基于超微分離與人工快滲組合工藝運用于尾水提標改造的探討

孟慶可，劉曉東，2，伍良雨

（1.深圳市深港產學研環保工程技術股份有限公司；2.深圳海岸與大氣研究重點實驗室，廣東 深圳 518057）

在國家綜合實力不斷提升的大環境下，隨著城市化和工業化進程而產生的大量污水進入江河湖泊和地下水中，給水體造成了嚴重污染，大量河道成為黑臭水體，黑臭水體已經嚴重影響人們的生活環境。因此，國家在2015年出臺的“水十條”明確提出：要求在2020年前全面消除河道黑臭水體。

由于早些年對環境問題認識不足，國內許多污水處理廠原來設計標準普遍偏低，大部分污水處理廠排放標準都是按照《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）》中的一級B標準進行設計。隨著環保意識的加強和環境保護需求的增加，早期的污水處理廠都需要從一級B標準提升到一級A標準甚至更高標準。

綜上所述，無論是河道黑臭水體快速消除還是污水處理廠的尾水提標改造，都迫切需要尋找到一種既經濟又快速有效的工藝達到治理效果。經實踐驗證，采取超微分離與人工快滲組合工藝進行污水處理廠的尾水提標改造，能快速將出水標準提高到一級A標準，其甚至可以滿足更高要求。

1 技術簡介

1.1 人工快滲技術

人工快滲污水處理技術（Constructed Rapid Infiltration Technology，簡稱CRI技術），是由深港環保公司、中國地質大學（北京）與北京大學深圳研究生院聯合開發的，具有自主知識產權的生態型污水處理技術（ZL200410073951.8），該技術在傳統滲濾污水處理工藝基礎上進行改進，類似于人工濕地，在滲濾填料中摻入大量的CRI介質，該介質滲透性良好，采取干濕交替的運行方式，使污水在自上而下流經不同粒徑的介質過程中發生理化反應及生物反應，使污染物得以去除[1-4]。比傳統滲濾工藝相比，該技術在工藝流程、操作維護、運行管理等方面進行了優化，已成功解決北方地區的保溫防凍問題，主要應用于江河湖庫水環境修復、黑臭水體治理及污水處理廠的尾水提標改造、飲用水安全保障等領域，對于我國河道水環境修復、中小城鎮和農村地區的污水處理具有較高的應用價值[5]。人工快滲污水處理技術實際應用案例如圖1所示。

該工藝的主要技術原理如圖2、圖3所示。一級自然復氧采用淹水期-“噴泉布水”方式增加進水溶解氧；對于二級自然復氧，落干期-污水下滲使填料內部形成負壓，氧氣被帶入人工快滲池內，給填料上的生物膜帶來了充足的溶解氧。

圖1 人工快滲污水處理技術應用實例

在落干期后期，人工快滲池的污染物逐漸被生物膜降解完畢，生物膜也得到一定程度的增長，但是人工快滲池并未馬上進行下一個運行周期，從而使填料表面生物膜的微生物逐漸進入內源呼吸階段。在內源呼吸作用下，生物膜的微生物數量開始減少，使得人工快滲池的微生物系統基本保持著增長和消亡的相對平衡，防止生物膜過快生長和脫落造成人工快滲池堵塞，保證了人工快滲池的正常運行。

圖2 淹水期和落干期前期：污染物的過濾截留與吸附

圖3 落干期中期：污染物的生物降解與吸附共沉淀

1.2 UM-s超微分離技術

UM-s超微分離技術是針對我國城市黑臭水體污染特征及城鎮污水處理廠尾水提標改造治理要求，經反復實踐開發出的一種高效水質凈化處理技術。運用該技術研發出的一體化設備安裝啟動快捷，效率高，可在短時間內消除水體黑臭，同時也可為污水處理廠尾水提標擴容、受污染水體應急處理（如“水華”治理）等提供有效的技術解決方法。UM-s超微分離一體化設備利用特殊裝置和結構設計，可有效提高空氣在水中的溶解能力，使空氣混合在水體中可以穩定產生大量超微氣泡，該類型超微氣泡與常規氣泡相比，具有氧傳質速率高、吸附能力強、污染物去除效果好等優勢，通過綜合的物理化學作用對水體中的污染物進行分離去除。同時，超微氣泡所具有的自身增壓特性，可使氣液界面處傳質效率得到持續增強，在去除污染物的同時可提高水中溶解氧含量，進一步提高出水水質。由于超微氣泡分布均勻，無死區，設備效率可大幅提高，污水在設備中僅需停5～7 min，設備體積大幅減小。

2 應用實例

2.1 項目簡介

延安市安塞區第二污水處理廠是安塞區委、區政府確定的工業園區重點項目之一，于2011年8月開工，于2012年11月完工并投入單機調試運行，2013年開始試運營。廠區位于沿河灣鎮和工業園區二期地塊的東南角，總征地面積53畝。近期建設污水處理規模為5 000 m3/d，遠期擴建規模為5 000 m3/d，總建設處理污水規?？蛇_10 000 m3/d。出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A的標準。

根據現場走訪調查及已有資料，目前延河水質較為惡劣，常年檢測處于劣Ⅴ類水質。隨著城鎮的發展，安塞區第二污水處理廠現有的處理能力已逐漸不能滿足納入延河的水質標準。污水處理廠為延河的較大排污口，貢獻較多污染物，因此需要對污水處理廠尾水深度凈化，減少污染物的排放量，確保延河水質盡快達標。

本次延安市安塞區第二污水處理廠尾水水質凈化工程的設計進水水質為《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，出水水質指標執行《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）中的Ⅳ類水標準。本工程占地約6.65畝。

2.2 組合工藝情況

安塞區第二污水處理廠尾水水質凈化工程的建設內容為：安塞第二污水處理廠尾水5 000 m3/d水質凈化。處理主工藝采用“超微分離系統+人工快滲”組合工藝，出水水質主要指標達到《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）中的Ⅳ類水標準。

污水處理廠二沉池自留進入新建中間水池，經水泵提升后進入超微分離系統，在超微分離系統前設置管道混合器分別投加混凝劑及絮凝劑進行絮凝反應。絮凝反應形成的礬花進入超微分離系統，在超微分離系統由上浮的微小氣泡黏附水中的膠體顆粒形成密度小于水的絮合體，其上浮至水面并形成浮渣層被刮除，從而實現固液分離，超微分離系統去除尾水中大部分的TP、SS及部分有機物。超微分離設備出水作為快滲池的來水，進入快滲池后通過物理化學過程將來水中剩余的污染物去除。快滲池出水水質主要指標達到地表水Ⅳ類水標準，其中消毒、計量系統利用原系統。

超微分離系統產生的無機污泥先排至已建成脫水間的污泥濃縮池，采用廠區原有污泥處理系統處理后外運處置。原有污泥處理單元配置情況：主要設備為2套脫泥設備和控制柜，分別為：儲泥池攪拌機2.2 kW 1臺，污泥切割機3 kW 2臺，進泥泵3 kW 2臺，臥式離心機脫泥機22 kW 2臺，加藥泵2.2 kW 2臺，加藥機4 kW，3 m3/h，污泥傳輸機1.5 kW 2臺。

3 結論

超微分離與人工快滲組合技術運用于現階段城鎮污水處理廠尾水提標改造、河道治理等方面效果較好，可以將水質為《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A的水提標至《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）中的Ⅳ類水，部分指標可以達到地表水III類標準。另外，超微分離與人工快滲技術的組合運用，可在滿足提標改造要求的同時，減少單單使用傳統人工快滲技術的占地面積，可緩解我國現階段城鎮用地緊缺的問題。