城市污水處理廠深度處理過濾工藝設計探討

尤曉慧

（深圳市市政設計研究院有限公司，廣東 深圳518028）

1 引言

基于歷史環境的發展變化，城市污水處理廠出水水質由GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（以下簡稱《標準》）中一級標準的B標準提升為A標準，城市污水處理在過濾工藝技術、經濟投入和運行成本、過濾工藝選擇方面都面臨著嚴峻的挑戰。經長期的探索研究和實踐，成熟穩定的城市污水處理工藝技術已基本形成，并得到了廣泛應用。其中，過濾是污水處理中必不可少的工藝技術和核心環節。

《標準》中對城市污水處理廠的污水排放制定了嚴格的濃度指標，基于不同形態的環境質量標準要求，出廠水質應按不同的標準進行控制。

過濾是污水處理的核心環節，其基本運行機理就是利用有孔介質去除水體中的污染物。因過濾工藝的設計參數不同，介質材料的選擇有所差異。過濾環節的本質在于借助濾網的篩選和截留功能，對二級出水做進一步的去質（生物絮體、膠體物質、不可溶懸浮物、顆粒態有機物和pH），使其達到《標準》中水質一級標準的A標準。

2 濾布濾池

2.1 系統構成及其工作原理

設備主要構成部件包括自控系統、纖維濾片、積水板、移動吸泥系統。其工作原理為污水重力流進設有布水堰濾池，其濾池中的濾布采用全淹沒的形式，污水通過濾布外側進入，過濾液通過底部凈水通道收集，重力流通過出水堰排出濾池。過濾中部分污泥因濾布具備吸附性能被吸附于濾布外側，長時間的污泥吸附，逐漸形成污泥層【1】。隨著濾布上污泥的積聚，濾布的過濾阻力不斷增加，濾池水位也隨之逐步增高。使用液位傳感器對池內液體的變化情況進行實時監測，當該池內液位到達清洗設定值時，即可啟動反抽吸泵，開始清洗過程。清洗過程中，濾池進行連續不間斷的過濾。過濾期間，過濾濾片處于靜止狀態，有利于污泥的池底沉積。清洗期間，由行車帶動吸泥泵在濾布表面走動。抽吸泵負壓抽吸濾布表面、濾池及池底，吸除濾布上的固體顆粒，此時過濾濾片內的水自里向外被同時抽吸，并對濾布展開清洗，發揮其濾布清洗作用。

運行時應注意檢查設備各管道、閥門及堰板等是否處在合適的運行位置。同時，應檢查反沖洗系統的吸泥支管安裝是否緊固穩定，反沖洗行車軌道無障礙物使用前檢查螺栓是否到達有效固定狀態。應特別注意的是，在水位升到最低水位標識以上之前，不得開啟反沖洗泵。并且應嚴格控制進水的SS（懸浮固體）粒徑。

2.2 性能優勢

按過濾技術機理劃分歸類，濾布濾池屬于表層過濾，通過濾料對流體中的固體顆粒物進行機械篩濾。因處理工藝的需要，濾器隔膜材料的材質多元。有纖維濾布，其強度高、耐性好、抗腐蝕性強、易于安裝，但需時常進行清洗，否則會堵塞濾布的細孔；聚酯型濾布，耐磨、耐腐蝕、易吸水、方便彎折，同時介質開孔均勻，不易發生孔隙堵塞，但抗拉伸強度較差，結構復雜；不銹鋼濾網，均勻度好、抗拉伸強度好、耐用耐磨性強、不易堵塞且抗腐蝕，但濾網成型及焊接工作開展比較困難。

濾布濾池的工作原理與砂濾相同，都為常壓自流過濾。但其對懸浮物的篩濾優于砂濾，可去除大于10μm的固體顆粒物雜質，單池處理量可達20 000m3/d。經實踐工程使用表明，濾布濾池具有占地面積小、水頭損失小、無需加壓提升，自動化程度高，運行操作簡單且維修量小，連續進水，間斷反洗等眾多優勢性能。

3 活性砂濾池

3.1 系統構成及其工作原理

活性砂過濾器池是一種集混凝、澄清、過濾為一體的多性能過濾器。其系統由相應結構的罐體、錐型濾砂導向裝置、內部過濾單元、進水管道、濾液出水管道、沖洗水出水管、內部過濾單元與相應管道間的彈性連接、空壓機和控制系統等組成。

