淺談市政給排水設計中污水處理技術

范慧忠

（山西省建筑標準設計研究院，山西太原 030053）

0 引言

市政給排水管網在城市日常運營中發揮著重要的作用，是基本的民生工程，做好給排水設計工作，合理處理污水問題，可以為人們提供一個完善的城市給排水體系，有效緩解城市發展過程中的污水污染問題，改善城市環境，提升城市的現代化發展水平。

1 污水處理的重要作用

污水不僅會對城市的生態環境造成損害，還會因長期滯留在地下管網，或暴露在空氣中，而滋生出大量的病毒與細菌，污染人們的生存環境，不利于人們的身體健康。在市政給排水工程設計中，對污水進行統一處理，采取有效的排放處理措施，降低污水的污染性，可以減小污水對城市的危害，同時，借助給排水統籌兼顧的功能，同步開展污水的處理與排放工作，不僅有助于提升城市的生態環境質量，還可以節約污水處理的成本投入[1]。

2 污水的分類以及污水處理內容

按照污水的來源，可以將污水分為兩類，即工業污水與生活污水。其中工業污水主要是工業生產過程中產生的污水，這種污水中含有大量的重金屬污染物，直接排放會對生態環境造成極大危害；生活污水是城市居民日常生活中產生的污水，這種污水中含有較多的有機物、無機物以及混合物質。按照污染性質，可以將污水分為自然污染和人為污染兩類，城市污水屬于人為污染產生的污水，此類污水如果不經過處理，直接排放至自然界中，將會對生態環境造成極大的破壞，例如，工業污水的污染組分較為復雜，未經過污水處理環節，直接排放至自然界中，不僅會污染水體環境，還會影響空氣及土壤環境，對自然環境及人們的生命健康造成嚴重威脅。

污水處理是通過先進的技術措施，清除污水中的污染物，并對污染物進行集中處理，使得排放的污水可以重復的利用，進而為城市居民的生產生活用水提供服務。現階段，污水處理工作已經普遍應用于城市居民生產生活的各個方面，不僅市政給排水工程中包含污水處理環節，在居民日常生活、企業運營過程中也在應用污水處理技術，通過全方位的努力，提升污水排放的環保性，促進環保型社會的建設[2]。

3 常見的市政給排水污水處理技術

3.1 變頻水泵控制

一般情況下，污水進入水泵后，會因污水中含有一定比例的泥砂，而導致水流的速度不斷的發生變化，這會導致污水處理的質量與效率無法保證。為此，需采取有效措施，降低泥砂對污水處理工作的影響。可以采用變頻控制技術，借助動態調節的方式，按照污水的流速對水泵的工作頻率進行動態化的調整，這樣不僅可以提升污水處理的效率與質量，還可以發揮節能的作用。

3.2 旋流沉砂池

此技術是當前較為常見的一種污水處理技術，其中沉砂池的應用可以提升污水沉淀的速度，將污水中的泥砂快速分離出來，減少污水中泥砂的含量，為后續的污水處理工序奠定基礎。以往的沉砂池由于設計等原因，普遍存在沉淀時間長、沉淀速度慢等缺陷，不能對污水中的泥砂進行高效分離，無法滿足市政管網的污水處理需求。旋流式沉砂池，能夠規避傳統沉砂池技術的缺陷，提升泥砂沉淀的速度及沉砂率，將污水中的泥砂快速分離出來，減少泥砂沉淀的時間，滿足市政管網的污水處理需求，提升污水處理的效率與質量。

3.3 混凝沉淀

混凝沉淀方式主要是對污水中所含的懸浮狀污染物以及膠體污染物進行處理，通過添加混凝劑，實現清除污水中渾濁物的目的。混凝劑分為高分子混凝劑、有機混凝劑、以及無機混凝劑。其中高分子混凝劑主要是指明膠、聚丙烯酰胺等物質，混凝劑投入污水中會發生一系列復雜的物理化學以及電化學反應，將水體中的膠體以及懸浮物等渾濁物質凝聚在一起，之后通過沉降設備的固液分離技術，將凝聚物與污水分離；有機混凝劑是指含有脂肪酸鈉鹽的表面活性物質，此類物質可以吸附于膠粒的表面，降低膠粒的電勢，進而實現聚沉的效果；無機混凝劑是指石灰、明礬等物質，借助外加離子等方式，改變膠粒的電勢，進而實現聚沉的效果。混凝沉淀技術的操作方法簡單、效率高、穩定性好，受到從業者的普遍認可，在三級污水處理中的應用較多。

