該工程的深度處理工藝。

2 工程概況

宜昌市某污水處理廠，建設(shè)規(guī)模30萬m3/d，其中一期于2007年建成運行至今，處理規(guī)模20.0萬m3/d，二級處理采用A2/O脫氮除磷處理工藝。該污水處理廠一期出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-202）一級A標準，處理后的尾水就近排入長江。隨著宜昌市大城建設(shè)的推進以及沿江污水干管的完善，近年來該污水廠處理污水量逐漸增加，目前其污水日處理量已超過一期設(shè)計規(guī)模，沿江排污口溢流現(xiàn)象時有發(fā)生，根據(jù)《省環(huán)保廳關(guān)于加快城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)推進水污染減排工作的函》（鄂環(huán)函【2014】152號）要求，為保護長江水資源，該污水廠擬進行二期擴建工程，處理規(guī)模10.0萬m3/d。由于一期工程采用的是A2/O工藝，運行以來處理效果穩(wěn)定，且鼓風機房、污泥泵房均已按照遠期規(guī)模預留，考慮到二期擴建工程的處理規(guī)模及與一期工程的銜接，減少管理操作難度，該污水處理廠二期擴建工程二級處理選用改良型A2/O工藝。

3 污水深度處理工藝方案的比選

為確保出水滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A排放標準，該污水處理廠二期工程出水水質(zhì)限值：BOD5≤10mg/L，COD ≤50mg/L，SS ≤10mg/L，TN ≤15mg/L，NH3-N ≤5（8）mg/L，TP≤0.5mg/L。結(jié)合本項目實際情況，現(xiàn)對以下三種常用的基本的深度處理工藝進行分析，以確定其深度處理工藝。

工藝一：二級出水+微絮凝過濾+消毒

工藝二：二級出水+混凝沉淀+過濾+消毒

工藝三：二級出水+混凝沉淀+過濾+活性炭吸附+消毒

工藝一傳統(tǒng)、簡單、實用，適用于工業(yè)循環(huán)冷卻用水，城市道路澆灑、綠化、景觀、消防、補充河湖等市政用水和居民住宅沖洗廁等雜用水，以及不受限制的農(nóng)業(yè)用水。該工藝是一種水質(zhì)適用面廣、運行費用低、安全實用的常規(guī)深度處理工藝。

工藝二在工藝一的基礎(chǔ)上增加了沉淀單元，通過混凝沉淀進一步去除二級生化處理系統(tǒng)未能除去的膠體物質(zhì)、部分重金屬和有機污染物。確保過濾效果，延長過濾周期，因而出水水質(zhì)更優(yōu)，適用面更廣，效果更穩(wěn)定。農(nóng)業(yè)回用水和城市回用水（景觀，澆灑，洗車建筑用水等）一般使用這類水質(zhì)的回用水。

工藝三在工藝二的基礎(chǔ)上增加了活性炭吸附，對微量有機污染物、微量金屬離子、色度及病毒等有毒污染物的去除效果明顯，尤其對含有重金屬的污水處理效果較好。對去除微量有機污染物二級出水進行工藝三處理，可去除：濁度 73～88％，SS 60～70％，色度 40～60％，BOD531～77％，COD 25～40％，總磷29～90％，且對可生物降解有機物的去除高于不易生物降解的有機物。此類工藝適用于除人體直接飲用外的各種工農(nóng)業(yè)回用水和城市回用水，尤其是加了膜技術(shù)和離子交換對工業(yè)循環(huán)冷卻水，鍋爐給水均可適用。該工藝主要缺點在于前期基建投資較高，后期運行費用高，活性炭再生條件苛刻，運行過程中容易產(chǎn)生亞硝酸鹽，突發(fā)性污染適應性差、活性炭微孔極易被阻塞、進水水質(zhì)的pH適用范圍窄、抗沖擊負荷差等[1]。該工藝多見于給水處理及小型污水處理站。

通過比較，根據(jù)出水的水質(zhì)條件及其主要超標項目，工藝一和工藝二是本工程適宜采用的深度處理工藝，工藝三盡管從技術(shù)上更加先進可靠，但從經(jīng)濟合理性分析，不適合本項目。工藝一構(gòu)筑物少，投資較省，但過濾周期短，一般適用于污水再生利用水質(zhì)要求相對較低的場合。工藝二構(gòu)筑物較多，投資較大；但工藝穩(wěn)妥，運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)保證性高，更適用于對污水再生利用水質(zhì)穩(wěn)定性要求較高的場合。考慮本工程規(guī)模較大，以后出水可再生利用，因此選擇工藝二作為本工程的深度處理工藝。

針對工藝二提出以下兩個不同的處理方案進行比選：

方案一：高效沉淀池+氣水反沖洗砂濾池

方案二：高效沉淀池+精密過濾。

高效沉淀池是將混合、絮凝、沉淀高度集成一體，主要由反應池、預沉池—濃縮池及斜管分離池組成。在整個反應池中可獲得大量高密度、均質(zhì)的礬花。礬花慢速地從一個大的預沉區(qū)進入到澄清區(qū)，這樣可避免損壞礬花或產(chǎn)生旋渦，確保大量的懸浮固體顆粒在該區(qū)均勻沉積。礬花在澄清池下部匯集成污泥并濃縮。逆流式斜管沉淀區(qū)將剩余的礬花沉淀。澄清水由一個集水槽系統(tǒng)回收。絮凝物堆積在澄清池的下部，形成的污泥也在這部分區(qū)域濃縮。通過刮泥機將污泥收集起來，循環(huán)至反應池入口處，剩余污泥排放。

