城鎮污水處理工藝及應用

班書浩，陶勝康

（廣西壯族自治區環境保護科學研究院，廣西 南寧 530000）

1 城鎮污水的特點

1.1 城鎮污水量變化大

廣西地區大部分城鎮農業人口比重較大，多數人進行簡單統一的活動，且具有相同的生活規律，用水期相對集中，排污點不分散，污水量波動范圍大。中小城鎮農業人口比重大，當在一些特殊時期，如農忙時，許多人口短時間內會大量回遷，此時城鎮污水量變化較大。

1.2 中小城鎮污水水質變化較大

一般來說，城市污水包括生活廢水和工業廢水兩部分，其中生活污水的組成不會發生很大變化，而許多城鎮的產業結構相對簡單，且不同地區主導的特色產業單一，導致工業廢水來源單一。但是不同地區發展側重點不同，也需要不同的處理方式。例如，造紙廠的廢水中含有大量的污染物，其所含有害物質相對復雜排放的廢水也要多。

1.3 城鎮的污水系統隨降雨產生波動

現階段我國的污水排放系統多數為合流排水系統，這讓城市中的污水處理廠對當地的降水情況極為敏感。但雨水充沛季節會給污水處理廠帶來很大壓力。一旦排污能力超出處理能力范圍，將使污水處理廠陷入困境。最后，大量的污水在得到處理或充分處理之前，會排入環境水體，造成污染。

2 城鎮污水處理面臨的主要問題

2.1 城鎮污水處理缺少專門的規劃

雖然從總體上講，我國城市污水處理廠的數量不算少，但是多數污水處理廠的配置不夠合理，且往往形式單一，污水集中處理水平較低。

2.2 部分城鎮對污水處理方面投入較少

對于城市污染治理，各地政府對于污水處理的重視程度不高，許多城鎮缺乏專項建設資金，因此對于污水處理過程中的問題往往避而不見。

2.3 城鎮污水處理工藝無法符合相關規范

在我國制定的規范中對污水處理劃定的最低要求為五級，即（1～5）×10m3/d，但在實際污水處理過程中其規模一般不超過1×10m3/d，通常情況下為2000～5000m3/d，并不滿足現有規范[1]。

2.4 工業廢水對污水處理影響較大

污水處理廠收取相關污染治理費后，一些工業單位以此為借口，肆意排放污水。污水中的污染物物種類多、含量高甚至超過規定的排放量，雖然有很多污水處理廠在運行，但污染治理效果仍不盡如人意，各項指標都在一定程度上超標，且部分城鎮污水處理廠日常運行沒有嚴格按照規定進行。大部分污水處理廠仍以政府名義經營，相當一部分污水處理廠不符合規定[2]，不安裝和使用在線監測設備。

2.5 城鎮污水處理技術相對落后，不能滿足現在規范要求

不同城鎮對于污水處理工藝的選擇存在嚴重的盲目性，與實際現象嚴重脫節。人們往往不考慮反硝化、除磷、消毒和廢水回用的設計不落實，不能滿足新規范的污水處理標準。根據《廣西城鎮污水處理與再生利用設施建設規劃》要求，到2025 年城鎮污水處理率要達到85%，其中建制鎮集中處理率達到30%。

3 城鎮污水處理工藝選擇與應用（以廣西某城鎮污水處理廠為例）

3.1 項目情況

該城鎮污水處理廠基礎設施相對薄弱，經常出現污水、雨水不經處理直接混合排入河流中，造成環境污染嚴重。通過污水系統的改建，可以加強污水處理能力，改善生態環境，保證水源安全。本次污水系統改建完成后能夠實現1000m3/d，最高2000m3/d的污水處理量。污水處理嚴格按照《城市污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中的一級乙級標準。

3.2 污水處理工藝選擇原則

選用何種污水處理工藝這對污水處理的效果有著至關重要的影響，同時關乎著污水處理的前期投資情況和運行成本，是污水處理工程中最為重要的環節之一。根據城鎮污水排放特點，選擇城鎮污水處理工藝時應該遵循5 條原則：①污水處理后排水情況穩定，能滿足國家有關排放要求。②系統具有較強的抗沖擊能力和一定的調節能力。③可以處理不同濃度的污水，系統運行成本低。④工藝流程相對簡單，對系統管理方便。⑤便于標準升級，滿足擴建需要。

3.3 工藝方案

針對廣西城鎮污水處理規模小、濃度低、水量波動大的特點，推薦采用“A/O+填料”“Cass”“IBR”“生物轉盤”和“MC-MBBR”這幾種工藝進行污水處理[3]。在本案例中按照工藝要求和經濟實用性選擇了“A/O+填料”和“Cass”兩種方案進行對比，后明確工藝方案。

