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城市污水深度處理技術(shù)探討

文檔作者：梁艷文檔來源：中鐵第五勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月22日
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Energy conservation and environmental protection節(jié)能環(huán)保123
城市污水深度處理技術(shù)探討
梁艷
（中鐵第五勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司北京102600）
中圖分類號：S210文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號1007-6344（2016）03-0123-02
摘要：本文介紹了幾種主流的城市污水深度處理技術(shù)的原理及其特點，對比了各自的優(yōu)缺點，以期望能為今后工程實際設(shè)計時
提供參考。
關(guān)鍵詞：城市污水
深度處理
在現(xiàn)代生活中，水是人們生存必不可少的資源，維系著社會的可持續(xù)發(fā)展。
池底，由刮泥機收集至沉淀池底部中央的區(qū)城。微砂隨污泥沉淀在沉淀池中，循
我國水資源有限，在消耗量不斷增加的情況下，用水越來越緊張，目前已經(jīng)有多
環(huán)泵把污泥和微砂輸送到水力分離器中，在離心力的作用下，污泥與微砂分離，
個城市出現(xiàn)了缺水問題，甚至有一些城市已經(jīng)出現(xiàn)了水資源危機，水資源問題已
微砂從下層流出直接投加到注射池中，污泥從上層流中溢出。
經(jīng)逐漸成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的限制因素。再生水作為城市可利用的水資源，具有成
（2）ACTIFL0高效沉淀池特點
本低、節(jié)約水資源，削減環(huán)境污染負(fù)荷的優(yōu)點，同時還具有水源穩(wěn)定，水質(zhì)安全、
①由于單個池體集合了混凝、沉淀、污泥濃縮等功能，因此結(jié)構(gòu)緊湊，能夠
供水系統(tǒng)可靠等特點。我國近年也在陸續(xù)大范圍應(yīng)用污水深度處理技術(shù)，將城市
在大幅度提升水質(zhì)的同時節(jié)約土地面積及土建的成本
污水經(jīng)過深度處理，使其達(dá)到一定的回用水標(biāo)準(zhǔn)，再回用于生產(chǎn)和生活，達(dá)到水
②高效沉淀池污泥在水力分離器中已進(jìn)行濃縮，排出污泥含水率較低。在實
的可特續(xù)利用。
際應(yīng)用中，后續(xù)無需再設(shè)濃縮池，可直接對污泥進(jìn)行脫水處理
③高效沉淀工藝表面負(fù)荷高，不耐水力負(fù)荷沖擊和水質(zhì)負(fù)荷沖擊。
1污水深度處理
④高效沉淀工藝需投加大量藥劑，運行成本較大，高效沉淀池對懸浮污泥層
污水深度處理，也被稱為三級處理或是高級處理。它是對已經(jīng)經(jīng)過二級處理
及污泥回流的控制，技術(shù)管理上要求較高。
的污水。再進(jìn)一步凈化，通過物理、化學(xué)和生物處理，更深的去除水中的微量有
2.2活性砂濾系統(tǒng)
機污染物質(zhì)、磷、氮、鹽類和細(xì)菌等雜質(zhì)。從而滿足用戶對水質(zhì)的使用要求。深
（1）活性砂濾系統(tǒng)工藝原理
度處理相對一、二級污水處理，其管理較為復(fù)雜，費用較昂貴，其處理每噸水的
活性砂濾系統(tǒng)是一種集混凝、澄清。過濾為一體的高效過濾處理工藝，由多
費用約為一級處理的4-5倍，工藝流程選擇時，應(yīng)考慮其技術(shù)效用和成本，從性
個活性砂過濾器單元組成。活性砂過濾器由錐型砂濾導(dǎo)向裝置、內(nèi)部過濾單元、
價比的角度去選擇深度處理方法。下面選擇幾種主流的城市污水深度處理技術(shù)，
進(jìn)水管道、水流分配器、液濾出水管道、沖洗水出管、空壓機和控制系統(tǒng)等組成，
就其原理、優(yōu)缺點進(jìn)行探討。
示意圖見圖2。
