市政給排水工程污水處理技術研究

潘瑞軍

（湖州市水務集團有限公司，浙江 湖州 313000）

1 引言

當前城市化進程逐漸深入，在經濟增長的同時也為城市環境治理帶來了難題，最為典型的便是水資源問題，現已成為困擾全世界的難題。國外現已開展眾多水資源保護研究，并提出多種污水處理技術，如AB 技術、AAO 處理工藝等，并取得了一定成果。與此同時，我國也已研發出多種污水處理方式，并鼓勵相關技術創新，在眾多創新技術中，膜處理技術在污水處理實際應用中效果最為顯著，其主要依靠膜的透過性和選擇性，在外界壓力下達到排污效果，可用于市政污水處理中，為城市環境保護做出更多貢獻。

2 膜處理技術原理

與傳統分離過程相比，膜分離技術更加先進，操作簡便，具有節能降耗的優勢，現已在污水處理中得到普及。該技術的工藝原理是在過濾環節，經泵加壓作用，料液以特定流速順著濾膜表面流動，與膜截留物相比較大的物質，無須透過膜便可直接進入罐內，較小的物質則變成透析液。因此，膜系統有兩個出口，便于回流液和透析液流入。膜分離過程屬于物理過程，根據孔徑大小的不同，可分成超濾膜、微濾膜、納濾膜等，具有無化學變化、選擇性良好、適應性強、能耗低等特點。在實際應用中，不會對廢水造成二次污染，因為污水內原本物質成分未發生任何改變，化學反應也不會改變，促使水資源二次污染問題被有效避免；還具有經濟性特征，該工藝只需使用膜結構進行過濾即可，與傳統污水處理模式相比，十分經濟環保，可節約大量污水處理成本[1]。

3 膜處理技術在市政污水處理中的應用場景

3.1 含油污水處理

石油采集一般會產生大量廢氣污水，水中含有大量的油污，處理難度較大，如若直接排放到環境中，不但會破壞生態環境，還會威脅人體健康。通常情況下，當污水中油含量在200～1 200 mg/L 時，便要進行處理，在檢測達標后才可排放，較為常用的技術有氣化膜處理、控膜處理、生物膜處理等。根據含油污水實際污染程度，選擇相應方式進行處理，污水效果見表1。根據表中數據可知，氣化膜的處理效果最為顯著，但在使用中應嚴格控制膜的用量，使其與含油污水量相適配，定期更換膜，避免因膜浪費增加企業的處理成本。

表1 各類膜處理技術的應用效果

3.2 印刷污水處理

印刷廠運行中經常產生大量印刷污水，水中含有較多的化學物質、鹽、色素等，傳統處理方式很難將水中化學物質徹底清除，影響處理效率。為了提高處理效果，可提前在污水中投放適量的添加劑，加速化學物質反應，再對其進行膜處理，促進污水內有害物質直接沉降。例如，加入氧化劑，可對化學反應產生催化作用，使有害物質含量進一步減少。在膜處理過程中，技術人員可對污水稀釋處理，加入較為干凈的生活用水，減少有害物質對處理膜產生的影響，確保膜的通透性。根據大量實驗數據可知，膜處理后的印刷污水回收率達到85%，且各項指標與地下水較為接近[2]。

3.3 居民生活用水處理

通常情況下，生活用水源于城市自來水廠，在管道運輸期間產生大量細菌，如若未能定期清理，細菌便會聚集并產生有害化學物質，居民飲用后使人體健康受到威脅。同時，因自來水管道材質大多為鐵，管道氧化產生殘渣，此類物質跟隨管中自來水一同輸送到生活中，對水質造成較大影響。通過膜技術的應用，可使管道內有害物質得到有效過濾，水質得到保障。膜技術在生活中通過凈水器來實現，自來水使用前需要經過凈水器過濾，將水中大分子物質、鐵渣、油脂等過濾出去，不但可避免水管堵塞、銹蝕，還可保障飲用水質量。但在應用中需要定期更換凈水器內的膜，通常在每半年到一年更換一次，由此提高凈水效果。

4 膜處理技術在市政污水處理中的應用措施

4.1 基本情況

以某市政給排水工程為例，污水處理設計規模為2.5×104m3/d，采用間歇循環的活性污泥工藝，也就是CAST 二級處理技術。原本出水水質為一級B 標準，根據環保部門要求，需要將水質提高到一級A 標準，見表2。

表2 污水處理工程進出水水質

4.2 技術應用

為了滿足環保部門的水質凈化要求，該工程需要對現有給排水系統進行改造，將膜處理技術應用進來，嚴格遵循工藝流程開展，改造后的工藝流程如圖1 所示。

圖1 膜處理技術流程圖

在上述工序完畢后，需要對進出水水質進行檢測，根據污水實際檢測數據，明確水質指標，確保指標制定符合實際情況，不會因水質過高導致建筑物與設備規模過大，增加人力與成本方面的浪費[3]。

