污水處理廠污水深度處理研究

上海城投污水處理有限公司 徐嘉磊

近20年來，我國城市污水管網不斷完善，進一步落實了提質增效功效工作，推動著我國城鎮污水處理事業的迅速發展，各地區污水處理廠數量、處理效率、處理能力都顯著提高。習近平總書記強調：“要牢固樹立社會主義生態文明、綠水青山就是金山銀山的核心價值理念?！被谶@一背景，水污染防治與水生態治理、保護對污水處理廠提出了新的更高要求，傳統的污水處理方式已無法滿足現代社會發展的需求，污水處理廠必須積極運用污水深度處理技術，來提高尾水水質，提高水資源的回收利用率，從而更好地緩解水資源的供需矛盾。

一、污水深度處理的意義

水資源在人們的日常生產生活中起著至關重要的作用。在人們的傳統認知中，自然界的水資源是取之不竭、用之不盡的，但隨著社會的不斷發展，尤其是近半個世紀以來，全球經濟社會的飛速發展，資源消耗顯著增加，城市人口驟增，使得地球的自然生態不堪重負，很多地區都遭受著嚴重的水資源緊缺、水污染之苦。基于這一形勢，人們開始重視生態文明的建設，更加充分地認識到節約資源的必要性與緊迫性，改變了對水資源的傳統認知，通過有效污水深度處理工作，可以完全消除污水中的有害物質，讓水質符合再次使用的標準，實現水資源的循環再利用，提高水資源的利用率，從而創造良好的生態環境，構建和諧、可持續發展的社會。

二、污水深度處理的概念

通過開展污水深度處理，能夠對污水中的大多數有害物質進行有效消除，已處理的中水能夠符合再利用的要求，該污水處理模式的運用在社會發展中具有重要的意義。污水深度處理方式與以往的水資源處理方式有著較大的差異，在以往的污水處理系統中主要選用三級處理模式，對污水進行三道工序的處理，可極大程度上消除污水中的有害物質，其中在經過污水二級處理以后，使用生物處理技術能對污水中的磷元素進行較好的消除，降低污水的危害性，同時借助活性污泥能有效避免水體發生二次污染問題[1]。生物處理技術是一種生態型的污水處理手段，通過活性污泥中微生物具有的代謝功效，來對污水中的有機物進行有效分解，能更好地消除污水中的磷元素，該污水處理手段能夠極大程度上防止水體出現富營養化現象，且適用于封閉的水環境中。值得注意的是：污水深度處理并非徹底擺脫三級處理模式，而是在水資源處理過程中，對水質有著比較高的要求時，就需在三級處理的基礎上，合理運用深度處理技術，以此來實現水資源的可持續利用，特別是在水資源非常緊缺的地區，可借助污水深度處理來有效提升水質，讓已處理后的中水符合再次使用的標準，以此來較好地緩解區域用水壓力；同時，污水深度處理模式產生的費用相對比較低，既能夠獲得較為理想的污水處理效果，還能夠緩解當地的財政壓力[2]。

三、污水處理廠污水深度處理的具體工藝

（一）濾布濾池處理工藝

在污水處理過程中，濾布濾池處理工藝主要是由自控系統、積水板、纖維過濾片等構成，其中濾池中采用的濾布需進行全覆蓋，污水利用濾布由外側一端進入，再由底部的進水通道來對過濾液加以過濾與收集處理。待污水處理結束以后，依托于自身重力的作業，水液會直接從濾池中排出。對于污水過濾而言，濾布擁有很強的吸附性，可以直接把污泥吸附到濾布的外側，通過較長時間的過濾，在吸附的作用下，污泥會慢慢地沉淀在污泥池之中。當過濾布上累積的污泥不斷增多時，會逐漸增大過濾布的過濾阻力，且進一步提升濾池的水位。通過利用液位傳感器，能夠對過濾池內的液體變動狀況進行全過程監測，當池內的液體位置未滿足清洗設定的相關參數時，可直接開啟反抽吸泵進行清洗[3]。在這一過程中，濾池應切實做好過濾處理作業，注意過濾片必須始終處于靜止狀態，以便污泥能夠順利堆積到過濾池底部。在清洗時，由于行車帶動吸泥泵在過濾布表面多次反復地行走處理、抽吸泵的負壓影響下，可將濾布表面存在的諸多堆積物進行有效剔除，從而充分清理過濾池底部與上方的固體顆粒，在這一過程中，過濾片內部的水體將從內至外完成抽吸處理，還能夠進一步清理過濾布，最終讓過濾布得到更加顯著的深層清洗效果。在具體處理工作中，技術人員應注重對設備中所有的管道、閥門等進行嚴格檢查，確保設備處于正常的運行狀態，同時還需確保沖洗系統稀泥支管安裝的穩定性、可靠性與完整性，保證反沖洗行車軌道在運行時無任何障礙物存在，所有螺栓的加固效果能滿足相關要求，特別是要注意：當水體上升至最低水位要求之前嚴禁啟動反沖洗泵，且對進水懸浮固體顆粒的直徑大小進行有效管控[4]。