活性砂濾是基于逆流原理，待濾水由原水入口經(jīng)進(jìn)水管道進(jìn)入過濾器內(nèi)部，
2城市污水深度處理技術(shù)
經(jīng)水流分配器均勻分配后流出，水從砂濾池底部向上逆流通過濾料層，污染物被
砂過濾床截留，清潔水經(jīng)集水槽收集后排出。隨著過濾過程，砂濾料中污染物的
2.1ACTF10高效沉淀池
含量逐漸增加，并且下層濾料層的污染物含量高于上層濾料，空氣提升泵在空壓
（1）ACT1F1.0高效沉淀池工藝原理
機的作用下將底層的石英砂濾料提升至過濾器頂部的洗砂器中清洗，雜質(zhì)通過清
ACTIF1O高效沉淀池是一種緊湊型的沉淀池，其特點是利用微砂作為絮凝體
洗水出口排出，凈砂返回砂床從而實現(xiàn)連續(xù)過濾
的內(nèi)核，從而增加絮凝體的比重，使絮凝更容易沉淀，提高絮凝的效果降低沉淀
（2）活性砂濾系統(tǒng)特點
池的占地面積。它由混凝區(qū)、注射池、熟化區(qū)和沉淀區(qū)四部分組成，其工藝流程
①過濾連續(xù)運行，無需停機反沖洗，效率高，運行費用低。
如下：
②活性砂過濾器可根據(jù)水量變化靈活增加或減少過濾器數(shù)量。
污泥
③石英砂濾料層較厚，濾池較深，土建費用較高。
④采用單一均質(zhì)濾料，無須緩配層，但不耐水質(zhì)負(fù)荷沖擊，懸浮物濃度波動
水力旋轉(zhuǎn)器口
性大的前端需加設(shè)沉淀池
微砂
⑤水頭損失較大，后續(xù)需加設(shè)提升設(shè)備。
⊙
系縮空氣
澄清水
混凝
9
→
原水入口
液（產(chǎn)出水
進(jìn)水
出出
出
洗砂器一
混
注入個成熟
流動砂床
聚合物
沉淀池
一進(jìn)水布本器
圖1AGTFL.O高效沉淀池的工藝流程圖
①混凝區(qū)：原水或污水首先進(jìn)入混凝池?；炷鳎ㄍǔＪ卿X鹽或鐵鹽）可以
投加在混凝池人口或進(jìn)水管路上，在攪拌器的作用下使水與混凝劑混合均勻。
②注射池：加有混凝劑的水隨后進(jìn)入注射池，然后向池中投加粒徑在125
提升東
m～150μm之間的微砂。微砂的作用是提供大的接觸面積而強化累凝，并起到壓載
圖2活性砂濾系統(tǒng)的示意圖
作用以提高絮凝沉淀的速度。
2.3纖維轉(zhuǎn)盤濾池
③熟化區(qū)：絮凝后水進(jìn)入熟化池，這一工程中，由于物理攪排作用和分子間
（1）纖維轉(zhuǎn)盤濾池原理
的作用力，使絮體熟化并使微砂成為新形成的絮體的核心。以加重絮凝利于沉淀。
纖維轉(zhuǎn)盤濾池的核心裝置就是中間的過濾轉(zhuǎn)盤，每個過濾轉(zhuǎn)盤由6塊扇形組
在該池的入口處也設(shè)有投加管，投加陰離子高分子助凝劑，主要起到吸附架橋作
合而成，上面包裹著纖維毛濾布，右上方的驅(qū)動電機帶動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，濾盤中間是
用用于提高絮凝效果。
中空的中心集水筒。其構(gòu)造圖詳見圖3
④沉淀區(qū)：在該區(qū)域中，來自絮凝池的水從斜管下部進(jìn)入沉淀池并向上流通
（下轉(zhuǎn)第88頁）
過，經(jīng)集水槽收集后溢流排出，顆粒和絮凝沉淀在斜管表面由于重力作用滑落到
，88道路橋梁Roads and Bridges
最大主應(yīng)力
率開孔村砌明顯優(yōu)于小空心率開孔襯砌，開孔襯砌明顯優(yōu)于實心襯砌。
齡期（天）
實心襯砌
小空心半村砌
大空心率村砌
（20cm孔徑）
（50cm孔徑）
4結(jié)論
1
0.235MPa
0.168MPm
0.159MPa
1開孔襯砌能顯著降低大體積混凝土溫度場的最高溫。且孔徑越大其最高溫度
3
0.651MPa
0.452MPa
0.439MPa
降低的越多。
5
0.833MPa
0.648MPa
0.667MPa
2厚度最大的墻腳處易出現(xiàn)最高溫，這里易形成積熱點，熱量難于散去。因此
7
0.951MPa
0.817MPa
0.738MPa
建議，澆筑施工時在墻腳理設(shè)管冷卻水管，澆筑后進(jìn)行通冷卻水循環(huán)作業(yè)，這樣
11
1.233MPa
1.016MPa
0.932MPa
達(dá)到降溫的效果。
15
1.432MPa
1.192MPa
1.037MPa
