生活污水处理系统研究与养护措施

渊梅芳 叶明国

（1.烟台市排水服务中心，山东 烟台 264000；2.烟台市科技创新促进中心，山东 烟台 264003）

0 引言

经济高速增长，催生城镇一体化建设加速，农村人口的转移推动大城市人口聚集加速，生活用水明显增多，污水排出也随之增量，我国的可再生淡水资源非常匮乏，供需严重失衡，生活污水作为第二水源，高标准净化处理回收循环再利用，是缓解我国人类用水短缺的重要途经。生活污水综合循环利用系统能够有效地处理我们日常生活中产生的各类废水及其相类似的有机污水，实现废水变循环水，既节约水资源又保护生态环境，成为当前城镇生活污水处理的重要发展方向。本文将基于城镇生活污水综合循环利用系统工程应用，分析易发故障，提出养护措施[1]。

1 生活污水处理系统

1.1 传统的工艺流程系统

生活污水处理工艺一般设计成三个步骤：预处理、主处理和尾水排放，基本的工艺流程（如图1所示）。预处理发挥的作用是去除废水中的悬浮物和漂浮物，提供给主处理环节稳定的水质，主处理采用生化处理技术，进一步去除废水中的有机物、氮和磷等；尾水排放前需进行消毒处理，确保水质符合国家排放标准，具体工艺流程根据工程中污水成分及要求进行设计。生活污水处理的达标程度关键要素在于处理设备，包括物理处理设备、化学处理设备和生物处理设备等，设备类型和数量的选择需根据实际情况和编制的工艺流程决定。

图1 生活污水生化处理工艺流程

1.2 新一代工艺处理系统

新一代污水处理工艺随着膜生物技术的发展迅速推向市场应用，采用的设备被称作第四代污水处理设备是采用第四代污水处理工艺的设备统称。此工艺在充分吸纳了当前成熟的MBR与A/O工艺优点的基础上形成当前先进的新型高效污水处理工艺（如图2所示）。它的先进在于将膜分离技术的高效性与传统活性污泥法的技术进行了耦合。核心工艺改进措施在于把当前研制出来具有独特结构的膜生物反应器中先进膜组件完全放进曝气池，池中的污水经好氧曝气杀菌和充分的生物化学反应，达到一定的水质标准再由泵通过高性能的滤膜过滤后抽出，与传统污水设备处理更加有效[2]。

图2 第四代污水净化设备流程图

1.3 生活污水处理工艺包含的主要设备

生活污水处理工艺一般选取生化法及A/O法，具有易实现自动控制，管理操作简单等特点。工艺过程中主要采用的设备有离心机、污泥脱水机、曝气机、微滤机、气浮机以及还有水泵 格栅等辅助设备等等，设备选取要考虑产量、容量处理速度的关系，选地要宽敞，尽量避免高温，潜水泵可设于设备之中，压缩空间，减少工程投资；用到的设备可根据现场条件灵活设置，处于地面上或埋于地下均可。地上工程量小，埋于地下工程量大，厂区占地面积少，可二次利用，如绿化。具体设备配置可根据污水特征、工艺设计进行组合[3]。

（1）离心机主要是把固体颗粒从悬浮液中分离出来，使悬浮液与液体分离开来；或者将两种密度不一样的液态在乳浊液中分开，互不相溶（如将乳霜从乳汁中分离出来）；还可用洗衣机甩干湿衣服等除湿固体中的液体；特殊工况需求的专用超速管式分离机通常根据气混密度和固体颗粒密度或粒度进行专用设计。污泥脱水机多用于工业造纸、铸造、皮革、纺织行业废水 ，化工、食品行业废水及给水排水的处理，易实现自动化连续运行，无级调速，适用范围广泛；（2）曝气机是在混凝剂和絮凝剂的共同作用下，将“微泡”直接注入未经处理的污水中，使悬浮物在气泡群的浮升作用下，在物理絮凝和化学絮凝作用下，形成大的悬浮物絮团、“絮团”浮上液面，形成浮渣，利用刮渣机分离出水中的“微泡”；喷头不用清理，也不会出现堵塞的情况；（3）微滤机是一种转鼓式筛网过滤装置。处理后的废水经筛网以径向放射的方式沿轴心进入鼓腔流出，在鼓筒上滤网内面截留水中杂质(微小悬浮物、纤维、纸浆等)。由压力冲洗水将截留在滤网上的杂质带至上部后，在排渣槽内反冲而流出。操作时，鼓筒直径2/5部分露出水面，转数为1～4r/min，滤网过滤速度可采用30～120m/h，冲洗水压力0.5～1.5kg/cm2，冲洗水量为出产水量的0.5～1.0%，水库水处理时除藻效率可达40-70%。除掉浮游生物，效率高达97～100%；（4）气浮机是在炼油、化工、酿造、屠宰、电镀、印染等工业废水和市政污水的处理中，广泛应用于各种工业、市政污水中，去除悬浮物、油脂和各种胶状物的设备。依气雾溶化方式分为：充气气雾浮箱、气雾溶箱、电解气雾浮箱。其原理是高效地混合难以溶于水中的气体或两种以上不同的液体（产生20～50微米的微细气泡粒径）。以微小气泡为载体，与水中杂质微粒粘合，微粒经气泡挟带浮起，与水面隔水相生，以达到固液分离之目的；（5）膜-生物反应器是一种新型态废水处理系统，结合了当前成熟的膜分离技术与生物处理技术。将传统生物处理技术末端二沉池用膜组件来取代，通过污泥在生物反应器中保持高活性浓度的工作机理，提高生物处理有机负荷。