3.4 脫氮除磷

脫氮除磷技術是指MSBR 及A2/O 工藝，其中MSBR技術是對SBR 工藝的改良，此種工藝不需設置初沉池與二沉池，能夠在反應器內充滿恒定的液位下工作，兼具活性污泥法及SBR 技術的優勢，通過微生物去除污水中所含的氮磷等元素，此方式的氮磷去除效果較好，具有較強的技術優勢；A2/O 技術是當前應用十分廣泛的脫氮除磷工藝，主要由沉淀池、好氧池、缺氧池、以及厭氧池等結構構成，污水通過厭氧、缺氧、以及好氧等反應器后，其中的氮磷元素會被清除，其中氮元素的去除率可達70%，磷元素的去除率可達90%，脫氮除磷的效果較好。

3.5 好氧處理

此技術主要針對污水中含有的有機物進行氧化處理，實現污水處理的目的，主要分為臭氧氧化、濕式氧化等工藝。其中濕式氧化是將空氣或氧氣作為氧化劑，在高壓、高溫的環境條件下，對污水進行處理，具有效率高、耗能少等優點，在污泥處理及工業污水處理中的應用較為廣泛；臭氧氧化是將臭氧作為氧化材料，與氧氣相比，臭氧的氧化能力更強，能夠有效氧化污水中所含的有機物質，從而降低污水中的有機物含量。因臭氧的氧化能力較強，不僅可以氧化污水中的有機物，還可以氧化其他物質，所以，在市政污水處理中應用此技術時，應嚴格控制材料與設備的質量，傳輸管道、接觸塔以及臭氧發生器等設備需使用不銹鋼、玻璃等抗臭氧氧化的材料。相比于濕式氧化工藝，臭氧氧化工藝技術的性能更強，但使用成本較高，這在某種程度上制約了此技術的應用。

3.6 生物膜

生物膜技術是當前較為新興的一種污水處理手段，其原理主要是通過生物過濾膜的特征優勢，分離污水中的各類沉淀物與離子。生物膜技術分離污水中的雜質與各類離子，主要是通過調整孔隙大小實現的。相比于其他的污水處理技術，生物膜法具有諸多優勢，例如，操作方法簡單、污水處理效果好、效率高等，同樣的其缺點也是非常明顯的，生物膜的使用周期短、成本高，在市政污水處理過程中應用此技術，不僅需要大量的成本投入，還會在過濾過程中消耗大量的能耗，不適于在污水處理中廣泛推廣。

3.7 快速檢測

在污水處理工作完成后，需要通過有效的技術手段，對污水處理的效果進行檢測，檢查污水處理的質量是否符合排放要求。在實際工作中，水質檢測的耗時較長，且環節較多，涉及的檢測工藝多，這也在一定程度上提升了污水檢測的復雜性。為此，為了提升污水檢測工作的效率，快速檢測技術由此而出，此技術可以對污水中的相關組分進行針對性的檢測，提升污水檢測的質量與速度[3]。

4 市政給排水設計中污水處理存在的問題

4.1 雨水與污水未分開進行處理

在以往的污水設計方案中，未對雨水與污水進行分開處理，在降水量超過排污管網的最大排水量范圍時，排污管網無法將雨水順利排出，會使得城市出現內澇情況，對城市居民的出行造成嚴重影響。

4.2 污水收集與處理效率低

現階段，部分城市存在污水收集與處理效率低等問題，這主要是由于前期規劃設計不重視、對城市未來發展預見性不足、給排水管網規劃不合理、污水處理水平不達標等因素造成的。設計人員在進行污水收集與處理規劃設計時，過于追求技術層面的先進性，而忽略了城市的實際特點，使得設計方案的適應性與針對性不佳，不僅無法實現高效收集與處理污水的目的，甚至會產生反向效果，不利于城市污水的排出。一些城市對污水處理的重視度不足，沒有設置足夠的污水處理設施，使得城市污水處理能力不足。近年來，雖然人們對市政污水處理的認識不斷提升，但由于技術水平不達標，使得部門城市的污水處理水平較低，無法滿足城市污水處理需求。