3村砌開孔后，村砌中心溫度的最大值會不斷降低，這樣村砌內(nèi)外表面的溫差
21
1.66MPa
1.41MPa
1.187MPa
也會減少，使得襯砌由于溫度變形產(chǎn)生的溫度應(yīng)力減小，即村砌拉應(yīng)力也相應(yīng)的
28
1.88MPa
1.66MPa
1.31MPa
減小，且開孔孔徑越大，共下降百分比越大。50cm孔徑拱頂內(nèi)邊緣拉應(yīng)力相較于
在澆筑混凝土之后，由于混凝土水化熱作用?；炷烈r砌內(nèi)部升溫膨脹，由
實心村砌下降了30.3%。
于村砌內(nèi)外表面的溫度差。襯砌內(nèi)部受壓，襯砌外部受拉。開孔后。村窗中心溫
參考文獻(xiàn)
度的最大值會不斷降低，這樣襯砌內(nèi)外表面的溫差也會減少，使得襯翻由于溫度
[1]何立民.大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制研究.大慶石油學(xué)院碩士學(xué)位論文，2008，
變形產(chǎn)生的溫度應(yīng)力減小，即襯砌拉應(yīng)力也相應(yīng)的減小，且開孔孔徑越大，其下
06.
降百分比越大。故對于降低村砌混凝土溫度場和由此產(chǎn)生的拉應(yīng)力來說，大空心
（上接第123頁）
水；活性污泥、大分子有機物等被膜截留，回流到生物反應(yīng)器內(nèi)。
出水
②一體式MBR：這種形式是將膜組件置于生物反應(yīng)器內(nèi)部。進(jìn)水進(jìn)入膜生物
反應(yīng)器，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，然后再在負(fù)壓作用下
由膜過濾出水。
③復(fù)合式MBR：形式上也屬于一體式膜生物反應(yīng)器，其不同點是需要在生物
音-
友基青
反應(yīng)器內(nèi)加裝填料，從而形成復(fù)合式膜生物反應(yīng)器，整體改變了反應(yīng)器的性狀。
國電動門
（2）MBR特點
①由于膜采用微濾膜或超濾膜，該工藝的分離效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)的沉淀池，
本整電動商門
處理出水極其清澈，細(xì)菌和病毒也被大幅去除，出水水質(zhì)優(yōu)于建設(shè)部頒發(fā)的生活
圖3纖維轉(zhuǎn)盤濾池構(gòu)造圖
雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
纖維轉(zhuǎn)盤濾池的運行狀態(tài)包括：過濾、反沖洗、排泥狀態(tài)。
②膜分離使微生物完全被截流在生物反應(yīng)器內(nèi)，使得系統(tǒng)內(nèi)能夠維持較高的
①過濾：外進(jìn)內(nèi)出，即污水重力或經(jīng)加壓流進(jìn)人到濾池中，并將濾盤全部浸
微生物濃度，裝置處理容積負(fù)荷大，當(dāng)進(jìn)水中有機物濃度變大大時。有機負(fù)荷率
沒在污水中，然后污水通過濾布進(jìn)行過濾，固體懸浮物被截留在濾布外側(cè)。濾后
變化不大，耐沖擊負(fù)荷。
水通過中空管收集，最后通過出水堰排出濾池。整個運行過程中過濾為連續(xù)的，
③該工藝可以在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷下運行，剩余污泥產(chǎn)量低（理論上
在清洗過程中，過濾仍在進(jìn)行。
可以實現(xiàn)零污泥排放），降低了污泥處理費用。
②清洗：過濾過程中，一些污泥會吸附在纖維毛濾布中，并逐漸形成污泥層。
④因該工藝處理裝置容積負(fù)荷高，占地面積可大大節(jié)?。涸摴に嚵鞒毯唵?、
隨著污泥的積聚，增加了濾布過濾阻力，導(dǎo)致濾池水位不斷升高。濾池水位通過
結(jié)構(gòu)緊湊，不受設(shè)置場所限制，在相應(yīng)設(shè)置中，可以充分考慮到這種反應(yīng)的特點
壓力傳感器自動監(jiān)控，當(dāng)池內(nèi)液位到達(dá)清洗設(shè)定值（高水位）時，PLC自動啟動
優(yōu)勢，將其做成地面式、地下式或是半地下式。
反洗泵，開始清洗過程。
⑤由于微生物被完全截流在生物反應(yīng)器內(nèi)，有利于污泥中特效菌如硝化細(xì)菌
