环境工程中的城市污水处理研究

2021-12-10苏猛业

智能城市 2021年21期

苏猛业

（中电国际新能源控股有限公司，上海 200025）

城市污水污染破坏力极强，如直接排放，后期消耗大量人力、物力、财力也无法将其造成的影响有效解决。因此，加强城市污染处理力度、全面掌握污水源情况、坚持因地制宜处理原则、采取多元化污水治理方式、对污水进行合理化管控、确保城市污水处理质量，是促进城市环保、生态建设稳定发展关键。城市污水主要源自工业废水与生活废水，工业废水是城市污水中的重要组成部分，随着我国工业化发展，工业废水、污水排放量爆发式增多，工厂生产过程中造成大量废水、污水，对城市水环境造成极大污染。生活废水所含元素的影响小于工业废水，但仍会对城市环境造成一定影响。我国城市污水处理系统使用的污水处理技术和设备较为单一化，较为简单、单一的污水处理系统能否支撑城市污水处理，并保障污水处理质量值得探讨[1-2]。

1 城市污水处理技术

1.1 活性污泥法

活性污泥法将活性污泥混入废水中，搅拌均匀，分解出有机污染物，采取分离做法抽取生物固体，将物质以回流方式置入曝气池内。通过曝光池、沉淀池、污泥回流设备以及二沉池等设备处理，经过沉淀、过滤等一系列过程，活性污泥与污染物混合进入曝气池，停留6 h，通过回流污泥、进水通过曝气作用实现有机结合。活性污泥处理技术具有较强的实用性，针对COD浓度较低的生活污水，去除效果高达90%。从经济角度分析，活性污泥技术工程量、投资量较大，且其设备占地面积较大，进水负荷承载力较低。

活性污泥处理流程如图1所示。

图1 活性污泥处理流程

1.2 AB去污处理法

AB污水处理技术在我国处于推广阶段，属于较为新颖的污水处理技术，该处理技术主要通过生物降解原理实现污水处理，本质属于活性污泥处理技术的优化。AB污水处理技术通过AB两段对污水实施分批分离。处理过程中，第一阶段主要吸附污水进行沉淀，第二阶段对污水曝气反应，在第三阶段对污水实施分离与回收。

AB去处理流程如图2所示。

图2 AB去污处理流程

AB处理技术可以有效清除污水中的杂质，具有改善污水酸碱值的效能。

1.3 A2/O法

A2/O法应用于除磷、除氮、除COD的污水工艺，主要涵盖生物滤池、活性污泥法。处理过程中，污水经沉淀池反应器作用下释放大量磷，完成有机物氧化；氧化反应后，进入缺氧反应器实现脱氮；混合液流入反应器进行消化、磷吸收，最后在沉淀池中完成分离。

A2/O法同步脱氮除磷工艺流程如图3所示。

图3 A2/O法同步脱氮除磷工艺流程

A2/O法效果较为良好，且建设量、投资量较低，占地面积较小，处理系统结构较为简单，便于人员后续维护、维修，具有较为广泛的应用。但A2/O对运行控制精准度要求极高，池内出现堵塞现象时，处理效果将会降低[3-4]。

1.4 间接反应器去污处理技术

采用顺序批式活性污泥法对该工艺进行优化改进，污水处理环节不需要反应池，应用较为简单，在整个处理过程中处于稳定状态。

1.5 矿物质处理技术

矿物质处理技术属于物理处理方法，通过物理吸收净化实现污水处理效果。矿物质处理技术将矿物质表面电荷作载体，为实现净化功能，电荷能够有效吸收废水及污水内的毒害杂质。矿物质是现阶段污水处理材料中处理效果较好的原材料，可以有效处理污水中所含金属、微粒、杂质，避免造成二次污染及危害。

1.6 生物膜处理技术

生物膜处理技术是一种较为复杂但污水净化效果较好的物理方法，其工艺主要分为3个部分，即膜分离装置、空气装置、萃取反应装置。膜法可以有效分离污水中的固体颗粒和电性颗粒，避免电性颗粒对污水处理装置的影响。与其他污水处理技术相比，膜法分离活性微生物的效果更好[5]。

1.7 声波处理技术

声波处理技术是一种污水处理前置工作及技术，以超声波为先导。该技术释放出大量超声波，将污水净化，对有机污染物进行分解，这种污水处理技术能量较强，可以促进低能级原子向高能态跃迁，实现分离。

