市政污水厂工艺优化运行管理（五十六）

市政污水厂工艺优化运行管理（五十六）

随着我们国家环保要求的不断提高，各地区的污水处理行业已从过去追求“量”的阶段，全面转向关注“质”和“效”的新时代。全国范围内越来越多的污水处理厂开始执行更为严格的提标改造，出水标准从传统的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准，逐步升级至一级A标准，甚至在一些水资源敏感区域，已经开始实施地方标准，如准地表水的V、IV类标准，以强化对有机污染物和营养物质和回用水水质的控制。这一趋势直接对现有的二级处理工艺提出了更高要求，并使得深度处理单元成为确保达标排放、保障水环境安全的核心环节。因此，在现阶段的污水厂深度处理单元的运行效率将直接决定最终出水的达标率、运营成本和最终的环境效益。 

污水处理厂的深度处理单元是指通过污水厂生化处理流程后的污水在进一步进行处理的工艺阶段，深度处理单元的主要目标是进一步去除二级出水中残余的污染物，主要包括：

1、悬浮物（SS）：通过过滤或沉淀去除二沉池出水中的微小颗粒。

2、有机物（COD、BOD）：通过高级氧化或吸附进一步降解。

3、氮磷营养物：通过深度脱氮除磷工艺降低总氮（TN）和总磷（TP）。

4、新兴污染物：如药物残留、微塑料等，通过高级氧化或膜技术去除。

5、病原体：通过消毒（如紫外线或臭氧）杀灭细菌和病毒。

通过污水厂的二级生化处理后，上述这些指标的浓度都已经降到了较低的数值，并且很多指标通过微生物的作用已经很难去除，因此在深度处理单元，大部分通过的是物理吸附以及化学反应的方式来进行这些指标的深度去除，由于采用物理和化学的方式，势必要使用相应的物质和化学药品，也使得深度处理单元的运行成本成为整个污水厂中较高的部分。针对二级生化出水水质情况，以及污水厂最终出水水质的要求，围绕这些需要在深度处理去除的污染物种类，污水厂的通常采用的深度处理单元包括：

1.混凝沉淀/高效沉淀池/磁混凝沉淀——通过投加混凝剂（如聚合氯化铝PAC）/磁粉等，去除细小悬浮物、胶体及部分总磷。

2.砂滤/纤维转盘滤池/膜过滤——如砂滤、彗星滤料、纤维转盘过滤或超滤（UF），深度截留悬浮物和难沉降颗粒，保障SS和TP稳定达标。

3.深度脱氮单元（反硝化滤池、硫自养反硝化滤池）——去除生化段未能去除的部分硝态氮。

4.高级氧化工艺（臭氧、UV/H?O?）——如臭氧氧化、Fenton反应或光催化，处理难降解有机物、色度、部分微量有害物质。

5.活性炭吸附/混凝辅助——利用活性炭的吸附功能，结合吸附与生物降解，去除溶解性有机物、微量污染物。

6.消毒单元（紫外、氯气、二氧化氯）——控制细菌和病原体。

下面围绕每一种去除单元的基本的原理和类型展开讨论：

1、混凝沉淀

（1）、基本原理

对于污水厂最终排水需要处理的水中的杂质主要分为三类：①悬浮固体(砂砾、泥沙、浮游生物、有机残骸等)；②胶体物质(细黏土、原生动物孢囊、细菌、大分子物质等)；③溶解性物质(有机物质、盐分、气体等)。前两种杂质主要影响水的浊度，后两种影响水的色度，而最后一类则与水中盐度及其他水质特征有关。混凝和絮凝是通过投加化学药剂（混凝剂和助凝剂）将水中悬浮固体和胶体脱稳、聚集成较大絮体的过程，随后可以通过沉淀、气浮或过滤等工艺将絮体分离。 

混凝的基础处理工艺主要用于去除水中全部或者大部分的无机颗粒(泥沙、黏土、胶体)或生物颗粒(生物颗粒中包括微型藻类、微型无脊椎动物，尤其是寄生性原生动物孢囊；变形虫、贾第虫、隐孢子虫等；细菌)；同时也可去除一部分可絮凝的有机物(大分子有机物质，以及可使水中色度升高的腐殖酸)、一些重金属离子，以及更为普遍的是去除与这些悬浮固体和大分子胶体相关联的微污染物(包括由水中悬浮固体和胶体所携带的病毒)。其作用原理包括以下过程：

电中和：水中的胶体颗粒（如有机物、微生物、细小悬浮物）通常带负电荷，相互排斥而稳定。投加带正电荷的混凝剂（如聚合氯化铝PAC、硫酸亚铁FeSO?）中和胶体颗粒的负电荷，降低其ζ电位，使颗粒失去稳定性。

 

吸附架桥：混凝剂水解后形成的高分子链或氢氧化物（如Al(OH)?）通过吸附作用将多个颗粒连接在一起，形成较大絮体。

网捕卷扫：形成的絮体进一步捕获水中细小颗粒，通过沉降或过滤去除。

化学反应：针对磷酸盐，混凝剂（如铝盐或铁盐）与PO???反应生成不溶性沉淀（如AlPO?或FePO?），实现除磷。

（2）、常用混凝剂

铝盐：如聚合氯化铝（PAC）、硫酸铝（Al?(SO?)?），适用于宽pH范围（6.0-8.0），除磷效果好。

铁盐：如硫酸亚铁（FeSO?）、聚合硫酸铁（PFS），适用于低浊度水，成本较低，但可能增加出水色度。

助凝剂：如聚丙烯酰胺（PAM），增强絮体形成，提高沉降效率。

（3）、影响因素

投药量：过量投药增加成本和污泥量，投药不足则降低去除效率。

pH值：铝盐最佳pH为6.5-7.5，铁盐为5.0-7.0。

混合强度：快速混合（G值200-400s??）确保药剂均匀分散，慢速混合（G值20-70s??）促进絮体生长。

水质波动：进水SS、COD、TP浓度变化影响混凝效果。