城市污水深度处理工艺的设计与运行

城市污水深度处理工艺的设计与运行

李莹

李莹

贝尔芬格水处理技术（杭州）有限公司310000

摘要：节约水资源、保护水资源不受污染是全球面临的重大问题，对城市污水的处理有助于节约水资源，符合可持续发展的战略。本文首先介绍了几种污水深度处理工艺，最后分析了污水处理的运行效果。

关键词：城市污水；深度处理；工艺；设计；运行

一、前言

我国水资源严重短缺且污染日益严重，制约着我国经济的可持续发展，因此如何将水资源回收在利用就成为我国水处理研究中的一个重要问题。这就需要找出更加有效的污水处理工艺，来彻底解决城市污水问题，使水资源能够得到合理的保护和利用。

二、污水深度处理工艺

污水深度处理（sewagedepthprocessing）是指城市污水经一级、二级处理后，为了达到一定的回用水标准使污水作为水资源回用于生产或生活的进一步水处理过程。针对污水的原水水质和处理后的水质要求可进一步采用三级处理或多级处理工艺。常用于去除水中的微量COD和BOD有机污染物质、SS、氮、磷高浓度营养物质及盐类。

1、物理化学法

物理化学方法是通过机械截流、化学沉淀、化学氧化、离子交换等原理将污染物从水中去除。

①机械截流。最简单的机械截流方法是过滤，单纯的过滤通常采用石英砂为滤料，对悬浮物及胶体有较好的去除，出水的浊度、SS通常较低，对COD及色度也有一定效果。

②化学沉淀。混凝沉淀工艺是污水深度处理中最常用的工艺，我国大多数污水厂在深度处理工艺中均采用此方法。向水中投加化学药剂，药剂水解后与污染物相互作用，通过混凝过程形成大颗粒絮体，通过沉淀或气浮得到分离。混凝沉淀工艺经济、成熟，但处理效果受水质改变影响较大，且对水质要求较高时，该工艺则无法满足处理效果。

③化学氧化。化学氧化是各种高级氧化技术的基础，它是使用化学氧化剂将污染物氧化成微毒、无害的物质或转化成易处理的形态。常用的化学氧化剂包括H2O2、O3、ClO2、K2MnO4、K2FeO4等。

④离子交换。离子交换树脂已在不同领域广泛应用。离子交换法是利用树脂的特点将水中的污染物质通过氢离子或氢氧根离子的交换吸附在树脂上，达到对污染物的去除目的。

2、生物方法

利用微生物自身可对有机物、含氮化合物、含磷化合物等物质进行分解吸收来产生能量及营养物质的特性，培养出某些特定的微生物，利用它们的这种特点处理污水中的污染物质，达到对水质净化的目的。生物处理法一般运行费用较低，生物培养驯化成熟后，通常无需人工强化，在其自身生长的过程中就可将水中的污染物质去除，流程简单、易于管理。生物处理法包括好氧处理和厌氧处理两大类。

3、物理化学与生物组合方法

由于污水厂生物二级出水中有的污染物含量仍然很高、成分也比较复杂，因此在深度处理的过程中，无论是单独物化法，还是单独生物法都很难使出水达到国家回用水标准，一般单独工艺受冲击负荷能力差，有时为了使出水水质提高，成本甚至会增加几倍。组合工艺则不仅可充分利用各工艺自身的优点，而且能发挥不同工艺协同合作，达到处理目的，可节省运行成本。

混凝沉淀工艺与曝气生物滤池工艺组合，在混凝沉淀阶段可将SS、有机物去除一部分，减少了SS对曝气生物滤池的堵塞，提高反冲洗周期时间，减低滤池的负荷，增加滤池的工作效率，改善出水水质，并且由于两极屏障，混凝沉淀无需将污水直接处理达标，可减少混凝剂的投量节省药剂费用。氧化工艺与曝气生物滤池工艺组合，前阶段工艺利用氧化性强的氧化剂改善水质的结构，将不利于生物利用的大分子有机物转化为有利于生物利用的小分子有机物，有助于加强下一阶段的生物处理，处理的效果和运行成本远优于两种工艺单独处理之和。

5、电吸附技术

目前生产中对于污水的处理大量采用炭材料吸附来进行重金属离子、有机污染物和有色物质的脱除，应用的主要有活性炭，包括粒状活性炭和纤维状活性炭。尽管活性炭等在吸附去除水中和气流中的污染物应用方面有很多优势，但也存在一定的缺点。

电吸附的优势为：①可吸附去除难生物降解的有机物质。②净化程度好，可用于处理稀溶液体系。③能耗小，操作成本低。因此电吸附技术在城市污水处理和水的深度净化、有机物的分离和回收、吸附剂的再生等方面有着良好的应用前景。

6、膜分离法

膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术，半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁布满小孔，根据孔径大小可以分为：微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）等，膜分离都采用错流过滤方式。

