城市污水處理廠工藝選擇及關鍵技術問題探討

楊華

（江西省中贛投勘察設計有限公司，南昌 330029）

1 引言

城市污水的處理質量直接影響群眾生活， 也關系著國家生態環境建設。 隨著我國部分城市污水處理廠的數量和規模不斷提升， 在實際運行中很多污水處理廠很難對處理效果進行嚴格把控，同時工藝選擇問題也會對后續工作造成影響。 本文提出的新型污水處理方式相較于傳統方式可提高污水處理效率，更大程度地保護水環境。

2 城市污水處理廠工藝選擇原則

城市污水處理是一項系統工程，需考慮管渠改造、污水收集、處理、消毒、排放等問題，同時還應考慮上游、下游水體的環境自凈能力。 總體上看，我國污水處理相較于其他發達國家仍存在一定差距，很多污水處理廠在工藝選擇中存在短板，影響了處理質量與處理效率， 同時污水處理廠的環境條件也是確定處理工藝的重要因素，如在大型城市或人口密集地區，環境質量要求較高，應選用衛生條件較好，處理性較強、速率較高、耗能較少的工藝方式，但同時也應考慮成本，以及該區域水廠的管理水平，另外，在當前各類技術選擇中，也應根據當前地區的處理目標及企業實際情況進行挑選， 不應盲目選擇國外技術，如德國極力推廣的AB 法、生物脫氮除磷法等，為此，在工藝選擇中應遵循以下原則。

1）滿足污水處理工程的實際運作需求，且應對污水處理質量進行把控，滿足現代城市的環境需求及群眾居住需求。

2）在工藝選擇時應考慮投入成本、運行成本、后期維護及占地空間等方面，提升工藝的經濟性、合理性、可行性。

3）應遵循因地制宜原則，根據污水狀況進行選擇，確保工藝的穩定性與適用性。

4）選擇工藝時還應考慮到工藝使用中的管理水平，如大型污水廠規模較大，影響較大，設施較多，受到更多重視，通常具備較高的管理水平，可選擇一些工藝流程較為復雜的方式，在后續使用中能夠發揮出實際效用， 而小型污水處理廠則規模小，影響小，在管理方面不如大型污水處理廠，因此，若選用過于復雜的工藝則難以確保后續管理條件， 在維護及檢修等過程中容易顯露疲態，反而不相稱。

3 城市污水處理廠初步處理工藝關鍵技術

3.1 底曝氧化溝技術

底曝氧化溝技術是城市污水處理中氧化渠的變形， 每組底曝氧化溝內都設有厭氧池、缺氧池與回流系統，可保證污泥在回流過程中充分釋放污染物質，并與污水相互接觸，在厭氧區出現反硝化反應，在缺乏游離氧的情況下，反硝化菌可將硝態氮轉化為氮氣，起到改善水質、去除總氮的效果。 這種技術在應用中可對曝氣與攪動裝置進行定向控制， 讓被攪動的混合液循環流動，降低氧化溝內的沖擊負荷，同時具有較強的去污性，出水水質較為穩定，既可以實現設備的自動化運行，還可以調整氧化溝內厭氧區、缺氧區等方面的運行狀態，實現節約曝氣動力消耗的目的[1]。

3.2 奧貝爾氧化溝技術

奧貝爾氧化溝技術是一種較為傳統的處理技術， 這種方式最先由南非國家研究所提出， 時至今日也是很多地區都在運用的污水處理技術，其工藝流程如圖1 所示。

圖1 奧貝爾氧化溝工藝流程

奧貝爾氧化溝呈橢圓形，設有2 條或3 條同心曝氣管道，在污水被吸入進水口后，可流入同心曝氣管道，每條管道都是一個完全反應的混合池，其中的混合物質可與曝氣相互融合，且污水會在每條管道中進行循環，并向下個管道排放，因此，在運行過程中該方式較為簡單， 可通過循環作用實現水質的初步處理。 這種氧化溝的污水混合效率較高，污水可自行進行有氧與無氧條件的轉換， 一般管道內的混合液流量應是污水總量的10 倍，以確保混合充足，進而提高氧的吸收效率與傳遞效率，一定程度上節約供氧量。

3.3 技術選擇

污水二級處理中，相較于廣泛使用的奧貝爾氧化溝技術，底曝氧化溝技術采用了一種高充氧效率的底曝機，因此，擁有更小的占地面積，且底曝氧化溝中污水在混合作用下，一天內可循環上百或上千次， 可大幅度降低污水濃度， 管理較為簡單，控制箱也設置在平臺上，較易維護，而奧貝爾氧化溝的污水流動需要依靠推流式， 循環次數不及底曝氧化溝技術，且還需要安裝其他曝氣設備，在維護方面較為復雜，特別是由于需要依靠水流推流作用，因此，在冬季等寒冷環境下，在處理效率上與底曝氧化溝有較大的差距，為此可選用底曝氧化溝技術，提升污水處理效率，縮減廠區占地面積，強化污水處理效果[2]。

