基于污水回用的消防水源處理技術研究

摘要：

為了緩解水資源緊張局面并滿足消防用水需求，本文分析了現有污水回用消防水源處理技術，涵蓋預處理、生物處理及深度處理技術等方面，同時剖析了其面臨的水質復雜多變、處理技術不足、微生物安全風險以及成本與效益平衡等挑戰。這些問題制約著污水回用消防水源處理技術的高效應用。因此，應采取強化水質監測、加強技術研發、定期維護設施及選用高效節能工藝等相應措施來進行應對。

關鍵詞：污水回用；消防水源；處理技術

引言

在全球水資源日益匱乏的大背景下，合理開發利用水資源成為當務之急。消防用水作為公共安全領域的重要用水需求，其水源保障面臨著新的挑戰。一方面，傳統消防水源獲取途徑在部分地區面臨壓力；另一方面，大量污水未經有效回用而直接排放，造成水資源浪費。本文旨在深入剖析現有污水回用消防水源處理技術，探究其面臨的挑戰，并提出切實可行的改進建議，為該領域技術發展提供有益參考。

一、現有污水回用消防水源處理技術

（一）預處理技術

預處理是污水回用消防水源處理流程中的首要環節，其主要目的在于去除污水中較大的懸浮物、顆粒雜質以及部分油脂等，為后續處理工藝奠定良好基礎。常見的預處理技術包括格柵、沉砂池、調節池以及初沉池等。格柵能夠有效攔截污水中體積較大的漂浮物，如樹枝、塑料垃圾等，防止其進入后續處理單元對設備造成損壞或堵塞管道，保障整個處理系統的穩定運行。沉砂池通過重力沉降作用，使污水中的砂粒等無機顆粒沉淀至池底，避免其在后續生物處理過程中磨損設備或影響微生物活性。調節池的設置可對污水的水量和水質進行調節，均衡不同時段流入污水的水質差異，減少沖擊負荷對處理系統的影響，確保處理過程的連續性和穩定性[1]。初沉池利用沉淀原理，進一步去除污水中的懸浮固體，降低后續生物處理的負荷。在消防水源處理中，經過預處理后的污水水質初步穩定，減少了大顆粒雜質對消防管道、噴頭等設施的堵塞風險，提高了消防系統在應急使用時的可靠性和安全性。

（二）生物處理技術

生物處理技術是基于微生物的代謝作用對污水中的有機污染物進行分解和轉化的關鍵工藝。在污水回用消防水源處理中，活性污泥法是一種廣泛應用的生物處理技術。該方法通過向污水中注入含有大量微生物的活性污泥，使微生物在有氧條件下與污水中的有機物充分接觸并進行代謝分解。微生物將有機污染物作為營養源，經過一系列復雜的生化反應，將其轉化為二氧化碳、水以及新的微生物等無害或低害物質。其優勢在于對有機污染物具有較高的去除效率，能夠有效降低污水中的生化需氧量（BOD）和化學需氧量（COD）。另一種常見的生物處理技術是生物膜法，微生物附著生長在特定載體表面形成生物膜，污水流經生物膜時，污染物被膜內微生物分解。生物膜法具有較強的抗沖擊能力，對水質和水量的波動適應性較好，無須大量回流污泥，運行管理相對簡便。在消防水源處理方面，生物膜法能夠穩定地去除污水中的有機物，減少污水的富營養化程度，減少對消防水源儲存設施和使用設備的腐蝕風險，保障消防水源在長期儲存和使用過程中的水質穩定性。

（三）深度處理技術

深度處理技術是在預處理和生物處理基礎上，進一步去除污水中殘余的難降解有機物、微量污染物、氮磷營養物以及微生物等，以滿足消防水源的高標準水質要求。超濾和反滲透等膜分離技術在深度處理中占據重要地位。超濾膜的孔徑一般在0001微米—01微米之間，能夠有效截留大分子有機物、膠體、細菌等物質，其分離過程主要依靠膜的篩分作用[2]。在消防水源處理中，超濾可去除污水中可能存在的微生物及其代謝產物，防止微生物在消防管道內滋生繁殖，避免對消防系統造成生物腐蝕和堵塞。反滲透技術利用半透膜的原理，在壓力驅動下，使水通過半透膜，而鹽分等雜質被截留，能夠有效去除溶解性鹽類、重金屬離子等微量污染物，對提高消防水源的水質純度具有顯著作用。此外，活性炭吸附也是常用的深度處理方法之一。活性炭具有發達的孔隙結構和巨大的表面積，能夠吸附污水中的有機污染物、余氯等物質，進一步改善水質和色度。在消防水源處理中，活性炭吸附可去除生物處理后殘留的微量有機有害物質，保障消防水源的化學安全性，確保在火災撲救等關鍵時刻，消防水源不會因水質問題對消防設備和人員造成不良影響。

