浅谈市政污水厂处理工艺及设计

浅谈市政污水厂处理工艺及设计
发布时间：2021-06-11T08:51:14.040Z 来源：《基层建设》2021年第5期作者：李伟光
[导读] 摘要：为了适应社会的可持续发展战略，科学合理地开发市政污水处理工艺是当前市政的主要工作任务。

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摘要：为了适应社会的可持续发展战略，科学合理地开发市政污水处理工艺是当前市政的主要工作任务。

合理得当的市政污水处理工艺，有利于减少经济投入和避免水资源的污染，同时也能进一步提高城市的水环境质量。

本文笔者通过实践经验，对市政污水处理厂的相关处理工艺进行探讨。

关键词：市政污水；工艺设计；污泥处理
引言
市政污水处理厂的建设被政府和社会视为预防和控制城市环境污染的最重要措施之一。

近年来，各政府不断加大了对城市污水处理基础设施的投资，在全国不同地区建设了一系列市政污水处理厂。

同时，一些企业因环境保护向市场的转变也逐步投资建设商业污水处理厂，这些商业污水处理厂的投入大大地提高城市污水处理能力，在改善城市水环境质量方面发挥着重要作用。

一、我国污水厂现状
随着全国各地污水处理厂的建立，市政污水处理厂的污泥产量大幅增加,污泥的处理技术也不断成熟发展。

为规范管理，主管部门还逐年加强对城市污水处理厂运行情况的监督。

然而,污泥处理处置却没有成为监管的重点,从而导致大多城市污水处理厂呈现污水、污泥管理脱节的现象。

污水、污泥处理系统是两个紧密相连的系统，如何协调管理污水、污泥处理系统也是解决城市水污染问题的一个重要处理环节。

目前,大部分科研单位针对污泥处置管理的相关研究仅将污泥处置管理作为一个独立的研究对象,缺乏污泥处置管理和污水处理厂运营状况的相关性研究。

二、污水处理工艺
2.1按污水处理程度分类
按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。

一级处理主要去除污水中的大部分悬浮固体物（塑料袋、树枝等）及部分悬浮态的污染物（油膜、油脂等）。

经一级处理的污水其生物需氧量一般可去除约30%，无法达不到排放标准。

一级处理属于二级处理的预处理，也是污水进入二级处理的必要环节，以保证后续处理工艺的正常运行。

一级处理方法主要有粗格栅、调节池、平流沉砂池、细格栅等物理方法。

二级处理主要去除污水中的胶体和有机溶解污染物（TN、BOD、COD等），其去除率可达90%以上，基本可满足排放标准。

二级处理方法主要有AAO、AO、CASS、SBR、氧化沟等。

三级处理又称深度处理，可进一步处理含氮、磷和难以生物降解有机物、病原体等。

三级处理方法主要有纤维转盘滤池、离子交换法、活性炭吸附法和电渗分析法等。

2.2按污水作用原理分类
按作用原理划分，可分物理法、化学法、物理化学法、生物法。

目前，市政污水处理的主要处理工艺是“物理法+生物法+物理化学法”相结合。

生物法主要是利用微生物的代谢作用，将废水中的有机污染物和无机微生物营养物转化为稳定、无害的物质。

常见的生物法：生物膜法（生物流化床、生物接触氧化池、生物滤池、生物转盘等）和活性污泥法（AAO、AO、SBR、氧化沟等）。

2.3市政污水处理工艺流程
市政污水处理厂的主要处理工艺流程：污水经市政管网系统收集，利用格栅渠去除污水中较大尺寸的漂浮物及大颗粒固体后自流进入调节池。

污水在调节池中均匀水质水量，然后在调节池中设置污水提升泵，利用提升泵将污水提升至沉砂池，污水携带的泥砂通过重力作用，在沉砂池集砂斗中自然沉降。

经沉砂处理后，污水中的大颗粒物泥砂基本去除，可保护设备、管道、阀门等设施免受磨损和阻塞，保障后续处理设备的正常运行。

以上均为一级处理，后续污水进入二级处理（生物处理工艺），如AAO池、AO池、曝气池、氧化沟等。

二级处理出水进入二次沉淀池，其出水经过消毒（紫外线消毒等）排放或进入三级处理系统处理后消毒排放。

二次沉淀池产生的污泥一部分回流生物处理工艺；一部分进入污泥浓缩池，通过污泥泵压力输送至污泥脱水系统，经高压板框脱水机（板框压滤机等脱水装置）脱水处理后的泥饼装袋，再外运交由有资质的单位进行最终处置，并满足环保部门要求。

2.4常用污水处理工艺
2.4.1 AO工艺
AO工艺除能降解有机污染物外，还具有一定的脱氮除磷功能，是改进的活性污泥法。

AO工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，A段DO(溶解氧)不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。

在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，提高污水的可生化性，提高氧的效率；在缺氧段异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化（有机链上的N或氨基酸中的氨基）游离出氨（NH3、NH4+），在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N（NH4+）氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮N2，完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。

AO工艺运行过程控制不产生污泥膨胀和流失，其对有机物的降解率是较高的（90～95%），缺点是脱氮除磷效果相对较差。

如果原污水含磷浓度<3mg/L，则选用AO工艺是合适的，
2.4.2 AAO工艺
AAO工艺即厌氧/缺氧/好氧活性污泥法。

其构造是在AO工艺的厌氧区之后、好氧区之前增设一个缺氧区，在厌氧区实现磷的释放，在好氧区具有硝化功能，并实现磷吸收，并使好氧区中的混合液回流至缺氧区进行反硝化，使之脱氮。

