市政污水处理工艺及其回用利用技术分析

张睿

（安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，合肥 230088）

1 引言

市政污水处理是新时期生态环境建设、城市发展中的重要工作，有利于提升水资源利用率，缓解用水压力，改善水环境，为确保市政污水处理的有效性，还应科学应用各类市政污水处理工艺、回收利用技术。在此背景下，本文就各类污水处理技术展开讨论研究，借此完善市政污水处理体系，保障市政污水处理质量。

2 市政污水处理现状分析

市政污水处理是各大城市治理水环境的核心内容，但在市政污水处理工作中却存在较多的现实性问题。（1）污水处理厂是集中处理市政污水的基础设施，然而部分城市在建设污水处理厂、研发污水处理或回收技术时缺乏资金投入，导致市政污水处理缺乏完善的基础设施和技术。比如，建设处理污水所需的厂区、格栅间、水池、沉淀池及其他污水处理设施时，因资金的投入较少而导致基础设计不健全，继而影响污水处理效果以及污水处理环境，容易引起一系列不可避免的经济损失和人员损失[1]。（2）目前，我国市政污水处理机制尚未成熟，在各类因素影响下，可能会存在直接排放污水至自然河流、污水处理流程不规范等问题，严重损害了生态系统，并且会导致水环境被污染。（3）部分城市在处理市政污水时所用的污水处理工艺过于落后，在去除污水内的磷元素、氮气时无法满足市政污水处理的实际要求，污水处理质量不佳。

3 市政污水处理及回收利用的必要性

3.1 有利于保护水环境

处理并回收利用市政污水，可在污水处理过程中回收可利用的能源；并通过减少有害物质排放的方式，减少污水对自然河流、环境的污染，借此保护水环境。一些市政污水在处理后可用于农业灌溉，农业生产过程中农作物可将污水中的部分养分吸收，从而减少污水渗透物中的营养物质含量，降低污水排放后地下水资源的营养化程度，以此保护生态环境[2]。

3.2 有利于缓解水资源使用压力

水资源是社会发展中的重要能源之一。但在社会发展中，水资源的需求量持续增长，而现阶段有限的水资源无法满足新时期生产、居民生活的根本需求，水资源危机较为严重。加强市政水资源的处理、回收利用，可通过循环利用水资源以及净化处理水资源等方式，缓解水资源使用压力。具体来说，重复利用处理后的污水可减少各地区污水排放，控制水资源的消耗，有利于提升水资源利用率，将其在生产活动中的作用发挥到极致。比如，在农业生产中，市政污水处理、回收可用于农业灌溉，借此促进污水资源化，逐步缓解用水压力，解决水资源匮乏导致的水资源危机。

4 市政污水处理工艺的具体应用

4.1 市政污水处理基本流程

根据市政污水处理程度可将市政污水处理厂的工作划分为不同等级，分别为一级、二级、三级处理。其中，一级污水处理是初步应用物理处理工艺，将市政污水中可能存在的固体污染物、悬浮污染物去除掉；二级污水处理则需要重点去除溶解状的污染物；三级污水处理则是应用各类污水处理工艺，降解市政污水中的有机物，使其污染物含量符合城市污水排放的相关要求。常用的污水处理工艺有生物滤池工艺、水解酸化AAO工艺、生物脱氧工艺、沉淀法等。具体的工艺流程是将原污水导入泵体内后，结合污水处理工艺，用沉淀池、砂滤器、格栅及其他处理设备对污水进行处理，降解市政污水中的COD、BOD5，待污水内各排放标准符合城市污水排放标准后，再回收利用、二次处理污水残留的淤泥。

4.2 生物滤池处理工艺

生物滤池处理工艺是市政污水处理的常用方法，属于污水生物处理技术。应用生物滤池处理市政污水时，可用碎石、矿渣、焦炭作为污水处理中的生物填层，该填层中的微生物会持续生长、繁殖，将生物膜附着在填层上方，并在污水提升泵导入市政污水后，直接降解污水内的有机物、重金属及其他细菌。

生物滤池处理工艺中，可用的污水处理装置包括生物处理器、加湿器，加湿器可提前处理市政污水，使污水中的污染物质能有效地被生物填层、污水处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。以某市政污水处理厂为例，在用于生物滤池处理污水后，污水内的NH3、H2S的去除率分别为76.5%、87.8%，符合国家污水排放中的相关标准。

4.3 水解酸化AAO工艺

水解酸化AAO工艺同样是市政污水处理的常用方法之一。该项工艺往往会从3个阶段对市政污水进行处理，分别为好氧阶段、缺氧阶段、厌氧阶段，不同阶段中的污水处理进程会有明显的差异，好氧阶段中是基于硝化反应原理，初步将市政污水中的磷质去除。缺氧阶段的关键是完成市政污水的脱氮工作；厌氧阶段则是在市政污水沉淀处理后，将污水中的有机物质分解。以某市政污水处理厂的污水处理项目为例，该市政污水的进、出水质见表1。

表1 某市政污水处理厂的进出水质mg/L

基于水解酸化AAO工艺的市政污水处理方案如下：

1）将原市政污水分别用粗格栅、旋流沉砂池进行处理，处理后将其转移到AAO生化处理装置内，深度处理市政污水，处理完毕后用二氧化氯对其进行消毒，消毒后可排放到对应区域；污水处理后的污泥可使用脱水设备脱水处理后运输至特定位置。

