市政污水處理工藝及其回用利用技術分析

張睿

（安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，合肥 230088）

1 引言

市政污水處理是新時期生態環境建設、城市發展中的重要工作，有利于提升水資源利用率，緩解用水壓力，改善水環境，為確保市政污水處理的有效性，還應科學應用各類市政污水處理工藝、回收利用技術。在此背景下，本文就各類污水處理技術展開討論研究，借此完善市政污水處理體系，保障市政污水處理質量。

2 市政污水處理現狀分析

市政污水處理是各大城市治理水環境的核心內容，但在市政污水處理工作中卻存在較多的現實性問題。（1）污水處理廠是集中處理市政污水的基礎設施，然而部分城市在建設污水處理廠、研發污水處理或回收技術時缺乏資金投入，導致市政污水處理缺乏完善的基礎設施和技術。比如，建設處理污水所需的廠區、格柵間、水池、沉淀池及其他污水處理設施時，因資金的投入較少而導致基礎設計不健全，繼而影響污水處理效果以及污水處理環境，容易引起一系列不可避免的經濟損失和人員損失[1]。（2）目前，我國市政污水處理機制尚未成熟，在各類因素影響下，可能會存在直接排放污水至自然河流、污水處理流程不規范等問題，嚴重損害了生態系統，并且會導致水環境被污染。（3）部分城市在處理市政污水時所用的污水處理工藝過于落后，在去除污水內的磷元素、氮氣時無法滿足市政污水處理的實際要求，污水處理質量不佳。

3 市政污水處理及回收利用的必要性

3.1 有利于保護水環境

處理并回收利用市政污水，可在污水處理過程中回收可利用的能源；并通過減少有害物質排放的方式，減少污水對自然河流、環境的污染，借此保護水環境。一些市政污水在處理后可用于農業灌溉，農業生產過程中農作物可將污水中的部分養分吸收，從而減少污水滲透物中的營養物質含量，降低污水排放后地下水資源的營養化程度，以此保護生態環境[2]。

3.2 有利于緩解水資源使用壓力

水資源是社會發展中的重要能源之一。但在社會發展中，水資源的需求量持續增長，而現階段有限的水資源無法滿足新時期生產、居民生活的根本需求，水資源危機較為嚴重。加強市政水資源的處理、回收利用，可通過循環利用水資源以及凈化處理水資源等方式，緩解水資源使用壓力。具體來說，重復利用處理后的污水可減少各地區污水排放，控制水資源的消耗，有利于提升水資源利用率，將其在生產活動中的作用發揮到極致。比如，在農業生產中，市政污水處理、回收可用于農業灌溉，借此促進污水資源化，逐步緩解用水壓力，解決水資源匱乏導致的水資源危機。

4 市政污水處理工藝的具體應用

4.1 市政污水處理基本流程

根據市政污水處理程度可將市政污水處理廠的工作劃分為不同等級，分別為一級、二級、三級處理。其中，一級污水處理是初步應用物理處理工藝，將市政污水中可能存在的固體污染物、懸浮污染物去除掉；二級污水處理則需要重點去除溶解狀的污染物；三級污水處理則是應用各類污水處理工藝，降解市政污水中的有機物，使其污染物含量符合城市污水排放的相關要求。常用的污水處理工藝有生物濾池工藝、水解酸化AAO工藝、生物脫氧工藝、沉淀法等。具體的工藝流程是將原污水導入泵體內后，結合污水處理工藝，用沉淀池、砂濾器、格柵及其他處理設備對污水進行處理，降解市政污水中的COD、BOD5，待污水內各排放標準符合城市污水排放標準后，再回收利用、二次處理污水殘留的淤泥。

4.2 生物濾池處理工藝

生物濾池處理工藝是市政污水處理的常用方法，屬于污水生物處理技術。應用生物濾池處理市政污水時，可用碎石、礦渣、焦炭作為污水處理中的生物填層，該填層中的微生物會持續生長、繁殖，將生物膜附著在填層上方，并在污水提升泵導入市政污水后，直接降解污水內的有機物、重金屬及其他細菌。

生物濾池處理工藝中，可用的污水處理裝置包括生物處理器、加濕器，加濕器可提前處理市政污水，使污水中的污染物質能有效地被生物填層、污水處理器中的微生物吸附、降解。可降解的污染物包括S、CO2、H2O、NH3、H2S、NO3、SO4等。以某市政污水處理廠為例，在用于生物濾池處理污水后，污水內的NH3、H2S的去除率分別為76.5%、87.8%，符合國家污水排放中的相關標準。

4.3 水解酸化AAO工藝

水解酸化AAO工藝同樣是市政污水處理的常用方法之一。該項工藝往往會從3個階段對市政污水進行處理，分別為好氧階段、缺氧階段、厭氧階段，不同階段中的污水處理進程會有明顯的差異，好氧階段中是基于硝化反應原理，初步將市政污水中的磷質去除。缺氧階段的關鍵是完成市政污水的脫氮工作；厭氧階段則是在市政污水沉淀處理后，將污水中的有機物質分解。以某市政污水處理廠的污水處理項目為例，該市政污水的進、出水質見表1。

表1 某市政污水處理廠的進出水質mg/L

基于水解酸化AAO工藝的市政污水處理方案如下：

1）將原市政污水分別用粗格柵、旋流沉砂池進行處理，處理后將其轉移到AAO生化處理裝置內，深度處理市政污水，處理完畢后用二氧化氯對其進行消毒，消毒后可排放到對應區域；污水處理后的污泥可使用脫水設備脫水處理后運輸至特定位置。

