基于污水回用的消防水源處理技術(shù)研究

摘要：

為了緩解水資源緊張局面并滿足消防用水需求，本文分析了現(xiàn)有污水回用消防水源處理技術(shù)，涵蓋預(yù)處理、生物處理及深度處理技術(shù)等方面，同時(shí)剖析了其面臨的水質(zhì)復(fù)雜多變、處理技術(shù)不足、微生物安全風(fēng)險(xiǎn)以及成本與效益平衡等挑戰(zhàn)。這些問題制約著污水回用消防水源處理技術(shù)的高效應(yīng)用。因此，應(yīng)采取強(qiáng)化水質(zhì)監(jiān)測、加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)、定期維護(hù)設(shè)施及選用高效節(jié)能工藝等相應(yīng)措施來進(jìn)行應(yīng)對(duì)。

關(guān)鍵詞：污水回用；消防水源；處理技術(shù)

引言

在全球水資源日益匱乏的大背景下，合理開發(fā)利用水資源成為當(dāng)務(wù)之急。消防用水作為公共安全領(lǐng)域的重要用水需求，其水源保障面臨著新的挑戰(zhàn)。一方面，傳統(tǒng)消防水源獲取途徑在部分地區(qū)面臨壓力；另一方面，大量污水未經(jīng)有效回用而直接排放，造成水資源浪費(fèi)。本文旨在深入剖析現(xiàn)有污水回用消防水源處理技術(shù)，探究其面臨的挑戰(zhàn)，并提出切實(shí)可行的改進(jìn)建議，為該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展提供有益參考。

一、現(xiàn)有污水回用消防水源處理技術(shù)

（一）預(yù)處理技術(shù)

預(yù)處理是污水回用消防水源處理流程中的首要環(huán)節(jié)，其主要目的在于去除污水中較大的懸浮物、顆粒雜質(zhì)以及部分油脂等，為后續(xù)處理工藝奠定良好基礎(chǔ)。常見的預(yù)處理技術(shù)包括格柵、沉砂池、調(diào)節(jié)池以及初沉池等。格柵能夠有效攔截污水中體積較大的漂浮物，如樹枝、塑料垃圾等，防止其進(jìn)入后續(xù)處理單元對(duì)設(shè)備造成損壞或堵塞管道，保障整個(gè)處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。沉砂池通過重力沉降作用，使污水中的砂粒等無機(jī)顆粒沉淀至池底，避免其在后續(xù)生物處理過程中磨損設(shè)備或影響微生物活性。調(diào)節(jié)池的設(shè)置可對(duì)污水的水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，均衡不同時(shí)段流入污水的水質(zhì)差異，減少?zèng)_擊負(fù)荷對(duì)處理系統(tǒng)的影響，確保處理過程的連續(xù)性和穩(wěn)定性[1]。初沉池利用沉淀原理，進(jìn)一步去除污水中的懸浮固體，降低后續(xù)生物處理的負(fù)荷。在消防水源處理中，經(jīng)過預(yù)處理后的污水水質(zhì)初步穩(wěn)定，減少了大顆粒雜質(zhì)對(duì)消防管道、噴頭等設(shè)施的堵塞風(fēng)險(xiǎn)，提高了消防系統(tǒng)在應(yīng)急使用時(shí)的可靠性和安全性。

（二）生物處理技術(shù)

生物處理技術(shù)是基于微生物的代謝作用對(duì)污水中的有機(jī)污染物進(jìn)行分解和轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵工藝。在污水回用消防水源處理中，活性污泥法是一種廣泛應(yīng)用的生物處理技術(shù)。該方法通過向污水中注入含有大量微生物的活性污泥，使微生物在有氧條件下與污水中的有機(jī)物充分接觸并進(jìn)行代謝分解。微生物將有機(jī)污染物作為營養(yǎng)源，經(jīng)過一系列復(fù)雜的生化反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水以及新的微生物等無害或低害物質(zhì)。其優(yōu)勢(shì)在于對(duì)有機(jī)污染物具有較高的去除效率，能夠有效降低污水中的生化需氧量（BOD）和化學(xué)需氧量（COD）。另一種常見的生物處理技術(shù)是生物膜法，微生物附著生長在特定載體表面形成生物膜，污水流經(jīng)生物膜時(shí)，污染物被膜內(nèi)微生物分解。生物膜法具有較強(qiáng)的抗沖擊能力，對(duì)水質(zhì)和水量的波動(dòng)適應(yīng)性較好，無須大量回流污泥，運(yùn)行管理相對(duì)簡便。在消防水源處理方面，生物膜法能夠穩(wěn)定地去除污水中的有機(jī)物，減少污水的富營養(yǎng)化程度，減少對(duì)消防水源儲(chǔ)存設(shè)施和使用設(shè)備的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，保障消防水源在長期儲(chǔ)存和使用過程中的水質(zhì)穩(wěn)定性。