氣水反沖洗砂濾池采用石英砂作為濾料，其特點是在整個濾層內(nèi)，濾料的級配基本相同，因此沿濾層厚度的每一點，濾料顆粒間所形成的空隙大小的分布也是一樣的，每一點具有容納同樣多的懸浮固體的能力。氣水沖洗石英砂濾料濾池的濾層截污能力大，出水水質(zhì)好，沖洗周期長；采用氣、水反沖再加始終存在的橫向表面掃洗，沖洗效果好，沖洗水量大大減少[2～3]。其缺點是濾速較低，占地較大。氣水沖洗石英砂濾料濾池應用于深度處理時對 CODcr、BOD5、SS、NH3-N、TN、TP 的去除率分別約為30％、20％、70％、25％、10％、60％。由此可知，氣水反沖洗砂濾池對污染物SS、TP的去除率較高，但對有機物及NH3-N、TN的去除率較低。故采用方案一作為該工程深度處理工藝，必須同時強化前端二級生化處理的脫氮及有機物的去除。

精密過濾器由設(shè)備主體模塊、核心過濾模塊、反沖洗系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、自控系統(tǒng)組成。過濾器設(shè)備連續(xù)過濾，設(shè)備內(nèi)部設(shè)有自動啟閉開關(guān)，當滾筒有水進入時，設(shè)備自動啟動減速驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動，同時啟動反沖洗泵。污水流入空心滾筒內(nèi)，滾筒上為高強度不銹鋼濾網(wǎng)。污水由濾網(wǎng)內(nèi)側(cè)向外側(cè)流出，污水中的懸浮物被截留在濾網(wǎng)內(nèi)側(cè)。沖洗水噴頭由濾網(wǎng)外側(cè)向內(nèi)側(cè)對濾網(wǎng)進行沖洗，沖洗下來的細小顆粒物質(zhì)由設(shè)備內(nèi)部的反沖洗水收集槽收集，并通過排污管排出設(shè)備。當無水通過設(shè)備時，設(shè)備自動停止。精密過濾器反沖洗水泵抽取濾后水，通過高壓傘狀噴射體系統(tǒng)對濾網(wǎng)進行自外對內(nèi)的沖洗，從而將過濾過程中堆積在濾網(wǎng)內(nèi)表面的懸浮物清除。反沖洗次數(shù)和歷時可調(diào)，正常的自清洗和淤泥清除可以和過濾同時進行，不影響正常的過濾流程。精密過濾具有如下優(yōu)點：設(shè)備使用壽命長，濾網(wǎng)更換方便，反沖洗消耗水量小（單臺反洗水量30～90m3/d），過濾水頭損失小，耐沖擊負荷強，運行能耗低，自動化控制程度高等。

上述兩工藝方案的區(qū)別在于濾池的型式：①以鋼筋混凝土為主體的結(jié)構(gòu)形式；②以設(shè)備為主體的組成形式，兩種濾池型式的技術(shù)經(jīng)濟比較詳表1。

表1 濾池型式技術(shù)經(jīng)濟比較表

由上述兩種型式的濾池比較可知，在運行成本差別不大的情況下，同氣水反沖洗砂濾池相比，精密過濾器具有處理建構(gòu)筑物數(shù)量少、土建施工簡單、占地小、運行電耗低等優(yōu)點，因此該污水處理廠二期擴建工程污水深度處理工藝推薦采用高效沉淀池+精密過濾工藝。

4 結(jié)論

本文以宜昌市某污水處理廠二級處理出水為研究對象，對幾種深度處理工藝從技術(shù)、經(jīng)濟、節(jié)能等方面進行分析比較，結(jié)合該污水處理廠實際情況，高效沉淀池+精密過濾工藝具有工藝穩(wěn)妥，運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)保證性高等優(yōu)點，更適用于對污水再生利用水質(zhì)穩(wěn)定性要求較高，污水處理規(guī)模較大的場合，且其土建施工簡單，投資適中，后期運行能耗小、費用低，更適合該污水廠二期擴建工程的深度處理。

[1]黃深.城市污水廠二級處理出水臭氧深度處理研究[D].北京：清華大學，2008.

[2]傅金祥，陳正清，趙玉華，等．微絮凝過濾處理污水廠二級出水用作景觀水研究[J].中國給水排水，2006，22（19）：65～67．

[3]欒兆坤，李桂平．微絮凝一深床直接過濾及工藝參數(shù)研究[J]．中國給水排水，2002，18（4）：14～18．

X703

A

1004-7344（2016）36-0248-02

2016-11-21

梁巧珍（1987-），女，漢族，廣西來賓人，助理工程師，本科，主要研究方向為給排水。