市政污水处理工艺与污水回用技术_杨洁.pdf

清 洗 世 界Cleaning World专论与综述专论与综述专论与综述专论与综述第39卷第3期2023年3月0 引言近年来，为解决水资源短缺问题，我国在各地区建设大量的市政污水处理回用项目，对城市运行期间产生的各类污水进行深度处理与回用，有利于建设环境友好型社会，实现可持续发展目标。当前，我国污水处理和回用工艺的不断进步，市政污水处理取得了明显的成效，污水回用不但减小了城市污水的直接排放总量，也减轻了污水对城市造成的生态危害，对生态文明城市建设有重要的意义。1 市政污水处理与回用意义1.1 改善生态环境我国部分地区早期将生活污水、工业污水等种类污水随意排放到周边河流水域当中，由此引发地表水污染、地下水污染、土壤重金属污染等一系列问题出现，生态环境遭受严重破坏。因此，为扭转环境恶化势头，必须在各地区建立市政污水处理回用系统，从若干排放口持续收集市政污水，将污水排入污水处理厂内进行深度处理，再将水质达标的水体排入河流水域或是用于其他用途，这将从根源上减轻市政污水对当地生态环境造成的影响，随着时间推移，生态环境质量状况将得到明显改善。1.2 缓解水资源供需矛盾我国淡水资源较为匮乏，人均水资源量仅为世界人均水平 25%，且多数城市处于缺水和严重缺水状态。如果将市政污水直接排放，既会污染周边地表水和地表水，也会加剧水资源供需紧张程度。而在市政污水经过处理后直接排放时，也会造成一定的水资源浪费。因此，需要将市政污水处理、污水回用两部分进行有效整合，市政污水经过处理后，根据水质来安排杂用水、景观用水、道路冲洗用水等用途，实现水资源循环利用目标，这将极大缓解我国水资源供需矛盾。1.3 实现水资源分质分用目标在城市运行期间，不同用途水体的水质要求存在明显差异，人体可以直接饮用的优质水占比仅在5%左右，环境用水、景观用水、市政用水等水体的水质要求较为宽松。如果全部使用优质水，会造成水资源的极大浪费，而在全部使用低质水时，还会对居民身体健康造成负面影响。在这一背景下，对市政污水回用系统的投运使用，将根据回用水用途来选择工艺技术、明确出水水质要求，做到优质优用、低质低用。2 市政污水处理工艺2.1 生物滤池工艺生物滤池工艺是在滤池内提前铺设矿渣、焦炭等材料，再将所处理市政污水以点滴等状态均匀喷洒在填层表面，持续向滤池内供给微生物生长繁衍作者简介：杨洁（1986-），女，工程师，本科学历，研究方向：污水处理厂的工艺调控。收稿日期：2022-11-15。文章编号：1671-8909（2023）3-0102-003市政污水处理工艺与污水回用技术杨 洁（北控（秦皇岛）水务有限责任公司第三污水处理厂，河北 秦皇岛 066000）摘要：随着人们节约水资源与保护水环境的意识不断提升，国家对于污水处理工作也提出了全新要求。本文以市政污水处理作为切入点，从多个方面探讨市政污水处理回用的现实意义，并详细阐述我国市政污水处理系统中几项常用的污水处理工艺和回用技术，旨在探索更多的污水回用技术，以此全面提升污水处理水平，从而实现城市污水回用的可持续发展。关键词：市政污水；处理工艺；回用技术中图分类号：X703 文献标识码：A103第 39 卷杨 洁.市政污水处理工艺与污水回用技术所需的氧气与营养物质。如此，随着时间推移，滤池内的微生物持续在滤材表面形成凝胶状生物膜，污水渗流生物膜时拦截、分解水体中含有的可溶性、悬浮性等污染物，以此来实现污水处理目标。此项技术有着处理效果显著、不会产生二次污染、缓冲容量大、自动化程度高的优势。在对污水处理速度有着严格要求时，可选择在系统内搭建高速生物滤池来取代标准滤池。生物滤池工艺由污水预处理、碳氧化曝气、反硝化处理三道步骤组成。第一，在污水预处理步骤，使用格栅、滤网等装置，滤除市政污水中分布的垃圾杂质，避免影响到后续处理效果。第二，在碳氧化曝气步骤，将预处理后的市政污水流入碳氧化曝气生物滤池内，高效去除水体含碳有机物。