活性砂濾池系統中，其過濾器應用逆流原理，原水經進水管通過底部的布水器進入過濾器。水流由下向上逆流通過砂濾床，經砂濾后的過濾液在過濾器頂部聚集，經溢流口流出。過濾器底部被污染的濾料通過壓縮空氣被提升到過濾器頂部的洗砂器，通過紊流作用使污染物從流砂中分離出來，雜質通過清洗水出處排出，凈砂利用自重返回到砂床從而實現連續過濾。

3.2 性能優勢

活性砂濾池的運行效率高，可24h全天候連續不間斷工作，不需停機進行反沖洗流程；運行成本低，不需高揚程大流量的反沖洗系統，低流量反沖洗系統的應用有效降低了運行費用；采用單級濾料，無需級配，沒有水力分布不均和初級濾液等問題的發生；采用流動砂床，不會出現濾砂結塊的現象，從而不定期換砂；在運行過程中除石英砂濾料外，無任何轉動部件，故障發生率低，維護成本小【2】。

活性砂濾池系統只需1次性投資，不需單設混凝池、澄清池，無需混凝、澄清設備，不需反沖洗泵和電動、氣動閥門等設備，從而工程量小，占地面積緊湊；濾池進水水質要求比較寬松，可長期承受150mg/L濃度SS的進水水質，但不會影響出水水質；過濾效果好，出水水質穩定，且濾料清潔及時得體的前提下，可保證高質、穩定的出水效果，無周期性水質波動現象；微生物可以在濾砂的表面生長和拓殖，從而形成生物膜，在去除固性懸浮物的同時，將廢水中的BOD5、硝態氮等污染物轉化去除，從而更進一步提升水質凈化的能力；該系統采用的單元操作方式可根據水量變化靈活增加或刪減過濾器數量，操作簡單、運行平穩、占地面積小，易于整體工程的改、擴建。

4 深床反硝化濾池

4.1 系統構成及其工作原理

深床反硝化濾池系統由濾料、礫層、濾磚、進氣管、偃板、控制系統、閥門、反沖洗泵、鼓風機等多種設備組成。具有脫氮、除磷、去除懸浮物等的綜合性功能。對其過濾和脫氮機理進行分析，其過濾機理在于對水中污染物的截留、吸附、脫附。通過濾料的篩選和截留作用，對污水中的固體懸浮物進行截留篩查，提升水的質量。顆粒物吸附在濾料表層，通過一系列有關濾速、物理作用力等參數的調整，提升污水的凈化能力。

隨著吸附在濾料表層的顆粒物增多，可吸附的空隙縮小，導致濾料在深層堆積。為使其過濾的性能恢復，進行多次沖洗或配備二次配水系統，經多次沖洗，提升水的凈化程度。脫氮機理，在深床反硝化濾池的介質表面生成的脫單微生物，在無氧的條件下能夠使污水中的硝態氮轉化為氮氣，為提升脫氮的速率在污水中投放碳源，能夠為脫氮提供沖充足的能量供給。經深床反硝化濾池的出水水質中各物態含量如下：TP＜0.3mg/L，SS＜5mg/L，NO3-N＜1.0mg/L。

4.2 性能優勢

反硝化濾池的進水經脫氮、混凝、過濾、臭氧脫色、消毒（次氯酸鈉）后用于景觀用水。深床反硝化濾池不存在濾料流失的問題，但池底濾磚沖刷不徹底、濾磚堵塞的問題可能存在。并且脫氮效率高、運行穩定、易于操作、占地面積小、投資何運行成本低。

5 結語

綜上所述，城市污水排放標準的提升，關鍵在于對過濾系統的控制管理，過濾是污水處理的關鍵和核心，在提升過濾工藝的基礎上，能夠有效提升城市污水處理廠的出水水質，使其達到《標準》中的水質水平。基于城市污水處理廠的基本情況和工藝技術的適用條件客觀選擇濾布濾池、活性砂濾池或深床反硝化濾池工藝，在充分發揮工藝性能和保障經濟成本的前提下，有效提升出廠水質。