要使污水系統穩定運行，確保處理后的水質符合排放標準，不會對水資源造成二次污染，應加強點源治理。根據實踐經驗可知，個別企業將廢水聚集起來一同排入污水廠的做法不可取，應在各企業內部單獨處理，并結合給排水工程對生態環境的影響，對生產生活廢水進行處理，使其符合污染排放的三級標準，此時才可排入污水排放系統內。在污水處理系統改造中，采用“AAO＋MBR 工藝”，主要構筑物設計如下。

1）新建膜格柵間。選擇使用面積較小的網格狀格柵，根據近期最高污水處理量，對單臺精細格柵進行設計，即1 523 m3/h，共計設置2 臺精細格柵，每臺流量為1 523 m3/h，柵條件的縫隙為1 mm，且設置機械清水中壓、高壓沖洗裝置；將粗格柵與進水泵房聯合建設，土建按照10 萬m3/d 規模進行建設，該項目新增一套粗格柵，寬度為1.5 m，距離為20 mm；進水泵房現已安裝3 臺潛水泵，該項目新增2 臺，共計5 臺，有4 臺投入使用，剩余1 臺備用，每臺流量為1 400 m3/h，揚程設定為16 m，功率為90 kW，均采用變頻控制；在細格柵與曝氣沉砂池設計方面，考慮到遠期擴建需求，該項目新建細格柵與曝氣沉沙池，按照10 萬m3/d 的規模建設。內部設置4 套階梯式細格柵，本期先設置2 套，寬度為1.5 m，再配備2 臺沖洗泵，1 臺投入使用，1 臺留作備用，每臺流量為24 m3/h，揚程設定為50 m，功率設定為7.5 kW。

2）MBR 膜濾池。針對近期與遠期工程設計流量進行設定，分別為2.5×104m3/d 和3.5×104m3/d，并將生化池、膜濾池分成兩組，針對現有的CAST 池進行改造，將內部隔墻拆除，新增各類走廊道與分隔墻；合理設置水溫，始終保持在10～25 ℃。一般生化段處理效率受活性污泥濃度的影響，在AAO 工藝中，混合液污泥濃度在3 000～4 000 mg/L，利用MBR 技術后，污泥濃度可提高到6 666.67 mg/L，可使處理效率得到明顯提升；膜池設置12 格，并列排布，本期先設置8 格池內膜組件，在池前設置進水渠道，后方設置回流渠道，在好氧區混合液經過進水通道均勻流入各個格膜池內，池出水經過回流渠道提升到好氧區內，每個格膜池均設置進、出水閘與排空管，并為各個膜池配備相應的透過液泵，在負壓狀態下吸出水，支持變頻操作，恒流量間歇運行。

3）膜設備間。膜設備間與配電間、分變電所、控制室聯合建設，內部設置反沖洗泵、抽吸泵、CIP 泵等配套設備，其中，抽吸泵數量為9 臺，8 臺投入使用，剩余1 臺備用，每臺流量為300 m3/h，揚程設定為10 m，功率為15 kW；反沖洗泵數量為2 臺，1 臺使用，1 臺備用，每臺流量為280 m3/h，揚程設定為15 m，功率為15 kW；CIP 泵數量為2 臺，同樣是1 用1 備，單臺流量為60 m3/h，揚程為15 m，功率為5.5 kW；壓縮空氣系統1 套，包括2 臺空壓機，每臺流量為0.67 m3/min，壓力值為0.8 MPa，功率為5.5 kW；1 臺冷干機，流量為0.8 m3/min，功率為0.21 kW。

4.3 優化效果

在二期工程中將設計規模設定為15×104m3/d，同樣采用AAO 與MBR 相結合工藝，在2020 年正式投產，取得理想的運行效果。在改造工程中，將“AAO＋MBR”作為最佳方案，引入新型中空纖維膜構成的一體化膜組器，性能見表3。將該設備投入使用后，充分發揮出高通量、低清洗頻率的優勢，使污水處理效果進一步提升，取得較高的環境效益。

表3 膜組器性能參數

5 結論

綜上所述，當前社會經濟迅猛發展，可用水資源日益短缺，為了預防水污染，市政給排水工程的污水處理效果得到高度重視，與居民生活質量與健康息息相關。對此，市政工程人員應深刻意識到膜處理技術的應用優勢與價值，根據污水類型將氣化膜、生物膜、控膜等技術應用進來，使城市內含油污水、居民生活污水得到充分凈化，確保水質指標達到標準。同時，還應采用“AAO＋MBR 工藝”，對膜格柵、MBR 膜濾池、膜設備間等主要構筑物進行優化設計，使污水處理與市政排水系統相契合，逐步提高污水循環處理程度，并對達標廢水回收利用，使市內水環境得到切實保障。