第三，在反硝化处理步骤，将市政污水从碳氧化曝气生物滤池中依次排向硝化曝气生物滤池和反硝化生物滤池，并在污水进入反硝化生物滤池前补充足够碳源，根据实际情况来计算最佳的碳源投加量。2.2 膜生物反应器工艺膜生物反应器工艺简称为 MBR 工艺，由膜分离技术与生物处理技术结合形成，依次对市政污水进行硝化处理与反硝化处理，从而有效去除有机污染物、活性污泥、悬浮物等污染物，实现污水处理目标。根据应用情况来看，MBR 工艺有着处理效率高、系统运行稳定、剩余污泥量少和自动控制的优势，但需要在污水处理期间定期清理膜反应器与更换全新膜材，实际污水处理成本较为高昂，多用于出水水质要求严格的市政污水处理项目。膜生物反应器工艺流程由格栅、污水调节、膜组件过滤、污泥消化四道步骤组成。第一，在格栅步骤，通过格栅装置来拦截流动状态下市政污水中含有的颗粒物、纤维体等杂质，要求工作人员定期清除格栅表面附着物，并同时设置多道格栅，各道格栅的尺寸参数有所不同。第二，在污水调节步骤，市政污水经过格栅处理后通过进水口进入调节池内，起到控制污水量、均匀水质等多重作用，便于污水均匀进入后续处理单元，需要在池内安装潜污泵装置。第三，在膜组件过滤步骤，控制市政污水保持恒定速度穿过膜组件，水体从膜材微小孔径穿过，将体积超过膜材孔径的污染物拦截在膜材表面，可以有效去除污水中含有的悬浮颗粒、藻类、细菌、有机物等物质，需要根据污水处理要求来选择膜组件种类，选用超滤膜组件时的污水处理效果最佳。第四，在污泥消化步骤，将污水中拦截的污泥倒入好氧池内静置一段时间，逐渐出现泥水分离现象，将池内表层上清液回流到调节池中留待使用，将底部污泥进行脱水处理后外运处理。2.3 吸附生物降解工艺此项工艺简称为 AB 法，处理系统主要由高负荷段、低负荷段两部分组成，简称为 A、B 段，属于一种高负荷活性污泥处理工艺。根据应用情况来看，AB 法有着有机物去除率高、处理成本低廉、脱氮除磷效果显著、系统耐冲击负荷能力强的优势，但也存在 A 段曝气池厌氧工况不易控制、污泥稳定化处置压力大的局限性。在应用 AB 法处理市政污水时，第一，将市政污水依次通过格栅与沉砂池进行预处理。第二，把污水流入 A 段进行吸附与沉淀处理，在吸附前同步投加回流污泥，在沉淀后处理剩余污泥。第三，控制污水流入 B 段进行曝气与沉淀处理，曝气前与沉淀后分别回流与处理剩余污泥，沉淀结束后即可出水、完成污水处理任务。2.4 AAO 法AAO 法全称为厌氧缺氧好氧法，由厌氧反应器、缺氧反应器、好氧反应器等设施组成，采取较为简单的同步脱氮除磷工艺来去除污水中所含污染物。根据应用情况来看，此项工艺有着脱氮除磷效果显著、出水水质稳定、污泥沉降性强、总体水力停留时间短的优势。AAO 法工艺流程由厌氧段、缺氧段、好氧段、二淀池四道步骤组成。第一，在厌氧段步骤，控制污水从沉淀池流入厌氧池的回流液，污水在池内聚磷菌作用下释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物。第二，在缺氧段步骤，控制污水进入缺氧池内，向池内回流反硝化细菌和硝酸盐，在反硝化作用下持续转换氮气并向外逸散，起到脱氮作用。第三，在好氧段步骤，控制污水进入好氧池，投加硝化细菌与聚磷菌，前者负责把有机氨氮持续转换为硝酸盐，后者负责吸收磷元素并通过污泥排出。第四，在二淀池步骤，控制污水进入池内静置一段时间，分离水体与污泥，排出水体与含磷剩余污泥，并把剩余污泥回流到厌氧段之前。3 市政污水回用技术3.1 耦合臭氧技术耦合臭氧技术由臭氧氧化、气浮除油、膜生物反应器等多项工艺所组成，可以有效去除市政污水中的残留有机物和调节出水色度。在市政污水处理104第 3 期清 洗 世 界回用项目中，对耦合臭氧技术的应用，可以将所处理市政污水回用为城市杂用水，达到杂用水水质标准，且满足城市居民的感官指标需求。耦合臭氧系统由预处理、MBR 组合工艺、臭氧氧化、消毒四个基本单元组成。第一，在预处理步骤，可采取预沉、澄清、过滤、混凝等方法，去除市政污水中含有的泥沙、粘土、机械杂质、有机物等杂质，预处理后的水体色度、浑浊度与杂质浓度将发生明显改变。