城市污水处理厂深度处理过滤工艺设计探讨

尤晓慧

（深圳市市政设计研究院有限公司，广东 深圳518028）

1 引言

基于历史环境的发展变化，城市污水处理厂出水水质由GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》（以下简称《标准》）中一级标准的B标准提升为A标准，城市污水处理在过滤工艺技术、经济投入和运行成本、过滤工艺选择方面都面临着严峻的挑战。经长期的探索研究和实践，成熟稳定的城市污水处理工艺技术已基本形成，并得到了广泛应用。其中，过滤是污水处理中必不可少的工艺技术和核心环节。

《标准》中对城市污水处理厂的污水排放制定了严格的浓度指标，基于不同形态的环境质量标准要求，出厂水质应按不同的标准进行控制。

过滤是污水处理的核心环节，其基本运行机理就是利用有孔介质去除水体中的污染物。因过滤工艺的设计参数不同，介质材料的选择有所差异。过滤环节的本质在于借助滤网的筛选和截留功能，对二级出水做进一步的去质（生物絮体、胶体物质、不可溶悬浮物、颗粒态有机物和pH），使其达到《标准》中水质一级标准的A标准。

2 滤布滤池

2.1 系统构成及其工作原理

设备主要构成部件包括自控系统、纤维滤片、积水板、移动吸泥系统。其工作原理为污水重力流进设有布水堰滤池，其滤池中的滤布采用全淹没的形式，污水通过滤布外侧进入，过滤液通过底部净水通道收集，重力流通过出水堰排出滤池。过滤中部分污泥因滤布具备吸附性能被吸附于滤布外侧，长时间的污泥吸附，逐渐形成污泥层【1】。随着滤布上污泥的积聚，滤布的过滤阻力不断增加，滤池水位也随之逐步增高。使用液位传感器对池内液体的变化情况进行实时监测，当该池内液位到达清洗设定值时，即可启动反抽吸泵，开始清洗过程。清洗过程中，滤池进行连续不间断的过滤。过滤期间，过滤滤片处于静止状态，有利于污泥的池底沉积。清洗期间，由行车带动吸泥泵在滤布表面走动。抽吸泵负压抽吸滤布表面、滤池及池底，吸除滤布上的固体颗粒，此时过滤滤片内的水自里向外被同时抽吸，并对滤布展开清洗，发挥其滤布清洗作用。

运行时应注意检查设备各管道、阀门及堰板等是否处在合适的运行位置。同时，应检查反冲洗系统的吸泥支管安装是否紧固稳定，反冲洗行车轨道无障碍物使用前检查螺栓是否到达有效固定状态。应特别注意的是，在水位升到最低水位标识以上之前，不得开启反冲洗泵。并且应严格控制进水的SS（悬浮固体）粒径。

2.2 性能优势

按过滤技术机理划分归类，滤布滤池属于表层过滤，通过滤料对流体中的固体颗粒物进行机械筛滤。因处理工艺的需要，滤器隔膜材料的材质多元。有纤维滤布，其强度高、耐性好、抗腐蚀性强、易于安装，但需时常进行清洗，否则会堵塞滤布的细孔；聚酯型滤布，耐磨、耐腐蚀、易吸水、方便弯折，同时介质开孔均匀，不易发生孔隙堵塞，但抗拉伸强度较差，结构复杂；不锈钢滤网，均匀度好、抗拉伸强度好、耐用耐磨性强、不易堵塞且抗腐蚀，但滤网成型及焊接工作开展比较困难。

滤布滤池的工作原理与砂滤相同，都为常压自流过滤。但其对悬浮物的筛滤优于砂滤，可去除大于10μm的固体颗粒物杂质，单池处理量可达20 000m3/d。经实践工程使用表明，滤布滤池具有占地面积小、水头损失小、无需加压提升，自动化程度高，运行操作简单且维修量小，连续进水，间断反洗等众多优势性能。

3 活性砂滤池

3.1 系统构成及其工作原理

活性砂过滤器池是一种集混凝、澄清、过滤为一体的多性能过滤器。其系统由相应结构的罐体、锥型滤砂导向装置、内部过滤单元、进水管道、滤液出水管道、冲洗水出水管、内部过滤单元与相应管道间的弹性连接、空压机和控制系统等组成。