3.3.1 “A/O+填料”工藝

作為一種生物膜法污水處理工藝，“A/O+填料”將生物接觸氧化法進行了一定程度的改善。當污水處理規模不大時，最常使用的是搪瓷裝配一體化結構。主體由兩個組合搪瓷池組成，內池為缺氧單元，外池分為好氧單元、沉淀單元、消毒單元和污泥濃縮單元。將污水排進廢水在缺氧單元進行初始生物降解和反硝化，反應進行完成后將污水排入好氧單元。在好氧單元中加入EAO 填料并在其上部生物膜，保證污水與生物膜有足夠的接觸面積，經過生物膜上的生物進行代謝反應后，廢水中的有機污染物被去除。此過程中如果污水中含磷量超標，需要使用化學法進行除磷處理。

3.3.2 “CASS”工藝

“CASS”工藝是由SBR 法改進而來的一種活性污泥法工藝。“CASS”工藝包括了預反應區和主反應區兩部分，反應時需要經過進水、曝氣、沉淀、排水、備用一系列操作。通過厭氧—好氧—缺氧之間的變化達到去除污水中有機物的目的，實現脫氮除磷。

3.4 工藝技術對比

與“CASS”工藝相比，“A/O+填料”工藝更加符合經濟適用性標準，且工藝更加先進，抗沖擊能力強。而且“A/O+填料”能耗小，無須較大場地就可實現目的，更加適用于城鎮污水的處理。此外通過調查分析各地區“A/O+填料”工藝的使用和運行情況得知，此工藝處理后的污水水質達標且出水穩定，故此工程使用了“A/O+填料”工藝。

3.5 “A/O+填料”工藝相關要求

“A/O+填料”工藝相關構筑物采用搪瓷拼裝罐結構，并需要1套完成一體化污水處理裝置，滿足41.66m3/h 污水處理量。

（1）缺氧單元主要是對污水中的硝態氮進行分解，為好氧單元做準備，防止其堿消耗過度。在此步驟中污水停留時間為4h，并保證缺氧單元能夠容納166m3污水。缺氧單元中的主要設備須包括EAO 填料、潛水攪拌機等。

（2）好氧單元主要是去除污水中的有機物質和氨氮，污水需在好氧單元中至少停留12h，這就要求好氧單元有效儲水容積至少為500m3。此單元中需要兩臺羅茨鼓風機，200 套膜片式曝氣器和1 臺混合液回流泵以保證好氧單元正常運轉。

（3）沉淀單元主要是在污水經好氧單元排除后對污水中的固體懸浮物進行沉淀分離，要求沉淀時間不小于1.2h，需要沉淀單元保證50m3有效儲水容積。此單元中需要使用2 臺排泥泵，其中一臺作為備用，在特殊情況下開啟。還需要1 套中心導流筒，1套出水堰板和1 套斜管。

（4）消毒單元在沉淀單元完成沉淀之后對污水進行消毒后排放，在此單元中污水需停留至少2h，這就需要消毒單元能夠儲存至少83.32m3的污水。此單元中需要的主要設備包括1 臺二氧化氯投加機和1 套出水堰板。

（5）污泥濃縮單元的功能是降低污泥中的含水量，為之后污泥脫水做好準備。在此單元中污泥需停留16h，并保證單元能實現。8kg/（m2·d）固體通量。其中需要使用的主要設備包括中心導流筒和1 套碳鋼防腐。

3.6 污泥處置

目前，出部分大型城市設立污泥處理廠（污泥堆肥）進行污泥標準化處理外，大部分中小城鎮將污泥進行機械脫水含水量達到80%以下后進行填埋處理[4]。但是因為污泥脫水后含水量依然很高，流動性高，壓實度無法保證，易坍塌，給填埋場帶來很大的安全隱患。所以要合理處置城鎮污水處理廠產生的污泥，就將成為工程建設急需解決的問題。污泥處置方式主要有土地利用、焚燒、建材利用、填埋等，考慮到污泥量小、資金投入有限、管理水平低，除填埋外的其他污泥處置方式不適用。填埋前污泥應穩定，處理后的污泥應滿足《城鎮污水處理廠污泥處置混合填埋用泥質》（GB/T 23485—2009）的要求。處理污泥的工藝可以使用石灰穩定化工藝，并且在其中加入粉煤灰或老化垃圾對污泥進行改性。現階段對污泥處理主要包括兩種方案。

（1）石灰穩定后進行填埋，具體操作方案如下：①脫水→石灰穩定→堆肥→填埋。②脫水→石灰穩定→填埋。

（2）脫水污泥直接填埋（過渡階段方案），具體操作方案如下：①深度脫水→填埋。②脫水→加入粉煤灰或老化垃圾改性污泥→填埋。依據不同地區的情況，確定不同工藝，本項目中使用了脫水污泥直接填埋的方案。脫水污泥經改性達標后，運至特定場地進行填埋。

4 結語

現階段我國很多城鎮的污水處理系統并不完善，許多中小城市盲目跟從大城市的污水處理工藝，實施起來卻并不適用當地需求。只有選擇合適的工藝才能達到低投入、高效率的污水處理效果，才是符合我國大多數城鎮的情況。