膜分离法的主要特点是无相变，能耗低，装置规模根据处理量的要求可大可小，而且设备简单，操作方便安全，启动快，运行可靠性高，不污染环境，投资少，用途广等优点。在常温和低压下进行分离与浓缩，因而能耗低，从而使设备的运行费用低。设备体积小、结构简单，故投资费用低。膜分离过程只是简单的加压输送液体，工艺流程简单，易于操作管理。

三、污水处理运行效果

1、进水水量及水质

（一）、进水情况

本污水深度处理厂设计处理水量为4.5×104m3/d，开始投入运行以来，实际工程中处理的水量约达到设计规模的86%左右。通过对2013年监测到的数据进行分析，进水PH值在6.0-9.0，BOD在26-36mg/L左右，COD在90-105左右，SS在23-30左右，氨氮在24-27mg/L左右，总氮在35-39mg/L左右，总磷在1-1.5mg/L左右。来水水质符合二级出水水质标准要求。

（二）、进出水水质情况

经过对来水进行连续监测统计，平均进水水质及经过深度处理之后的水水质达到《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》（GB/T18920-2002）的要求。进出水水质情况如表1所示。

2、运行效果

本污水深度处理工程经建设验收后，经前期周密准备后进行调试运行状态。在正式运行半年中，根据运行管理研究需要，工程技术人员每天对各个取样口的水样进行取样化验分析，主要包括CODcr、BOD5、SS、NH3-N和pH等水质指标。

（一）、进、出水中COD的浓度及去除效果

通过对图3-1中COD数据进行分析，可以归纳为以下几点：①由图3-1中可以看出，进水COD有个别值大于二级排放标准要求100mg/L；进水水质出现波动属正常现象。②从图3-1中可以看出，COD去除率的变化曲线呈现前低后高，逐渐趋于平稳的趋势。前面去除率低的主要是因为对应最高开阶段，来水的COD浓度较高及运行初期，处于运行调试阶段，所以效果略差，但到运行后期，去除率趋于稳定，大概保持在92%左右，出水COD始终保持在8mg/L左右，符合排放标准要求。

（二）、进、出水中BOD的浓度及去除效果

通过对图3-2实测数据进行分析，可以归纳为以下几点：①从图3-2中可以看出，进水BOD由于受到前期污水处理工艺效果的影响，并不是所有的数值都满足二级出水要求，有个别时间段出水BOD数值大于30mg/L。②出水BOD的数值随着进水BOD数值的变化也有一定幅度的变化，当进水BOD数值偏大时，出水BOD的数值也有上浮，但都满足出水水质对于BOD数值小于10的要求，但出水效果稳定。③从图3-2中可以看出，去除率的变化曲线呈现前低后高，逐渐趋于平稳的趋势。前面去除率低的主要是因为对应最高开阶段，流来污水的BOD浓度较高及运行初期，处于运行调试阶段，缩效果略差，但到运行后期，去除率趋于稳定，大概保持在95%左右，说明运行趋于稳定，去除效果良好。

通过对图3-3进行分析，得出以下结论：

①进水水质条件较好，所测数据中均满足二级出水对SS浓度的要求；②出水SS数值呈现了前高后低，趋于平稳的状态；③SS的去除率曲线变化比较明显，前低后高，分析主要原因是污水厂经过一段时间的磨合，运行管理日趋规范、稳定。SS的去除率基本可以稳定在84%左右。通过对图表中的数据分析可知，MBR工艺对SS的去除均能满足出水要求，实现中水回用价值。

（四）、进、出水中NH3-N的浓度及去除效果

通过对图3-4进行分析，得出以下结论：

①进水NH3-N浓度略有波动，切个别值大于二级排放标准要求25mg/L；②出水NH3-N的数值在开始阶段超过排放标准5mg/L，分析原因主要是因为在刚开始运行阶段，各个构筑物还处于磨合，状态随着时间的增长，观测到数值逐渐趋于稳定，始终保持在4mg/L左右。说明经过对后期运行的参数调整后，处理效果稳定。③从图中可以看出，去除率的变化曲线呈现前低后高，逐渐趋于平稳的趋势。前面去除率低的主要是因为对应最高开阶段，流来污水的NH3-N浓度较高及运行初期，处于运行调试阶段，所以效果略差，但到运行后期，去除率趋于稳定，大概保持在82%左右，说明运行趋于稳定，去除效果良好。

四、结束语

城市污水被作为可开发利用的新水源，特点具有稳定、水量大和来源可靠等，将是未来的可持续的发展的一种再生的水资源。因此找到好的处理工艺是提高污水资源利用的有效途径。

参考文献：

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[2]顾国莲.生活污水深度处理工艺低成本运行措施的应用[J].大众科技，2013，15（170）.

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[4]郑智勇.浅谈城市污水深度处理工艺—混合、絮凝、沉淀工艺的选择[J].科技创新导报，2011（11）.