4.3 污水資源化再利用水平較低

作為城市污水的組成部分，雨水雖然不能直接作為飲用水使用，卻可以應用于綠化與消防等，因此，對污水中的雨水進行資源化利用，可以節約水資源。然而，在實際工作中，部分城市在市政給排水規劃設計方案中，并未對污水中的雨水進行資源化利用設計，而是將其直接排出，或直接與污水混合，使其不再具有再利用價值。此外，污水處理廠對污水進行處理后，會產生大量的污泥，此類污泥結構中含有的氮磷鉀等有機物是可以進行再利用的，在污水處理中，將污泥中的氮磷等有機物提取出來，能夠提升污水資源化再利用的水平，降低污泥直接排放對環境的污染。如果這些污泥并沒有得到有效的處理，污泥結構中含有的金屬與病原菌等物質，會對城市生態環境造成嚴重污染。例如，一些城市采取焚燒的方式進行處理，而焚燒的過程中會產生很多有害的氣體，對生態環境造成嚴重的污染；一些臨海的城市，選擇海洋傾倒方式，將污泥直接傾倒于海洋中，這會對海洋環境造成嚴重污染[4]。

5 提升市政給排水設計中污水處理效果的建議

5.1 雨污水分流

在市政給排水規劃方案設計時，應將雨水與污水分流。在雨水與污水分流區域，雨水與污水管道應分開敷設，不得混接；在合流區域，應按照污水處理規劃的要求，對雨水與污水管道進行分流改造；在舊城區改造時，應通過統籌規劃的方式，對雨水與污水管道進行分流改造；在新建項目時，應按照相關規范要求設置雨水源頭減排設施。

5.2 提高污水處理水平

5.2.1 合理規劃設計污水處理系統

污水處理系統分布的合理性，決定了城市排水的質量，為了確保城市污水處理網絡運行的效果，設計人員在市政給排水管網污水處理方案設計時，應根據城市實際污水處理需求，結合未來城市規劃發展方向，對未來幾年城市的人口增長情況進行預測，為城市污水處理系統的優化升級預留充足的空間，確保污水系統規劃設計的科學性，如在污水管道直徑、長度、線路的設計上，除了要考慮實際的污水處理需求外，還應結合城市的地形分布、濕度、氣候等外界因素，對污水管網進行設計，防止因管道設計不合理導致的污水淤積或排放不通暢等問題。

5.2.2 積極引進先進的污水處理技術

在污水處理工作中應結合項目所在地區的經濟、水質、污水回收量等具體要求，積極引進先進的污水處理技術，提升污水處理的效果。例如，為了降低污水處理成本，通常將污水集中起來進行處理，部分城市由于人口眾多、占地面積大，會采取分散、集合相結合的混合模式處理污水；為了緩解城市用水緊張問題，市政給排水污水處理工程，除對城市居民生產生活廢水等污水進行回收處理外，還對污水進行了二次回收利用。

5.3 做好污水資源利用

5.3.1 做好雨水資源的收集利用

雨水充沛的城市，每年的降水量很大，將其收集并回收利用，一來可以降低雨水對城市水資源的污染，二來可以通過對雨水資源的有效利用，緩解城市用水緊張。借助雨水收集系統，對雨水進行收集、消毒、截污、凈化、儲存處理，經過回收處理的雨水可以用于城市景觀、園林等綠化澆灌，還可以用水路面灑水、消防、洗車等，提高污水中雨水資源的再利用率。

5.3.2 對污泥進行資源化再利用

市政管網污水處理后所余留的污泥中含有豐富的氮磷鉀元素，將其應用于農業生產，不僅可以降低直接排放的污染，還可以實現資源的再利用，為農作物生長提供肥料。將污泥作為肥料再利用過程中，首先，應對污泥進行殺菌、殺蟲、去除重金屬等無害化處理，去除污泥中的重金屬以及病菌等有害物質，最終使其成為優秀的土壤改良劑以及有機肥料，為農業生產、城市綠化以及園林建設提供材料。同時，污泥熱能技術是一種逐漸興起的資源再利用技術，主要是將低溫環境條件下污泥的熱分解特性與污水處理技術相結合，通過熱解對有機物進行分解，是一種能耗低、收益高的技術，適用于大范圍應用。此外，污泥的組成成分與水泥材料較為相似，對污泥進行加工與處理，可以將其轉化為生態水泥，應用于建設項目[5]。

6 結語

綜上所述，污水處理是市政給排水設計的重要內容，與人們的生產生活息息相關，為此，應重視設計方案中污水處理技術的應用。在方案規劃設計時，設計人員應熟練掌握各項污水處理技術的使用范圍與應用優勢，通過雨污水分流、提升污水處理水平、強化污水資源化利用率等手段，提升市政污水處理的效果，建設完善的給排水管網，為人們提供良好的民生設施。