2 城市污水处理过程研究

2.1 预处理

预处理主要对造成初级处理澄清池的泵和污水管线损坏与堵塞的物质进行收集。预处理应用于废弃物、垃圾及大型物体中，对污水进行处理时，主要依靠栅栏将罐头、塑料制品等大型物体剔除在外。部分工程将现代化技术应用其中，运用大量自动化和机械化剔除技术，如倾斜式棒筛等，小型工厂多数以人工、手动的清洁方式筛网。

（1）清除砂砾。

清除沙、砾石、煤渣和其他重物质如有机物（蛋壳、骨屑、种子），通过调整排水量可以完全掌握积沙、沙砾的沉淀速度。减少过多的砂砾使消化池清洗频率降低情况；避免机械设备由于其硬度而造成的不必要磨损，对设备起到一定的保护作用。对于金属表面处理方面，去除砂砾是一个必不可少的关键过程，如粉碎机、离心机和高压隔膜泵等设备常采用这种做法。沉砂池依据操作原理的不同，主要分为水平沉砂池、涡流沉砂池和充气沉砂池，涡流沉砂池中的涡流方式包括水力诱导涡流、机械诱导涡流和多塔涡流分离器等。

（2）流量均衡。

澄清剂、机械化二次处理在均匀流动条件下效果更佳，水池临时存放污水，具有排放有毒性及高强度废水的设施与技术，这些有毒性或高强度废水会抑制生物二级处理，流量均衡需可变排放控制，包括旁路和清洁设备以及曝气器。

为达到预期效果，澄清剂二次处理和机械化二次处理均应发挥均匀流动作用；水池除了用于临时存储污水，还应与技术相结合，提高排放毒性和处理废水的效率。

2.2 初级处理

初级处理又称“预沉淀池”，主要指沉淀阶段。常见的初池设备有配套的机械驱动刮板，刮板能够发挥驱动作用，有效收集污泥，输送至罐底部漏斗，泵送至污泥处理处。

2.3 二级处理

二级处理将降低污水的生物含量作为主要目标，较多工程应用有氧生物处理技术。该技术在沉降污水时，消耗大量细菌和原生物，能够有效降低脂肪、糖等可降解物的可溶性，不可溶或可溶性差的物质经过二次处理后变成絮状物。二级处理体系包括两大系统，即固体膜系统和悬浮生长系统。固体膜系统又称附着式生产系统，主要有人工湿地、旋转生物接触器等设施，利用培养基促进生物质生长，使污水依附于生物塔表面，其基本原理的操作主要借助移动床生物膜反应器，整合成固定膜活性污泥技术，在这些因素中，生物膜反应器系统比悬浮生长系统使用更少。

悬浮生长系统能够在狭小空间内操作，被应用于活性污泥处理中，将生物质与污水混合，形成悬浮生长系统。在一定程度上，固定膜系统可以更有效地处理生物量的急剧变化，提供比悬浮生长系统更高、更稳定的有机物。目前，国内大多数污水二级处理方法涉及二级澄清，将生物反应器沉淀、过滤材料进行再次处理。

2.4 三级处理

（1）过滤砂。

过滤池又称“碳吸附”，主要使用活性炭过滤，剔除残留悬浮物，清除残留物质效果较好。

（2）去除生物营养物质。

我国污水处理过程中，多数将生物营养物质去除定义为二级处理过程，但其处理属性仍处于三级处理。污水中含有N和P等高营养物质，过度释放到环境会导致营养物质积累，促进杂草、海藻和蓝藻的过度生长。生物降解藻类需要消耗大量的氧气，使微生物分解有机物的数量增加。一些藻类物质既能造成脱氧，又能在饮用水中生成大量毒害气体，需要及时采取有效方法去除N和P[6]。

（3）除氮。

氨生物氧化作用下，会生成硝酸盐，即硝化，并在反硝化条件下生成N2，使其较好地从水中排出。基于氮气自身属性，作为有氧生成过程，其中含有多种细菌。氨在氧化作用下转换为亚硝酸盐，此时亚硝化单胞菌生成亚硝基，主要指亚硝基官能团。从传统理论角度出发，亚硝酸盐氧化转变为硝酸盐由硝化杆菌（硝）实现，是亚硝基官能团的作用原理。结合现有情况，亚硝酸盐转变为硝酸盐基本由硝化单胞菌生成亚硝基促进，含氮量的增加需要低氧条件促进生物群落形成[7-8]。

污水处理过程如图4所示。