（三）深度處理技術(shù)

深度處理技術(shù)是在預(yù)處理和生物處理基礎(chǔ)上，進(jìn)一步去除污水中殘余的難降解有機(jī)物、微量污染物、氮磷營養(yǎng)物以及微生物等，以滿足消防水源的高標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)要求。超濾和反滲透等膜分離技術(shù)在深度處理中占據(jù)重要地位。超濾膜的孔徑一般在0001微米—01微米之間，能夠有效截留大分子有機(jī)物、膠體、細(xì)菌等物質(zhì)，其分離過程主要依靠膜的篩分作用[2]。在消防水源處理中，超濾可去除污水中可能存在的微生物及其代謝產(chǎn)物，防止微生物在消防管道內(nèi)滋生繁殖，避免對(duì)消防系統(tǒng)造成生物腐蝕和堵塞。反滲透技術(shù)利用半透膜的原理，在壓力驅(qū)動(dòng)下，使水通過半透膜，而鹽分等雜質(zhì)被截留，能夠有效去除溶解性鹽類、重金屬離子等微量污染物，對(duì)提高消防水源的水質(zhì)純度具有顯著作用。此外，活性炭吸附也是常用的深度處理方法之一。活性炭具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的表面積，能夠吸附污水中的有機(jī)污染物、余氯等物質(zhì)，進(jìn)一步改善水質(zhì)和色度。在消防水源處理中，活性炭吸附可去除生物處理后殘留的微量有機(jī)有害物質(zhì)，保障消防水源的化學(xué)安全性，確保在火災(zāi)撲救等關(guān)鍵時(shí)刻，消防水源不會(huì)因水質(zhì)問題對(duì)消防設(shè)備和人員造成不良影響。

二、消防水源污水回用處理面臨的挑戰(zhàn)

（一）水質(zhì)復(fù)雜多變的挑戰(zhàn)

消防水源污水的來源極為廣泛，涵蓋生活污水、工業(yè)廢水以及雨水徑流等多種類型。不同來源的污水水質(zhì)差異顯著，生活污水中含有大量的有機(jī)物、氮磷營養(yǎng)物以及各類微生物，其水質(zhì)受居民生活習(xí)慣、季節(jié)變化等因素影響。例如，在夏季，居民用水量增加且洗滌劑使用頻繁，導(dǎo)致污水中的有機(jī)物和洗滌劑成分增多。工業(yè)廢水因不同行業(yè)的生產(chǎn)工藝而含有各種特定的污染物，如化工行業(yè)廢水中可能含有重金屬離子、難降解有機(jī)化合物等，這些污染物的濃度和種類波動(dòng)較大，取決于工廠的生產(chǎn)周期和生產(chǎn)規(guī)模。雨水徑流在流經(jīng)不同區(qū)域時(shí)，會(huì)攜帶地表的污染物，如道路上的油污、垃圾中的溶解性物質(zhì)以及土壤中的泥沙等進(jìn)入污水系統(tǒng)。這種復(fù)雜多變的水質(zhì)狀況給消防水源污水回用處理帶來了巨大挑戰(zhàn)。

（二）處理技術(shù)方面的挑戰(zhàn)

當(dāng)前現(xiàn)有的污水回用處理技術(shù)在應(yīng)對(duì)消防水源的特殊要求時(shí)存在諸多局限性。一方面，常規(guī)的處理技術(shù)對(duì)于某些新型污染物的去除能力不足。隨著工業(yè)的發(fā)展和化學(xué)合成技術(shù)的進(jìn)步，大量新型有機(jī)污染物如內(nèi)分泌干擾物、抗生素等不斷進(jìn)入污水系統(tǒng)，而傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)和部分深度處理技術(shù)難以對(duì)這些污染物進(jìn)行有效降解和去除。另一方面，消防水源對(duì)水質(zhì)的要求在可靠性和穩(wěn)定性方面更為嚴(yán)格。消防用水需要在任何時(shí)候都能迅速且穩(wěn)定地供應(yīng)，這要求處理技術(shù)具備高度的抗沖擊能力和快速恢復(fù)能力。

（三）微生物安全風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)