過濾期間，過濾轉(zhuǎn)盤處于靜態(tài)，有利于污泥的池底沉積。清洗期間，過濾轉(zhuǎn)
的截留生長，系統(tǒng)硝化效率得以提高，氨氮去除效果得以提升。問時，通過混合
盤以0.5～1轉(zhuǎn)/分鐘的速度緩慢旋轉(zhuǎn)，反抽吸裝置啟動，反洗水泵負(fù)壓抽吸濾布表
液的不斷循環(huán)，增長難降解的有機物在系統(tǒng)中的水力停留時間，較好地提升難降
面，吸除濾布上積聚的污泥顆粒，同時過濾轉(zhuǎn)盤內(nèi)的水被由內(nèi)向外抽吸，對濾布
解有機物的降解率。
微孔內(nèi)的污泥進(jìn)行清洗。
⑥該工藝實現(xiàn)了水力停留時間（HRT）與污泥停留時間（SRT）的完全分離，
③排泥：濾池在過濾轉(zhuǎn)盤下方設(shè)斗形池底，顆粒大的污泥可直接沉淀到斗形
運行控制更加靈活穩(wěn)定，可實現(xiàn)微機自動控制，操作管理更為便捷。
池底。不會堵塞濾布，可減少濾布上的污泥量。從而廷長過濾時間，減少反洗水
⑦膜組件的造價高，使該工藝的基建投資高于傳統(tǒng)污水處理工藝；且因受到
量。根據(jù)實際運行情況，設(shè)置固定的排泥時間，PC自動啟動排泥泵，通過池底
膜材料的限制，膜組件壽命在5年左右，到期需要更換，運行成本較高。
穿孔排泥管將污泥回流至廠區(qū)排水系統(tǒng)。
⑧該工藝用電設(shè)備較多，能耗較大。
另外，濾池前的處理系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可啟動排泥系統(tǒng)清空濾池。
（2）纖維轉(zhuǎn)盤濾池特點
3結(jié)語
①通過濾布過濾，可截留粒徑為幾微米的微小顆粒，截留效果好，過濾與反
綜上，ACTIFLO高效沉淀池由于投藥量大、設(shè)備多、造價和運行費用較高，
沖洗同時進(jìn)行，抗沖擊負(fù)荷能力強。
不具備明顯的優(yōu)勢；活性砂濾系統(tǒng)占地面積小、構(gòu)筑物為整體，能夠模塊化組合建設(shè)，
②占地面積小，濾盤垂直中空管設(shè)計，使小的占地面積即可保證大的過濾面積。
易于改擴(kuò)建。該工藝既有城市污水處理廠提標(biāo)改造應(yīng)用尤為較多；纖維轉(zhuǎn)盤濾池具備
③整個運行過程中過濾為連續(xù)運行，且濾布較薄，易清洗，清洗時，清洗濾
出水水質(zhì)好、耐沖擊負(fù)荷、占地面積小、設(shè)備閑置率低，總裝機功率低、設(shè)備成品化
盤的面積只相當(dāng)于整個濾盤面積的1師，設(shè)備閑置率低。該工藝整個過濾裝置需要
等優(yōu)點，在我國多座水廠得到成功應(yīng)用；MBR工藝具備占地面積小不受場合設(shè)置限
用電的只有驅(qū)動電機，反洗水泵和電動閥，總裝機功率較低，這個優(yōu)點對于改造
制、產(chǎn)泥量少、氨氨及難降解有機物去除效果好等優(yōu)點，且出水水質(zhì)優(yōu)于建設(shè)部額發(fā)
項目尤其突出，對污水處理廠來說，用電方面可以不用擴(kuò)容。
的生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，更易于從傳統(tǒng)工藝進(jìn)行改造，在我國污水處理廠改造項目和
④設(shè)計新穎，重力運行，根據(jù)水位差自動反沖洗，運行自動化程度高。
出水水質(zhì)要求更高的工程得到廣泛應(yīng)用。各設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合工程實際情況及水質(zhì)要求，
⑤濾池本身的土建費用較高，設(shè)備費用也較高。
考慮其技術(shù)效用和成本，從性價比的角度進(jìn)行選用。
⑥濾布會發(fā)生磨損現(xiàn)象，需更換濾盤濾布，年更換率約5%。
參考文獻(xiàn)
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污泥法中的二沉池，進(jìn)行固液分離。該工藝可實現(xiàn)傳統(tǒng)工藝無法比擬的泥水分離
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