2）水解酸化AAO工藝中所用的粗格柵為回轉式粗格柵，污水處理時的進水泵有3臺、粗格柵2臺，格柵縫隙寬度為15 mm，額定流量1 207 m3/h。

3）市政污水進入沉砂池后，應用氣體式除砂模式去除污水中的砂石。沉砂池直徑、深度分別為3.5 m、6.5 m。AAO生化池共設有2組。厭氧段、缺氧段、好氧段的生化池容積分別為1 618 m3、5 821 m3、9 786 m3，該裝置在運行中污水停留時間約為21 h。

該市政污水項目中，采用水解酸化AAO污水處理工藝在處理污水時，污水內BOD5的去除率為98.1%、COD去除率約為95.1%、SS去除率約為98.7%，總磷去除率約為89.9%，氨氣、氮氣的去除率分別為96.8%、95.7%。

5 市政污水回收利用技術要點

5.1 生物活性炭技術

生物活性炭技術同樣可稱為BAC法，其基本原理是利用活性炭的特質，使其吸引微生物并使其繁殖，微生物繁殖后可在活性炭表層附著生物膜，生物膜則可用于污水內有機物的降解。對于污染程度較為嚴重的市政污水，生物活性炭技術有著非常明顯的處理優勢，可滿足城市污水排放、污水回收再利用的基本要求[3]。

具體來說，生物活性炭技術的污水處理、回收工藝主要包括以下內容：通過生物自然掛膜、沉淀掛膜等方式使活性炭掛膜。其中，沉淀掛膜是用接種液使微生物附著在活性炭表面，然后將適合微生物生長、繁殖的營養物注入接種液內，使其形成生物膜。而生物掛膜則是在水體內的水流量、溫度適宜的情況下，逐步調整水體內的負荷、溫度，讓微生物在生長環境改變后形成生物膜，基本流程如圖1所示。

掛膜完畢后，使用附著生物膜的活性炭處理市政污水，在此過程中，相關人員應關注水體內溶解氧的實際含量，并保證活性炭填料充足，同時借助生物膜分解污水中SS、COD及其他有機污染物。需要注意的是，為確保市政污水處理效果，使其滿足水資源回收、再利用的基本要求，應用活性炭處理技術時，活性炭材料應為3.5 mm的活性炭。

5.2 化學絮凝沉淀技術

化學絮凝沉淀法同樣是市政污水的利用技術之一。市政污水處理中化學絮凝沉淀法可全面地處理市政污水，去除污水內的大腸菌群、病毒，使其能夠再次回用或排放。基于化學絮凝沉淀技術深度處理市政污水時，是利用無機絮凝劑、陰離子處理市政污水，在市政污水內加入由陰離子、無機絮凝劑混合而成的水溶液后，污水中的懸浮膠體、其他分散顆粒則會逐漸沉降、凝聚，并成為絮狀體。

之后，絮狀體的體積會持續增加，同時在重力影響下在污水處理池內沉淀，與水體相互分離。針對不同污染程度的市政污水應采用不同類型的絮凝劑。比如，市政污水中包含葡萄球菌時，絮凝劑則可選用硫酸鋁、三氧化鐵，助凝劑可選擇純氧化硅，二者的聯合應用可有效促進市政污水中各類致病微生物的凝聚、沉降。但在使用硫酸鋁、三氧化鐵等絮凝劑時，還應嚴格控制其投放量。通常情況下，投加量保持在20~40 mg/L的絮凝劑對市政污水內病菌的去除率高達99%；硫酸鋁投放量約為50~120 mg/h時，對致病微生物及其他菌體的去除率分別為97.9%、98.6%。

5.3 臭氧氧化+生物濾池技術

由于市政污水中污染物質較為復雜，部分單一的污水處理工藝、污水回收再利用工藝會具有較強的局限性[4]。比如，對于市政污水中含有PPCPS類污染物時，多數單一的處理工藝無法保證污水處理效果，且無法滿足污水回收的相關標準，對此，相關人員可應用臭氧氧化+生物濾池技術。通過聯合應用生物濾池技術、臭氧氧化技術，市政污水內的有機物可在臭氧的氧化特性作用下，將其分解，隨后經曝氣生物濾池過濾后，有效降低污水渾濁度，去除污水中的SS、CDD。

具體處理方案如下：（1）將市政污水導入催化氧化池內，在各類催化劑的作用下，污水會被臭氧氧化、分解。將處理后的污水轉移到穩定池后，其在靜止后可將臭氧脫除。（2）用曝氣生物濾池處理初步凈化后的污水，將微量氨氮、有機物分解掉。在此過程中，曝氣生物濾池主要用于處理市政污水臭氧氧化降解后的小分子有機物，而催化劑是為增強臭氧氧化能力，促進市政污水的可生化性。（3）采用臭氧氧化+生物濾池技術時，生物濾池內的液體pH應保持在7~9，池內溫度不得超過38℃，污水停留時間約為60 min，氣、水的反洗強度分別為15 L/（m2·s）、2 L/（m2·s）。通過市政污水處理中對該技術的應用可知，進水COD含量≤200 mg/L時，出水時COD≤50 mg/L。

6 結語

綜上所述，為在社會發展中持續提升水資源利用率，改善水環境，相關人員還應加強市政污水的處理與回收利用，靈活選用污水凈化、循環利用工藝，借此降低市政污水中各類污染物質的含量，減少其對生態環境的破壞。但是為夯實市政污水處理基礎，還應在明確污水處理、回收工藝要點的前提下，增加污水處理方面的資金投入，同時積極完善市政污水治理體系，規范污水處理流程，為社會水資源的循環利用創造有利條件。