消防水源污水中存在著種類繁多的微生物，其中包含大量的致病微生物，如大腸桿菌、沙門氏菌、病毒等，這些微生物構(gòu)成了嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)。在污水回用處理過程中，如果不能有效控制微生物的數(shù)量和種類，當(dāng)處理后的消防水源被儲(chǔ)存或用于消防系統(tǒng)時(shí)，微生物可能在消防管道、水箱等設(shè)施內(nèi)滋生繁殖。消防管道通常在非火災(zāi)時(shí)期處于靜止?fàn)顟B(tài)，為微生物提供了適宜的附著和生長環(huán)境。微生物的大量繁殖會(huì)導(dǎo)致管道堵塞，影響消防水的正常輸送，降低消防系統(tǒng)的可靠性。微生物及其代謝產(chǎn)物可能腐蝕消防管道和設(shè)備，縮短其使用壽命，增加維護(hù)成本。更為嚴(yán)重的是，當(dāng)消防員接觸含有致病微生物的消防水源時(shí)，可能引發(fā)各種疾病，危害消防員的身體健康，影響消防救援工作的正常開展。目前的消毒技術(shù)雖然能夠在一定程度上殺死微生物，但存在消毒副產(chǎn)物風(fēng)險(xiǎn)，如氯化消毒可能產(chǎn)生三鹵甲烷等有害物質(zhì)，部分微生物可能對(duì)消毒劑產(chǎn)生抗性，難以被徹底消滅，這進(jìn)一步增加了微生物安全風(fēng)險(xiǎn)控制難度。

（四）成本與效益平衡挑戰(zhàn)

在消防水源污水回用處理過程中，成本因素貫穿于各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)成本與效益的平衡面臨重重困難。設(shè)備投資成本是首要考慮的方面，建設(shè)一套完整的污水回用處理設(shè)施，包括預(yù)處理設(shè)備、生物處理反應(yīng)器、深度處理裝置以及相關(guān)的配套設(shè)備等，需要大量的資金投入。運(yùn)行維護(hù)成本也不容忽視。處理過程中的能源消耗，如曝氣設(shè)備、水泵等的電力消耗以及化學(xué)藥劑的使用，在長期運(yùn)行過程中是一筆不小的開支。此外，處理過程中產(chǎn)生的污泥處置也需要額外的成本。然而，消防水源污水回用的效益主要體現(xiàn)在水資源節(jié)約和社會(huì)效益方面，其經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)不明顯。

三、提高消防水源污水回用效果的建議

（一）加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測分析，優(yōu)化預(yù)處理工藝

消防部門在提升消防水源污水回用效果方面，應(yīng)著重加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測分析并優(yōu)化預(yù)處理工藝。首先，建立完善的水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)與制度，在污水產(chǎn)生源頭、預(yù)處理各環(huán)節(jié)以及處理后出水處設(shè)置多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，將先進(jìn)的在線監(jiān)測設(shè)備與實(shí)驗(yàn)室分析手段相結(jié)合，實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)地掌握水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)變化情況，包括懸浮物、有機(jī)物、氮磷含量等。依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，深入分析水質(zhì)波動(dòng)規(guī)律與特征，為后續(xù)工藝調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)[3]。其次，基于監(jiān)測結(jié)果優(yōu)化預(yù)處理工藝參數(shù)，針對(duì)不同季節(jié)、不同區(qū)域來源的污水特性，靈活調(diào)整格柵間隙、沉砂池流速、調(diào)節(jié)池停留時(shí)間等參數(shù)，確保預(yù)處理環(huán)節(jié)對(duì)污水中各類雜質(zhì)與污染物的去除效果最大化。最后，加強(qiáng)與環(huán)保部門、科研機(jī)構(gòu)的合作交流，共享水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)與處理經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)引進(jìn)先進(jìn)的預(yù)處理技術(shù)與設(shè)備，如新型高效格柵除污機(jī)、智能沉砂設(shè)備等，不斷提升預(yù)處理工藝的適應(yīng)性與高效性。

（二）加大技術(shù)研發(fā)投入，創(chuàng)新污水回用處理技術(shù)

消防部門為提高消防水源污水回用成效，需加大技術(shù)研發(fā)投入并積極創(chuàng)新污水回用處理技術(shù)。首先，設(shè)立專項(xiàng)科研基金，鼓勵(lì)內(nèi)部技術(shù)人員開展相關(guān)研究工作，并與高校、科研院所等外部科研力量建立長期合作關(guān)系，共同攻克消防水源污水回用處理中的技術(shù)難題。針對(duì)污水中難降解有機(jī)污染物的去除，聯(lián)合研發(fā)新型生物處理技術(shù)或強(qiáng)化現(xiàn)有生物處理工藝的效能[4]。其次，積極參與國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)研討會(huì)與學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，及時(shí)了解行業(yè)前沿技術(shù)動(dòng)態(tài)與發(fā)展趨勢(shì)，將先進(jìn)技術(shù)理念引入消防水源污水回用處理領(lǐng)域。關(guān)注新型膜材料研發(fā)、高效微生物菌劑開發(fā)等熱點(diǎn)研究方向，探索其在消防水源處理中的應(yīng)用可能性。最后，建立技術(shù)研發(fā)成果轉(zhuǎn)化與推廣機(jī)制，將實(shí)驗(yàn)室研發(fā)成果快速轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用技術(shù)與設(shè)備，在消防水源污水回用處理項(xiàng)目中進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用，并根據(jù)應(yīng)用效果進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