污水在流经三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有机物、氮和磷得到去除，达到同时进行生物除磷和生物除氮的目的。

其流程见下图。

AAO工艺可同步除磷脱氮机制由两部分组成：一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下（DO<0.3mg/L），释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。

二是脱氮，缺氧段要控制DO<0.5mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD5作为氢供给体（有机碳源），将硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。

在系统上，该工艺是最简单的除磷脱氮工艺，在厌氧、缺氧、好氧交替运行的条件下，可抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀，使得SVI值一般小于100，有利于泥水分离，在厌氧和缺氧段内只设搅拌机。

由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，脱氮除磷效果好。

目前，AAO法在国内外广泛使用，运行良好。

2.4.3 氧化沟工艺
氧化沟是一种改良的活性污泥法，一般不需要初沉池，并通常采用延时曝气，把连续环式反应器作为生化反应器，混合液在其中连续循环流动。

氧化沟的流态从整体上是完全混合的，但在局部因其流速较大又具有推流特性，可使经过曝气的污水，在流到出水堰的过程中会形成良好的混合液生物絮凝体，可提高二沉池内污泥的沉降速度及澄清效果。

因氧化沟工艺具备构造简单、操作管理简便、出水水质好、处理效率稳定等特点。

因此，氧化沟在一定条件下受到了环境工作者的青睐。

目前常用的氧化沟工艺主要有Orbal氧化沟、DE型氧化沟、Carrousel氧化沟、三沟式（T型）氧化沟。

2.4.4 SBR及其改进工艺
SBR工艺是序批式活性污泥法的简称，其一般分进水、曝气、沉淀、排水、闲置五个程序。

在同一容器中进水时形成厌氧（此时不曝气）、缺氧，而后停止进水，开始曝气充氧，完成脱氮除磷过程，并在同一容器中沉淀，滗水器出水，完成一个程序。

此过程不需要回流污泥，也无专门的厌氧、缺氧、好氧分区，而是在同一容器中，分时段实行搅拌、曝气、沉淀，形成厌氧、缺氧、好氧过程。

该工艺优点是占地小、运行效果稳定、耐冲击负荷、净化效果好等优点。

缺点是需间歇周期运行，自控要求高；变水位运行，电耗增大；脱氮除磷效果不佳等。

SBR改进工艺主要有CASS工艺、MSBR工艺、ICEAS工艺等。

三、污水消毒工艺
污水中含大量的病毒、细菌及寄生虫等，因此必须对污水处理厂的出水采取消毒措施。

消毒方法主要包括液氯、O3法、ClO2法、次氯酸钠法、UV消毒法、漂粉精法及氯片法等。

因加氯消毒时，氯易与污水中的有机污染物反应生成卤代烷等有害致癌物，造成下游市政给水管网的污染，从而影响人类健康，同时还会破坏水体的生态环境。

因此，从经济效益及环境保护方面考虑，不建议对污水处理厂的出水采用加氯消毒。

目前，UV消毒法已广泛应用于实践工程当中，并取得良好的效果。

四、污泥处置工艺
污水的大部分污染物在处理过程中被转化成污泥，导致污泥具有不稳定、含水率高、有恶臭、易腐败、含致病菌和寄生虫等特点。

因此，污泥不妥善处理和处置，易造成严重的二次污染。

所以，必须对污泥及时进行处理和处置。

污泥处理的常规工艺有以下几种：1）焚烧处置；2）堆肥，可分为好氧静态堆肥、好氧动态堆肥及料仓堆肥；3）深海处理；4）卫生填埋；5）干化填埋等。

由于污泥焚烧投资高、运行费用高，且易产生二恶英等有害物质，国内极少采用。

污泥含有促进植物和农作物生长的氮、磷、钾等营养元素，有机物分解产生的微生物，可改良土壤，避免板结。

所以，在国内外污泥农田利用处置被广泛采用。

污泥处理及处置的目的是：分解有机物，使污泥稳定化；杀死致病菌和寄生虫卵，使其达到无害化；降低水分，减少污泥体积，便于运输和处置；尽量避免磷的释放，以免增加污水处理工艺的负担；利用污泥中的资源，避免造成二次污染。

五、结束语
市政污水厂的整体设计是一个错综复杂的系统性设计工程，涉及众多不同专业的技术问题，其完美设计需要靠一个专业的技术团队相互配合才能完成。

市政污水厂的建设需投资方一次性投资，且常年运营费较高。

因此，设计人员除考虑必要的工艺优化选择问题外，还需考虑设备运营管理、施工安装、占地、设备损耗等诸多问题，尽可能科学合理的设计。

总之，作为一名设计人员，我们需要认真的研究每个环节，多深入现场考察学习，不断总结经验，多关注前沿技术，使我们的设计成果更加趋于完美。

参考文献：
[1]吕东涛.浅谈市政污水处理工艺及其回收利用技术[J].应用能源技术,2020(10):11-13.
[2]李建.市政污水处理工艺设计研究[J].科技论文与案例交流，2015(6):31.。