第二，在 MBR 组合工艺步骤，提前控制市政污水进入高效气浮池内，初步去除水体中的油类污染物，再将污水导入微生物反应池内，凭借微生物代谢活动来降解油类污染物和有机物，最后把处理后的污水泵入膜处理装置加以固液分离，滤除胶体、细菌、有机物等污染物。第三，在臭氧氧化步骤，持续向污水中投加臭氧，臭氧属于一类具备易分解和不稳定特性的氧化剂，起到消除污水中含有的各类致病菌与细菌、污水脱色、去除异味与臭味、去除金属离子等多重作用。同时，工作人员需要根据污水脱色要求来明确臭氧投加量，最佳投加量为 24 mg/L，污水色度去除率在 70%左右，必要时可以把臭氧投加量增至 6 mg/L。第四，在消毒单元，既可以采取臭氧消毒方法进行处理，也可以额外设置消毒单元，采取加氯消毒、二氧化氯消毒、级次氯酸钠消毒等方法。3.2 耦合化学除磷技术耦合化学除磷技术主要由 MBR 组合工艺与化学除磷工艺组成，经过处理后的市政污水满足景观环境用水水质要求，污水 TP 值小于 0.5 mg/L 浓度，除磷效果较为理想。耦合化学除磷系统由预处理、MBR 组合工艺、同步化学除磷、消毒四个基本单元组成。第一，在预处理步骤，使用格栅等装置或投加混凝剂，去除污水中的泥沙、颗粒物、机械杂质等杂质。第二，在 MBR 组合工艺步骤，通过膜组件来滤除污水中混杂的有机物、胶体等多种污染物质。第三，在同步化学除磷步骤，在市政污水进入 MBR 膜池后，工作人员及时向污水中投加适量的除磷药剂，药剂与污水相互接触后进行一系列化学反应，从而降低出水磷指标、把出水磷含量控制在 0.5 mg/L 以内或其他标准以内。一般情况下，选用硫酸亚铁作为除磷药剂即可，此类药剂的除磷效果、经济适宜性都明显优于其他几种除磷药剂，并把除磷药剂投加量控制在 0.60.7 g/L 区间范围内。同时，还应根据工艺要求、实际情况来选择最佳的除磷药剂投加位置，具体分为前置除磷、后置除磷、同步除磷三种。第四，在消毒步骤，消毒方法与其他污水回用技术基本一致，综合分析消毒成本、效果、速度等方面要求，从加氯消毒、臭氧消毒等方法中进行选择即可。3.3 耦合反渗透膜技术耦合反渗透膜技术由 MBR 组合工艺、RO 反渗透工艺等多项工艺组成，可以有效调节市政污水的电导率、碱度、硬度等指标，处理后的污水回用为冷却用水。根据相关调查结果表明，在污水经过MBR 处理与 RO 处理后，电导率去除率存在明显差异，前者出水电导率普遍在 0.9 mS/cm，后者出水电导率仅为 0.03 mS/cm，去除率达到 96%。耦合反渗透膜系统主要由预处理、MBR 组合工艺、RO 反渗透膜、消毒四个基本单元组成。其中，在预处理和 MBR 步骤，很难有效去除市政污水中的所含的难降解有机物，出水水质并未达到使用要求。因此，需要将市政污水流入 RO 膜反渗透单元内，控制污水保持一定速度和压力穿过 RO 膜材，由于 RO 膜的孔径值远小于细菌、病毒，可以通过膜材来拦截污水中含有的病毒、细菌、重金属等各类污染物，最后将污水进行消毒处理即可。同时，要求工作人员定期更换膜材，清理膜元件表面附着的沉积混合物质。4 结语综上所述，为实现市政污水高效处理回用目标，保护脆弱淡水资源环境。污水处理单位和市政部门都应提高对市政污水处理回用工艺技术的重视程度，全面了解生物滤池、膜生物反应器、AB 法、AAO 法、耦合化学除磷等常用技术的原理、流程及操作要点，根据项目情况选择适合工艺技术，推动我国污水处理行业向高效化方向发展。参考文献：1 韦炜.市政污水处理工艺与污水回用技术研究 J.中国资源综合利用，2018,36(08):63-65.2 高保磊.市政污水处理工艺与污水深度处理回用技术探讨 J.皮革制作与环保科技，2021,2(13):105-106.3 李光倜，黄凯.市政污水处理工艺与回用技术分析J.四川水泥，2020(07):152-153.4 安鑫悦.服务业公共建筑污水处理与回用技术研究D.北京建筑大学，2019.