城镇污水处理工艺及应用

班书浩，陶胜康

（广西壮族自治区环境保护科学研究院，广西 南宁 530000）

1 城镇污水的特点

1.1 城镇污水量变化大

广西地区大部分城镇农业人口比重较大，多数人进行简单统一的活动，且具有相同的生活规律，用水期相对集中，排污点不分散，污水量波动范围大。中小城镇农业人口比重大，当在一些特殊时期，如农忙时，许多人口短时间内会大量回迁，此时城镇污水量变化较大。

1.2 中小城镇污水水质变化较大

一般来说，城市污水包括生活废水和工业废水两部分，其中生活污水的组成不会发生很大变化，而许多城镇的产业结构相对简单，且不同地区主导的特色产业单一，导致工业废水来源单一。但是不同地区发展侧重点不同，也需要不同的处理方式。例如，造纸厂的废水中含有大量的污染物，其所含有害物质相对复杂排放的废水也要多。

1.3 城镇的污水系统随降雨产生波动

现阶段我国的污水排放系统多数为合流排水系统，这让城市中的污水处理厂对当地的降水情况极为敏感。但雨水充沛季节会给污水处理厂带来很大压力。一旦排污能力超出处理能力范围，将使污水处理厂陷入困境。最后，大量的污水在得到处理或充分处理之前，会排入环境水体，造成污染。

2 城镇污水处理面临的主要问题

2.1 城镇污水处理缺少专门的规划

虽然从总体上讲，我国城市污水处理厂的数量不算少，但是多数污水处理厂的配置不够合理，且往往形式单一，污水集中处理水平较低。

2.2 部分城镇对污水处理方面投入较少

对于城市污染治理，各地政府对于污水处理的重视程度不高，许多城镇缺乏专项建设资金，因此对于污水处理过程中的问题往往避而不见。

2.3 城镇污水处理工艺无法符合相关规范

在我国制定的规范中对污水处理划定的最低要求为五级，即（1～5）×10m3/d，但在实际污水处理过程中其规模一般不超过1×10m3/d，通常情况下为2000～5000m3/d，并不满足现有规范[1]。

2.4 工业废水对污水处理影响较大

污水处理厂收取相关污染治理费后，一些工业单位以此为借口，肆意排放污水。污水中的污染物物种类多、含量高甚至超过规定的排放量，虽然有很多污水处理厂在运行，但污染治理效果仍不尽如人意，各项指标都在一定程度上超标，且部分城镇污水处理厂日常运行没有严格按照规定进行。大部分污水处理厂仍以政府名义经营，相当一部分污水处理厂不符合规定[2]，不安装和使用在线监测设备。

2.5 城镇污水处理技术相对落后，不能满足现在规范要求

不同城镇对于污水处理工艺的选择存在严重的盲目性，与实际现象严重脱节。人们往往不考虑反硝化、除磷、消毒和废水回用的设计不落实，不能满足新规范的污水处理标准。根据《广西城镇污水处理与再生利用设施建设规划》要求，到2025 年城镇污水处理率要达到85%，其中建制镇集中处理率达到30%。

3 城镇污水处理工艺选择与应用（以广西某城镇污水处理厂为例）

3.1 项目情况

该城镇污水处理厂基础设施相对薄弱，经常出现污水、雨水不经处理直接混合排入河流中，造成环境污染严重。通过污水系统的改建，可以加强污水处理能力，改善生态环境，保证水源安全。本次污水系统改建完成后能够实现1000m3/d，最高2000m3/d的污水处理量。污水处理严格按照《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的一级乙级标准。

3.2 污水处理工艺选择原则

选用何种污水处理工艺这对污水处理的效果有着至关重要的影响，同时关乎着污水处理的前期投资情况和运行成本，是污水处理工程中最为重要的环节之一。根据城镇污水排放特点，选择城镇污水处理工艺时应该遵循5 条原则：①污水处理后排水情况稳定，能满足国家有关排放要求。②系统具有较强的抗冲击能力和一定的调节能力。③可以处理不同浓度的污水，系统运行成本低。④工艺流程相对简单，对系统管理方便。⑤便于标准升级，满足扩建需要。

3.3 工艺方案

针对广西城镇污水处理规模小、浓度低、水量波动大的特点，推荐采用“A/O+填料”“Cass”“IBR”“生物转盘”和“MC-MBBR”这几种工艺进行污水处理[3]。在本案例中按照工艺要求和经济实用性选择了“A/O+填料”和“Cass”两种方案进行对比，后明确工艺方案。