活性砂滤池系统中，其过滤器应用逆流原理，原水经进水管通过底部的布水器进入过滤器。水流由下向上逆流通过砂滤床，经砂滤后的过滤液在过滤器顶部聚集，经溢流口流出。过滤器底部被污染的滤料通过压缩空气被提升到过滤器顶部的洗砂器，通过紊流作用使污染物从流砂中分离出来，杂质通过清洗水出处排出，净砂利用自重返回到砂床从而实现连续过滤。

3.2 性能优势

活性砂滤池的运行效率高，可24h全天候连续不间断工作，不需停机进行反冲洗流程；运行成本低，不需高扬程大流量的反冲洗系统，低流量反冲洗系统的应用有效降低了运行费用；采用单级滤料，无需级配，没有水力分布不均和初级滤液等问题的发生；采用流动砂床，不会出现滤砂结块的现象，从而不定期换砂；在运行过程中除石英砂滤料外，无任何转动部件，故障发生率低，维护成本小【2】。

活性砂滤池系统只需1次性投资，不需单设混凝池、澄清池，无需混凝、澄清设备，不需反冲洗泵和电动、气动阀门等设备，从而工程量小，占地面积紧凑；滤池进水水质要求比较宽松，可长期承受150mg/L浓度SS的进水水质，但不会影响出水水质；过滤效果好，出水水质稳定，且滤料清洁及时得体的前提下，可保证高质、稳定的出水效果，无周期性水质波动现象；微生物可以在滤砂的表面生长和拓殖，从而形成生物膜，在去除固性悬浮物的同时，将废水中的BOD5、硝态氮等污染物转化去除，从而更进一步提升水质净化的能力；该系统采用的单元操作方式可根据水量变化灵活增加或删减过滤器数量，操作简单、运行平稳、占地面积小，易于整体工程的改、扩建。

4 深床反硝化滤池

4.1 系统构成及其工作原理

深床反硝化滤池系统由滤料、砾层、滤砖、进气管、偃板、控制系统、阀门、反冲洗泵、鼓风机等多种设备组成。具有脱氮、除磷、去除悬浮物等的综合性功能。对其过滤和脱氮机理进行分析，其过滤机理在于对水中污染物的截留、吸附、脱附。通过滤料的筛选和截留作用，对污水中的固体悬浮物进行截留筛查，提升水的质量。颗粒物吸附在滤料表层，通过一系列有关滤速、物理作用力等参数的调整，提升污水的净化能力。

随着吸附在滤料表层的颗粒物增多，可吸附的空隙缩小，导致滤料在深层堆积。为使其过滤的性能恢复，进行多次冲洗或配备二次配水系统，经多次冲洗，提升水的净化程度。脱氮机理，在深床反硝化滤池的介质表面生成的脱单微生物，在无氧的条件下能够使污水中的硝态氮转化为氮气，为提升脱氮的速率在污水中投放碳源，能够为脱氮提供冲充足的能量供给。经深床反硝化滤池的出水水质中各物态含量如下：TP＜0.3mg/L，SS＜5mg/L，NO3-N＜1.0mg/L。

4.2 性能优势

反硝化滤池的进水经脱氮、混凝、过滤、臭氧脱色、消毒（次氯酸钠）后用于景观用水。深床反硝化滤池不存在滤料流失的问题，但池底滤砖冲刷不彻底、滤砖堵塞的问题可能存在。并且脱氮效率高、运行稳定、易于操作、占地面积小、投资何运行成本低。

5 结语

综上所述，城市污水排放标准的提升，关键在于对过滤系统的控制管理，过滤是污水处理的关键和核心，在提升过滤工艺的基础上，能够有效提升城市污水处理厂的出水水质，使其达到《标准》中的水质水平。基于城市污水处理厂的基本情况和工艺技术的适用条件客观选择滤布滤池、活性砂滤池或深床反硝化滤池工艺，在充分发挥工艺性能和保障经济成本的前提下，有效提升出厂水质。