二、消防水源污水回用處理面臨的挑戰

（一）水質復雜多變的挑戰

消防水源污水的來源極為廣泛，涵蓋生活污水、工業廢水以及雨水徑流等多種類型。不同來源的污水水質差異顯著，生活污水中含有大量的有機物、氮磷營養物以及各類微生物，其水質受居民生活習慣、季節變化等因素影響。例如，在夏季，居民用水量增加且洗滌劑使用頻繁，導致污水中的有機物和洗滌劑成分增多。工業廢水因不同行業的生產工藝而含有各種特定的污染物，如化工行業廢水中可能含有重金屬離子、難降解有機化合物等，這些污染物的濃度和種類波動較大，取決于工廠的生產周期和生產規模。雨水徑流在流經不同區域時，會攜帶地表的污染物，如道路上的油污、垃圾中的溶解性物質以及土壤中的泥沙等進入污水系統。這種復雜多變的水質狀況給消防水源污水回用處理帶來了巨大挑戰。

（二）處理技術方面的挑戰

當前現有的污水回用處理技術在應對消防水源的特殊要求時存在諸多局限性。一方面，常規的處理技術對于某些新型污染物的去除能力不足。隨著工業的發展和化學合成技術的進步，大量新型有機污染物如內分泌干擾物、抗生素等不斷進入污水系統，而傳統的生物處理技術和部分深度處理技術難以對這些污染物進行有效降解和去除。另一方面，消防水源對水質的要求在可靠性和穩定性方面更為嚴格。消防用水需要在任何時候都能迅速且穩定地供應，這要求處理技術具備高度的抗沖擊能力和快速恢復能力。

（三）微生物安全風險挑戰

消防水源污水中存在著種類繁多的微生物，其中包含大量的致病微生物，如大腸桿菌、沙門氏菌、病毒等，這些微生物構成了嚴重的安全風險。在污水回用處理過程中，如果不能有效控制微生物的數量和種類，當處理后的消防水源被儲存或用于消防系統時，微生物可能在消防管道、水箱等設施內滋生繁殖。消防管道通常在非火災時期處于靜止狀態，為微生物提供了適宜的附著和生長環境。微生物的大量繁殖會導致管道堵塞，影響消防水的正常輸送，降低消防系統的可靠性。微生物及其代謝產物可能腐蝕消防管道和設備，縮短其使用壽命，增加維護成本。更為嚴重的是，當消防員接觸含有致病微生物的消防水源時，可能引發各種疾病，危害消防員的身體健康，影響消防救援工作的正常開展。目前的消毒技術雖然能夠在一定程度上殺死微生物，但存在消毒副產物風險，如氯化消毒可能產生三鹵甲烷等有害物質，部分微生物可能對消毒劑產生抗性，難以被徹底消滅，這進一步增加了微生物安全風險控制難度。

（四）成本與效益平衡挑戰

在消防水源污水回用處理過程中，成本因素貫穿于各個環節，實現成本與效益的平衡面臨重重困難。設備投資成本是首要考慮的方面，建設一套完整的污水回用處理設施，包括預處理設備、生物處理反應器、深度處理裝置以及相關的配套設備等，需要大量的資金投入。運行維護成本也不容忽視。處理過程中的能源消耗，如曝氣設備、水泵等的電力消耗以及化學藥劑的使用，在長期運行過程中是一筆不小的開支。此外，處理過程中產生的污泥處置也需要額外的成本。然而，消防水源污水回用的效益主要體現在水資源節約和社會效益方面，其經濟效益相對不明顯。

三、提高消防水源污水回用效果的建議

（一）加強水質監測分析，優化預處理工藝

消防部門在提升消防水源污水回用效果方面，應著重加強水質監測分析并優化預處理工藝。首先，建立完善的水質監測網絡與制度，在污水產生源頭、預處理各環節以及處理后出水處設置多個監測點，將先進的在線監測設備與實驗室分析手段相結合，實時、精準地掌握水質各項指標變化情況，包括懸浮物、有機物、氮磷含量等。依據監測數據，深入分析水質波動規律與特征，為后續工藝調整提供科學依據[3]。其次，基于監測結果優化預處理工藝參數，針對不同季節、不同區域來源的污水特性，靈活調整格柵間隙、沉砂池流速、調節池停留時間等參數，確保預處理環節對污水中各類雜質與污染物的去除效果最大化。最后，加強與環保部門、科研機構的合作交流，共享水質監測數據與處理經驗，及時引進先進的預處理技術與設備，如新型高效格柵除污機、智能沉砂設備等，不斷提升預處理工藝的適應性與高效性。