（三）定期維護(hù)相關(guān)設(shè)施，減少微生物滋生

消防部門在促進(jìn)消防水源污水回用效果提升過程中，務(wù)必重視定期維護(hù)相關(guān)設(shè)施以減少微生物滋生。首先，制定詳細(xì)、科學(xué)的設(shè)施維護(hù)計(jì)劃，明確規(guī)定對(duì)污水回用處理設(shè)施各個(gè)組成部分的維護(hù)周期、維護(hù)內(nèi)容與維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于生物處理單元中的曝氣設(shè)備、生物反應(yīng)池等，定期檢查設(shè)備運(yùn)行狀況，確保曝氣均勻、生物膜正常生長與更新；對(duì)于管道系統(tǒng)，定期進(jìn)行沖洗與消毒，清除管壁上附著的微生物與污垢[5]。其次，加強(qiáng)維護(hù)人員的專業(yè)培訓(xùn)，提高其對(duì)微生物危害的認(rèn)識(shí)以及設(shè)施維護(hù)技能水平，使其熟練掌握各類維護(hù)工具與消毒藥劑的使用方法。例如，培訓(xùn)維護(hù)人員正確操作紫外線消毒設(shè)備、合理配置化學(xué)消毒劑濃度等，確保消毒滅菌效果。最后，建立設(shè)施維護(hù)檔案，詳細(xì)記錄每次維護(hù)的時(shí)間、內(nèi)容、發(fā)現(xiàn)的問題及處理措施，以便對(duì)設(shè)施運(yùn)行狀況進(jìn)行跟蹤分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障隱患并提前采取預(yù)防措施。

（四）采用高效節(jié)能處理設(shè)備或工藝，提高經(jīng)濟(jì)效益

消防部門為改善消防水源污水回用效果并提升經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)積極采用高效節(jié)能處理設(shè)備或工藝。首先，在設(shè)備采購環(huán)節(jié)，充分調(diào)研市場上各類污水回用處理設(shè)備的性能、能耗及價(jià)格等因素，優(yōu)先選擇具有高效處理能力且能耗較低的設(shè)備。例如，選用新型節(jié)能型水泵，其采用先進(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù)，可根據(jù)實(shí)際處理水量自動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)速，降低電力消耗；選用高效曝氣設(shè)備，如微孔曝氣盤，能提高氧氣傳遞效率，減少曝氣能耗。其次，對(duì)現(xiàn)有處理工藝進(jìn)行評(píng)估與優(yōu)化，引入節(jié)能型工藝技術(shù)。例如，采用厭氧-好氧組合工藝處理污水，利用厭氧階段微生物的代謝特性，減少好氧階段的能耗與污泥產(chǎn)量；推廣短流程處理工藝，簡化處理流程，降低處理過程中的能量損耗與設(shè)備投資。最后，加強(qiáng)對(duì)處理過程中的能源管理，安裝能源計(jì)量設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測能源消耗情況，通過數(shù)據(jù)分析找出能源消耗高的環(huán)節(jié)并進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)。

結(jié)語

污水回用作為解決水資源緊張問題的有效手段，在消防水源領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。通過優(yōu)化處理技術(shù)、解決技術(shù)瓶頸和提高水質(zhì)安全性，可以大大提升污水回用的效果，為建設(shè)節(jié)水型社會(huì)提供有力支持。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，污水回用消防水源的應(yīng)用將更加廣泛且高效。

參考文獻(xiàn)

[1]

顧兆洋.市政污水處理工藝與污水回用利用技術(shù)[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2022（05）：72-75.

[2]宮成清，羅丹，李新鑫.膜技術(shù)在污水深度處理回用中的應(yīng)用研究[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2021，41（11）：33-35.

[3]吳帆，焦玲玲，馮靜慧.既有建筑消防水源及供水設(shè)施改造之設(shè)計(jì)難點(diǎn)及改進(jìn)對(duì)策[J].建筑科技，2023，7（02）：26-28.

[4]劉成國，藍(lán)炳昌，歐陽清祥，等.論加強(qiáng)消防水源建設(shè)對(duì)滅火救援實(shí)戰(zhàn)的重要性[J].城市建筑，2020，17（18）：36-37.

[5]李蒙警.消防水源的優(yōu)化建設(shè)路徑探索[J].消防界（電子版），2022，8（15）：118-119.