基于污水過濾技術的相關工作原理，濾布過濾是一種對污水進行表層處理的技術，可機械式地篩選與濾除經過過濾以后的流體中的所有固體顆粒。在污水處理中運用濾布過濾技術時，可選擇具有多樣化性質的過濾隔膜材料，其中纖維過濾布的主要優勢為：強度高、耐用性強、抗腐蝕性高、安裝簡便；不足之處為：需經常清理，不然會堆積大量的過濾物，造成過濾布系統被堵塞。聚酯型過濾布的主要優勢為：具有良好的耐磨性和耐腐蝕性，彎折簡便，容易吸水；不足之處為：開孔規格大小各異，在實際過濾時往往會發生空隙堵塞，且其在使用時抗拉強度很低，構成非常復雜。不銹鋼過濾網材料的主要優勢為：具有較強的抗拉強度和良好的均勻性，不易被過濾物質堵塞，然而濾網的成型與焊接存在很大的難度。

（二）活性砂過濾池處理工藝

活性砂過濾池具有混凝功能、澄清功能及過濾功能，在污水處理工作中應用的活性砂過濾池，其主要組成部分包括：（1）罐體；（2）錐形濾沙導向裝置；（3）污水處理工作單元；（4）污水進水管道；（5）濾液出水管道；（6）沖洗水出水管道；（7）過濾單元；（8）管道彈性連接空壓機設備；（9）相關控制系統。其中過濾器通過應用逆流工作原理，先是讓原水由水管直接進入到底部的過濾器之中，然后在沙濾床處得到進一步過濾，讓濾液能夠在過濾器的頂部迅速聚集，最后由溢流口排出。對于過濾器底部中被污染的過濾料，可借助壓縮空氣，使之直接進入到過濾器內部系統中加以相應的處理，并在紊流作用下，將流沙中的污染物進行完全分離，同時這一過程會排放產生的大量清洗水和雜質。待完成污水處理后，砂體材料會再次輸送至砂床，進行下一次的深度過濾。

活性砂過濾池的應用優勢主要為：一是具有很高的運行效率，可實現24小時全天候連續作業，無需反洗系統，無需停機；二是整個系統的投入成本相對較低，無需配置高揚程的大流量反沖洗工作系統，只需配置低流量反沖洗工作系統，就能夠完成處理工作，這就節省了一定的經濟成本；三是可采用單級過濾材料，無需進行匹配處理，就能夠確保水力分布均勻，避免初級過濾液處理不正確等問題的發生；四是流動沙床不會出現過濾砂結塊情況，所以無需進行換沙，在整個污水處理過程中，只需使用石英砂過濾材料，不用配備其它轉動部件，這大大降低了整個系統運行的故障率，也減少了維護工作的投入成本；五是活性砂過濾池系統僅需一次性投資，無需單獨配置澄清池與混凝池、反沖洗泵與電動氣動閥門等，這就在很大程度上減少了工程建設施工量與占地面積；六是濾池進水水質的要求并不高，能夠對150 mg/L濃度的SS進水水質進行處理，并能夠獲得較為顯著且穩定的污水深度處理成效；七是出水后的水體質量相一致，可以較為及時地清潔濾料，有效確保污水的深層處理效果，且能夠始終保證水體擁有穩定、良好的質量[5]；八是在過濾砂材料表面上，微生物能夠生長成拓植，該物質能夠在去除懸浮性雜質時，較好地轉化與排出污水中的硝態氮、BOD等物質，以此來達到對污水水質進行深層次處理的目的。

（三）磁混凝高效沉淀處理工藝

在污水處理工作中，磁混凝高效沉淀系統的主要構成部分為：（1）反應池；（2）污泥回流系統；（3）沉淀池；（4）磁粉回收系統；（5）加藥系統等。其中反應池主要是結合具體的工藝需求被劃分成一定數量的彼此相連的池體，各池體中均設置了機械立式攪拌器，依次投放適量的混凝劑、磁粉、絮凝劑等，在后端的反應池中生成以磁粉為凝結核的穩定混凝絮體，然后直接傳輸至沉淀池中加以沉淀。針對沉淀池而言，可結合具體的污水處理要求，將其設計出不同的樣式，包括：平流式、豎流式及斜管式等。通常而言，污水處理廠提標改造中主要選擇斜管式沉淀池，將斜管安裝到機械液壓往復刮泥機上方，讓混合有磁粉的絮體由上自下傳輸到沉淀池中，再通過擋墻由底部傳輸至沉淀區，有效分離泥水，已處理后的污水將進入到集水槽，最后排放出去[6]。同時，池體底部會積聚大量的污泥，其中一部分會通過底部污泥泵回流到反應池之中，以此來確保池內的污泥濃度，而另一部分需要排放的污泥會通過污泥泵傳輸到磁粉回收系統，由該系統中的高速剪切機與磁分離器來對這些污泥進行處理，借助高速剪切機來脫離出混凝絮體中的磁粉，再借助永磁高強度磁粉回收裝置來回收脫離出來的磁粉，該系統可實現超過99%的磁粉回收率，回收磁粉后的污泥會傳輸至污泥脫水系統與存儲系統中進行二次使用，磁粉屬于穩定清潔的組分，對環境無任何污染。