（二）加大技術研發投入，創新污水回用處理技術

消防部門為提高消防水源污水回用成效，需加大技術研發投入并積極創新污水回用處理技術。首先，設立專項科研基金，鼓勵內部技術人員開展相關研究工作，并與高校、科研院所等外部科研力量建立長期合作關系，共同攻克消防水源污水回用處理中的技術難題。針對污水中難降解有機污染物的去除，聯合研發新型生物處理技術或強化現有生物處理工藝的效能[4]。其次，積極參與國內外相關技術研討會與學術交流活動，及時了解行業前沿技術動態與發展趨勢，將先進技術理念引入消防水源污水回用處理領域。關注新型膜材料研發、高效微生物菌劑開發等熱點研究方向，探索其在消防水源處理中的應用可能性。最后，建立技術研發成果轉化與推廣機制，將實驗室研發成果快速轉化為實際應用技術與設備，在消防水源污水回用處理項目中進行試點應用，并根據應用效果進行優化改進。

（三）定期維護相關設施，減少微生物滋生

消防部門在促進消防水源污水回用效果提升過程中，務必重視定期維護相關設施以減少微生物滋生。首先，制定詳細、科學的設施維護計劃，明確規定對污水回用處理設施各個組成部分的維護周期、維護內容與維護標準。對于生物處理單元中的曝氣設備、生物反應池等，定期檢查設備運行狀況，確保曝氣均勻、生物膜正常生長與更新；對于管道系統，定期進行沖洗與消毒，清除管壁上附著的微生物與污垢[5]。其次，加強維護人員的專業培訓，提高其對微生物危害的認識以及設施維護技能水平，使其熟練掌握各類維護工具與消毒藥劑的使用方法。例如，培訓維護人員正確操作紫外線消毒設備、合理配置化學消毒劑濃度等，確保消毒滅菌效果。最后，建立設施維護檔案，詳細記錄每次維護的時間、內容、發現的問題及處理措施，以便對設施運行狀況進行跟蹤分析，及時發現潛在故障隱患并提前采取預防措施。

（四）采用高效節能處理設備或工藝，提高經濟效益

消防部門為改善消防水源污水回用效果并提升經濟效益，應積極采用高效節能處理設備或工藝。首先，在設備采購環節，充分調研市場上各類污水回用處理設備的性能、能耗及價格等因素，優先選擇具有高效處理能力且能耗較低的設備。例如，選用新型節能型水泵，其采用先進的變頻調速技術，可根據實際處理水量自動調整轉速，降低電力消耗；選用高效曝氣設備，如微孔曝氣盤，能提高氧氣傳遞效率，減少曝氣能耗。其次，對現有處理工藝進行評估與優化，引入節能型工藝技術。例如，采用厭氧-好氧組合工藝處理污水，利用厭氧階段微生物的代謝特性，減少好氧階段的能耗與污泥產量；推廣短流程處理工藝，簡化處理流程，降低處理過程中的能量損耗與設備投資。最后，加強對處理過程中的能源管理，安裝能源計量設備，實時監測能源消耗情況，通過數據分析找出能源消耗高的環節并進行針對性改進。

結語

污水回用作為解決水資源緊張問題的有效手段，在消防水源領域具有廣泛的應用前景。通過優化處理技術、解決技術瓶頸和提高水質安全性，可以大大提升污水回用的效果，為建設節水型社會提供有力支持。未來，隨著技術的不斷進步和創新，污水回用消防水源的應用將更加廣泛且高效。

參考文獻

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[3]吳帆，焦玲玲，馮靜慧.既有建筑消防水源及供水設施改造之設計難點及改進對策[J].建筑科技，2023，7（02）：26-28.

[4]劉成國，藍炳昌，歐陽清祥，等.論加強消防水源建設對滅火救援實戰的重要性[J].城市建筑，2020，17（18）：36-37.

[5]李蒙警.消防水源的優化建設路徑探索[J].消防界（電子版），2022，8（15）：118-119.