4 城市污水處理廠深度處理工藝關鍵技術

4.1 纖維轉盤濾池技術

纖維轉盤濾池是現階段污水處理中的一項新興技術，中間的過濾轉盤及有機纖維濾布為其主要處理設備， 其毛絨表面可通過聚酯纖維作為支撐體， 浸潤后會形成3~5 mm 濾布介質，孔徑僅10 μm，能有效進行過濾，降低反沖洗流量與水頭損失，同時還可以去除污水內的懸浮雜質，經過這種深度處理的污水能夠達到GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A 排放標準。 在實際應用中，污水通過重力流入過濾池，濾布將污水進行過濾與清洗，隨著濾布上污泥的聚集，濾布的過濾阻力增加，濾池的水位升高，轉盤會以0.5 r/min或1 r/min 的速度旋轉，析出濾布上聚集的污泥顆粒，同時會啟動2 臺以上的反沖洗泵與4 組以上的過濾轉盤反沖洗，且反沖洗水量相較于總體水量不足1%，沖洗時間為1~2 min，既可以確保維護便利性，又可以確保節能性，還擁有很高的處理質量。 纖維轉盤濾池工藝流程如圖2 所示。

圖2 纖維轉盤濾池工藝流程

4.2 混合池技術

混合池是當前污水處理常用的裝置， 其中包括機械混合池、折板反應池、斜管沉淀池與過濾池（見圖3）。運用中需向污水中加入混凝劑，并通過機械攪拌及折板的相互攪動，提升內部顆粒碰撞的機會，達到高速絮凝效果。 再將絮凝后的污水通入過濾池內， 這種采用質地勻稱的砂濾料擁有較強的截污性以及較高的過濾速度，可確保出水水質穩定，同時這種設備經過較長時間的反沖洗后，沖洗效果較高，進出水也不會受到其他因素影響，工作人員還可自行操作過濾池水位調節閥，調整過濾效果，同時由于沉淀效率較高，池體積小，占地面積小，出水水質較為穩定，在與機械排泥機配合使用時，可發揮出更大的效果，同時通過V 形濾池的運用，可配合內部額的出水設置堰板，均勻各個池出水情況，不受其他池的影響，達到恒定過濾的目的，這也是當前常用的污水深度處理裝置。

圖3 混合池工藝流程

4.3 技術選擇

混合池技術與纖維轉盤濾池技術皆可滿足水源的過濾需求，在出水穩定程度方面二者區別不大。 在實踐中，纖維轉盤濾池技術處理工藝較先進，可以保持連續性運行，能自動化控制，因此，運行管理方面較簡便，還擁有投資成本較低的優勢，且由于設備轉動較慢（0.5 r/min 或1 r/min），其設備的維護量較小；混合池作為傳統技術，雖擁有成熟的管理經驗，但運行管理較復雜，內部不同類型池較多，運行費用較高，雖然池子均為鋼混結構，維護量較低，但折舊費也較低，同時占地空間較大。經對比，可選用纖維轉盤濾池技術提升污水處理廠的效益。

5 城市污水處理廠消毒工藝關鍵技術

5.1 加氯法

消毒工藝可將經過深層次處理的污水進行進一步殺菌，有效降低內部有害物質。 加氯法是一項主要的殺菌技術，可向污水中加入液氯或含氯化合物等進行殺菌， 加入液氯時一般需要預留30 min 的內部反應時間，同時還需準備較大的反應池，但氯氣本身有劇毒，實際應用中存在一定的風險，故應單獨建立液氯存儲間，避免與工作人員直接接觸。 運用含氯化合物可降低毒害風險性， 同時對環境的影響較小。 加入次氯酸鈉、二氧化氯、漂白劑等進行消毒的方式投入成本較高，故可加入氧化劑， 將氧化劑與含氯化合物相結合， 二者可按1∶0.5的比例進行配置。 加入臭氧的方式危險性較小，對環境無害，可被應用于游泳池或飲用水的消毒過程中。

5.2 紫外線消毒法

紫外線消毒法是當前眾多發達國家運用的方式， 即通過紫外線對水中微生物進行滅殺，微生物的DNA 在吸收一定的紫外線后，其結合鍵會斷裂，導致細胞失活且不會繁殖，大幅減少細菌數量，達到殺菌目的。 一般可運用254 nm 波長的紫外線，在處理水量較大時可運用高壓水銀弧燈進行，提升處理效果，相較于加氯法或氯氧混合法等方式，其在各方面皆擁有極大的優勢，在北美國家已有超過1 000 多套紫外線消毒裝置進行污水處理[3]。

5.3 技術選擇

污水的消毒處理是一項重要工序，也與人民群眾的生活關系密切。 在技術選擇中應科學合理，相較于加氯法，紫外線法在占地面積、處理時間、處理能力、處理質量等方面都有極大的優勢，且加氯處理法還伴隨一定的風險性，例如，會對周邊環境造成二次污染。 但紫外線消毒法的成本投入巨大，設備的使用費用與維修費用極高，燈管壽命較短，同時消毒效果易受水質影響。 綜合考慮運行成本及消毒效果等，可選用氯氧混合法進行水源消毒，既可確保水源質量，又可確保一定的經濟性。

6 結語

總而言之， 通過對我國當前城市污水處理廠的技術選擇及關鍵技術問題進行分析，并在設備使用性能、使用難度、使用經濟性及適用性等方面進行比對后，可運用底曝氧化溝、纖維轉盤濾池結合加氯法的污水處理方法，在污水二級處理、深度處理及消毒等方面進行運用， 取代傳統的奧貝爾氧化溝技術與混合池等技術。 在工藝選擇中，工作人員應遵循因地制宜原則，綜合考慮工藝成熟度、運行管理經驗及運行成本、廠區占地等因素，合理把控技術應用，確保收集到的污水得到妥善處理，達標排放，以促進城市污水處理工作持續健康發展，為當地水環境保護提供積極可靠的技術選擇。