磁混凝高效沉淀處理工藝的應用優勢主要為：處理流程比較短，總計水力停留時間小于20分鐘；無需使用過濾系統，只需一步就能夠完成出水，且出水水質較高，出水能夠達到SS5mg/L以下，總磷在0.3mg/L以下；具備良好的耐沖擊負荷能力，即使是面對高水量或是高污染的狀況下，也可以保持可靠的運行。

（四）深床反硝化濾池處理工藝

在污水處理工作中，反硝化濾池過濾系統的主要構成部分為：基礎過濾材料、進氣管、終端控制系統、過水閥門、反沖氣泵等，該系統可對污水中含有的磷、氮、各種懸浮物等進行全面過濾處理。而在污水深度處理中，反硝化濾池過濾系統通過發揮自身的過濾、脫氮作用，來對污水中含有的脫附物、節流物及吸附物等進行有效處理，并借助相應的過濾材料，來對污水中含有的固體懸浮物顆粒加以篩查、節流，以此來獲得更佳的污水處理效果。當過濾層表面吸附了污水中的顆粒物質以后，可通過對相應的物力重力、濾速進行科學調整后，能夠顯著提高污水處理效率與效果。隨著過濾層表面吸附的顆粒物數量不斷增多，將會逐漸縮小吸附的空隙，讓過濾料在深層結構中大量沉積；在這一過程中，通過配備可以重復沖洗的配水系統，通過重復沖洗處理能夠讓過濾料性能在更短時間內復原，從而顯著提高污水處理凈化程度[7]。針對脫氮處理而言，可借助深床反硝化過濾池的介質，讓其表面生成一定的脫氮微生物，通過無氧處理方式，讓污水中的消態氮轉變成氮氣，并通過在污水中投入碳源，讓碳氮工作擁有更多的能量，進一步提高脫氮工作效率。針對反硝化過濾的進水部分，可依次進行脫氮→混凝→過濾臭氧脫色消毒等處理，以此來獲得更顯著的深度處理效果。

深床反硝化濾池處理工藝的主要優勢為：可完全避免濾料的流失，脫氮效率很高，系統運行十分穩定，污水處理流程很簡單，處理成本相對較低。不足之處為：過濾池底部的濾磚容易產生沖刷不徹底的情況，從而引發堵塞問題。

四、污水處理廠污水深度處理的相關建議

當前，我國關于污水深度處理工藝的研發，受限于處理技術研發水平，現有的污水深度處理工藝種類并不全面，且投入成本偏高，不僅會影響到再生水水體質量，還會給污水處理廠帶來較大的經濟負擔?；诖耍鬯幚韽S需要注重對污水深度處理工藝的研發，積極與政府部門合作，前者提供技術人員、實踐環境與研發資金，后者則提供一定的法律保護與政策扶持，以此來有效促進污水深度處理工藝的迅速提升。同時，為有效提高污水深度處理工藝的處理效果和質量，污水處理廠應強化對相關技術人員的培養，積極向社會招聘高素質的優秀人才，并構建完善的人才培養體系，從而減少由于人為操作不當而造成的污水處理質量不符合標準、設備故障等問題。在生態文明建設背景下，污水處理廠需要結合自身實際狀況，借鑒其他污水處理企業的優秀經驗，制定出符合自身實際的深度污水處理制度，采用先進的管理模式，將該制度落到實處，以此來確保污水深度處理工藝的處理質量與效率，有效促進水資源的可持續利用[8]。

從表面上看，污水深度處理技術的操作流程比較簡單，然而在具體運行與處理過程中涉及很多的流程，操作復雜煩瑣，要想確保最終的處理效果和質量，就必須嚴格控制其中的細節，同時有的污水處理廠為了獲得更多的經濟效益，會做出減少處理流程、偷工減料等問題，這就嚴重影響到污水處理效果；針對這一情況，污水處理廠必須高度重視污水處理質量，制定一套科學有效的污水處理監督體系，明確各崗位操作人員的職責，安排專人對污水深度處理流程進行嚴格審查，以此來有效保證污水深層處理工藝的處理質量[9]。

五、結語

綜上所述，面對水資源日益緊缺、水污染越來越嚴重的現象，我國明確提出了“水生態文明建設”的要求，即要注重對水資源的有效保護、節約利用、科學配置、綜合治理，以此來實現水資源的可持續利用，提升水環境質量。基于此，我國各地區需要充分發揮污水處理廠的作用，注重對各種先進污水處理工藝的有效利用，通過借助濾布濾池處理工藝、深床反硝化濾池處理工藝、活性砂過濾池處理工藝等，并健全相應的人才培養機制與管理制度，以此來確保污水深度處理的實效性，進一步推動水生態文明建設。