3.3.1 “A/O+填料”工艺

作为一种生物膜法污水处理工艺，“A/O+填料”将生物接触氧化法进行了一定程度的改善。当污水处理规模不大时，最常使用的是搪瓷装配一体化结构。主体由两个组合搪瓷池组成，内池为缺氧单元，外池分为好氧单元、沉淀单元、消毒单元和污泥浓缩单元。将污水排进废水在缺氧单元进行初始生物降解和反硝化，反应进行完成后将污水排入好氧单元。在好氧单元中加入EAO 填料并在其上部生物膜，保证污水与生物膜有足够的接触面积，经过生物膜上的生物进行代谢反应后，废水中的有机污染物被去除。此过程中如果污水中含磷量超标，需要使用化学法进行除磷处理。

3.3.2 “CASS”工艺

“CASS”工艺是由SBR 法改进而来的一种活性污泥法工艺。“CASS”工艺包括了预反应区和主反应区两部分，反应时需要经过进水、曝气、沉淀、排水、备用一系列操作。通过厌氧—好氧—缺氧之间的变化达到去除污水中有机物的目的，实现脱氮除磷。

3.4 工艺技术对比

与“CASS”工艺相比，“A/O+填料”工艺更加符合经济适用性标准，且工艺更加先进，抗冲击能力强。而且“A/O+填料”能耗小，无须较大场地就可实现目的，更加适用于城镇污水的处理。此外通过调查分析各地区“A/O+填料”工艺的使用和运行情况得知，此工艺处理后的污水水质达标且出水稳定，故此工程使用了“A/O+填料”工艺。

3.5 “A/O+填料”工艺相关要求

“A/O+填料”工艺相关构筑物采用搪瓷拼装罐结构，并需要1套完成一体化污水处理装置，满足41.66m3/h 污水处理量。

（1）缺氧单元主要是对污水中的硝态氮进行分解，为好氧单元做准备，防止其碱消耗过度。在此步骤中污水停留时间为4h，并保证缺氧单元能够容纳166m3污水。缺氧单元中的主要设备须包括EAO 填料、潜水搅拌机等。

（2）好氧单元主要是去除污水中的有机物质和氨氮，污水需在好氧单元中至少停留12h，这就要求好氧单元有效储水容积至少为500m3。此单元中需要两台罗茨鼓风机，200 套膜片式曝气器和1 台混合液回流泵以保证好氧单元正常运转。

（3）沉淀单元主要是在污水经好氧单元排除后对污水中的固体悬浮物进行沉淀分离，要求沉淀时间不小于1.2h，需要沉淀单元保证50m3有效储水容积。此单元中需要使用2 台排泥泵，其中一台作为备用，在特殊情况下开启。还需要1 套中心导流筒，1套出水堰板和1 套斜管。

（4）消毒单元在沉淀单元完成沉淀之后对污水进行消毒后排放，在此单元中污水需停留至少2h，这就需要消毒单元能够储存至少83.32m3的污水。此单元中需要的主要设备包括1 台二氧化氯投加机和1 套出水堰板。

（5）污泥浓缩单元的功能是降低污泥中的含水量，为之后污泥脱水做好准备。在此单元中污泥需停留16h，并保证单元能实现。8kg/（m2·d）固体通量。其中需要使用的主要设备包括中心导流筒和1 套碳钢防腐。

3.6 污泥处置

目前，出部分大型城市设立污泥处理厂（污泥堆肥）进行污泥标准化处理外，大部分中小城镇将污泥进行机械脱水含水量达到80%以下后进行填埋处理[4]。但是因为污泥脱水后含水量依然很高，流动性高，压实度无法保证，易坍塌，给填埋场带来很大的安全隐患。所以要合理处置城镇污水处理厂产生的污泥，就将成为工程建设急需解决的问题。污泥处置方式主要有土地利用、焚烧、建材利用、填埋等，考虑到污泥量小、资金投入有限、管理水平低，除填埋外的其他污泥处置方式不适用。填埋前污泥应稳定，处理后的污泥应满足《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》（GB/T 23485—2009）的要求。处理污泥的工艺可以使用石灰稳定化工艺，并且在其中加入粉煤灰或老化垃圾对污泥进行改性。现阶段对污泥处理主要包括两种方案。

（1）石灰稳定后进行填埋，具体操作方案如下：①脱水→石灰稳定→堆肥→填埋。②脱水→石灰稳定→填埋。

（2）脱水污泥直接填埋（过渡阶段方案），具体操作方案如下：①深度脱水→填埋。②脱水→加入粉煤灰或老化垃圾改性污泥→填埋。依据不同地区的情况，确定不同工艺，本项目中使用了脱水污泥直接填埋的方案。脱水污泥经改性达标后，运至特定场地进行填埋。

4 结语

现阶段我国很多城镇的污水处理系统并不完善，许多中小城市盲目跟从大城市的污水处理工艺，实施起来却并不适用当地需求。只有选择合适的工艺才能达到低投入、高效率的污水处理效果，才是符合我国大多数城镇的情况。