2）水解酸化AAO工艺中所用的粗格栅为回转式粗格栅，污水处理时的进水泵有3台、粗格栅2台，格栅缝隙宽度为15 mm，额定流量1 207 m3/h。

3）市政污水进入沉砂池后，应用气体式除砂模式去除污水中的砂石。沉砂池直径、深度分别为3.5 m、6.5 m。AAO生化池共设有2组。厌氧段、缺氧段、好氧段的生化池容积分别为1 618 m3、5 821 m3、9 786 m3，该装置在运行中污水停留时间约为21 h。

该市政污水项目中，采用水解酸化AAO污水处理工艺在处理污水时，污水内BOD5的去除率为98.1%、COD去除率约为95.1%、SS去除率约为98.7%，总磷去除率约为89.9%，氨气、氮气的去除率分别为96.8%、95.7%。

5 市政污水回收利用技术要点

5.1 生物活性炭技术

生物活性炭技术同样可称为BAC法，其基本原理是利用活性炭的特质，使其吸引微生物并使其繁殖，微生物繁殖后可在活性炭表层附着生物膜，生物膜则可用于污水内有机物的降解。对于污染程度较为严重的市政污水，生物活性炭技术有着非常明显的处理优势，可满足城市污水排放、污水回收再利用的基本要求[3]。

具体来说，生物活性炭技术的污水处理、回收工艺主要包括以下内容：通过生物自然挂膜、沉淀挂膜等方式使活性炭挂膜。其中，沉淀挂膜是用接种液使微生物附着在活性炭表面，然后将适合微生物生长、繁殖的营养物注入接种液内，使其形成生物膜。而生物挂膜则是在水体内的水流量、温度适宜的情况下，逐步调整水体内的负荷、温度，让微生物在生长环境改变后形成生物膜，基本流程如图1所示。

挂膜完毕后，使用附着生物膜的活性炭处理市政污水，在此过程中，相关人员应关注水体内溶解氧的实际含量，并保证活性炭填料充足，同时借助生物膜分解污水中SS、COD及其他有机污染物。需要注意的是，为确保市政污水处理效果，使其满足水资源回收、再利用的基本要求，应用活性炭处理技术时，活性炭材料应为3.5 mm的活性炭。

5.2 化学絮凝沉淀技术

化学絮凝沉淀法同样是市政污水的利用技术之一。市政污水处理中化学絮凝沉淀法可全面地处理市政污水，去除污水内的大肠菌群、病毒，使其能够再次回用或排放。基于化学絮凝沉淀技术深度处理市政污水时，是利用无机絮凝剂、阴离子处理市政污水，在市政污水内加入由阴离子、无机絮凝剂混合而成的水溶液后，污水中的悬浮胶体、其他分散颗粒则会逐渐沉降、凝聚，并成为絮状体。

之后，絮状体的体积会持续增加，同时在重力影响下在污水处理池内沉淀，与水体相互分离。针对不同污染程度的市政污水应采用不同类型的絮凝剂。比如，市政污水中包含葡萄球菌时，絮凝剂则可选用硫酸铝、三氧化铁，助凝剂可选择纯氧化硅，二者的联合应用可有效促进市政污水中各类致病微生物的凝聚、沉降。但在使用硫酸铝、三氧化铁等絮凝剂时，还应严格控制其投放量。通常情况下，投加量保持在20~40 mg/L的絮凝剂对市政污水内病菌的去除率高达99%；硫酸铝投放量约为50~120 mg/h时，对致病微生物及其他菌体的去除率分别为97.9%、98.6%。

5.3 臭氧氧化+生物滤池技术

由于市政污水中污染物质较为复杂，部分单一的污水处理工艺、污水回收再利用工艺会具有较强的局限性[4]。比如，对于市政污水中含有PPCPS类污染物时，多数单一的处理工艺无法保证污水处理效果，且无法满足污水回收的相关标准，对此，相关人员可应用臭氧氧化+生物滤池技术。通过联合应用生物滤池技术、臭氧氧化技术，市政污水内的有机物可在臭氧的氧化特性作用下，将其分解，随后经曝气生物滤池过滤后，有效降低污水浑浊度，去除污水中的SS、CDD。

具体处理方案如下：（1）将市政污水导入催化氧化池内，在各类催化剂的作用下，污水会被臭氧氧化、分解。将处理后的污水转移到稳定池后，其在静止后可将臭氧脱除。（2）用曝气生物滤池处理初步净化后的污水，将微量氨氮、有机物分解掉。在此过程中，曝气生物滤池主要用于处理市政污水臭氧氧化降解后的小分子有机物，而催化剂是为增强臭氧氧化能力，促进市政污水的可生化性。（3）采用臭氧氧化+生物滤池技术时，生物滤池内的液体pH应保持在7~9，池内温度不得超过38℃，污水停留时间约为60 min，气、水的反洗强度分别为15 L/（m2·s）、2 L/（m2·s）。通过市政污水处理中对该技术的应用可知，进水COD含量≤200 mg/L时，出水时COD≤50 mg/L。

6 结语

综上所述，为在社会发展中持续提升水资源利用率，改善水环境，相关人员还应加强市政污水的处理与回收利用，灵活选用污水净化、循环利用工艺，借此降低市政污水中各类污染物质的含量，减少其对生态环境的破坏。但是为夯实市政污水处理基础，还应在明确污水处理、回收工艺要点的前提下，增加污水处理方面的资金投入，同时积极完善市政污水治理体系，规范污水处理流程，为社会水资源的循环利用创造有利条件。