2 系统设备易出现的故障分析

生活污水主要是粪便和洗涤污水的混合物，集中排入城市下水道管网系统，输送至污水处理厂进行处理后排放。悬浮物和微生物较多，含有腐蚀性、有毒、有害、难以生物降解的污染物成分较少，因此，采取的工艺相对比较单一，多数采用生物化学法进行处理。工艺及设备相对比较固定，易出现的故障和受损情况也比较固定[4]。

2.1 传统工艺常见问题

一是污水流量不畅，不能正常出水。一般是由于杂物或是沉淀物比如脱落的膜和损坏的弹性立体填料等易损坏的纤维材料把接触氧化池、沉淀池、消毒池、污泥池联通管道或是孔口给堵塞了。需要工作人员及时用加压水或压缩空气冲洗；二是曝气量不足，有时由于经验不足曝气风机出口阀门没有拨到正常位置，导致管道狭窄进气口气体压力不足，异物不能及时排出，滞留管道内形成堵塞或有时曝气头因为过度使用，疲劳损坏，也会导致排气不畅；三是混合液回流不畅，因为生活污水的悬浮物较多，短期降解困难，若有前几道的杂物不小心进入混合液回流池中，可能进入回流管道导致异物或阀门堵塞。需要尽快拧开阀门，用加压水冲洗；四是由于长时间的运转，生活污水微生物较多，尤其是夏天，容易滋生附着物，对管道或是阀体的侵蚀破坏，尤其氧化条件充分的地方，很容易因为潮湿、生物破坏导致管道、阀体损害，需要及时更换。五是长时间的运行，增加了水泵、格栅、离心机、污泥脱水机、曝气机、微滤机、气浮机等设备的工作负荷。周期性连续振动带来的磨损、热氧化，电机、仪器仪表加上一些潮湿的有氧化学反应等，使得设备很容易被破坏、老化。电气类的曝气风机、提升泵和一旦被损坏，易出现短路，形成电流过大，断路开关自动断开，整个工况都受到影响。

2.2 膜生物反应器易出现的问题

MBR作为取代二沉池的膜生物反应器，它利用了膜的细微孔径在一定压力下实现泥水分离，但是要把这样的原理应用到实际生产中，还需要注意很多问题。在MBR工程运行过程中，就膜生物反应器本身来讲，由于物理、化学、生化作用或机械作用，反应器膜会遭到污染，膜污染本身是一个不可逆的过程，所以膜组件的产水量会随运行时间呈现逐步衰减的过程；膜受污染后由于离线清洗时间较长且在清洗周期内都无法连续产水，容易导致膜弹性受损，清洗周期缩短；温度变化对膜影响较大，低温运行膜通量、产水量会下降，透水性会受到抑制，且不同的膜产品对低温的稳定性差异也较大，受四季自然温度变化，水处理能力变化很大；耐水量冲击负荷能力差，难以承受较大的水量冲击负荷。目前，新工艺因为价格等因素市场占有率相对低，生化处理部分与后续膜分离系统的衔接缺乏具体工程应用信息反馈，前端预处理、污泥和空气系统与膜分离特点相结合进行优化调整与设计经验还不足，导致全流程设计经验和参数不全，控制仪表和设备的选择没有参考资料，标准化的操作指引国内还没有统一，都在摸索实施，这些都降低了MBR工艺的运行效果，影响了膜的寿命及本身的能耗，同时也影响了生物化学处理，这些问题需要今后进一步去改进。

3 系统设备管理维护措施

城镇一体化使得人口过度聚集，需处理的生活污水量大，工作周期时间长，水中杂质复杂，工作环境潮湿易腐蚀，伴随不停的振动。要保持处理系统稳定运行就必须建立一套管理科学和定期保养制度，要实行专人负责，定期有人检查，及时最好保养，才能延长使用寿命。一是保证污水中的大固体物质不能进入设备，以免堵塞管道和孔口，损坏水泵。

5 结语

处理设备是生活污水处理质量的关键要素，我国每年会产生大量需要处理的生活污水，作为第二水源，这些污水若被净化循环利用，可以有效缓解工业、农业等用水压力。为此，针对污水的处理要根据水质特征，合理设计工艺处理流程，采用性能对应的设备，同时分析研究工艺设备的易发故障，提高排除能力，最大限度降低设备故障发生率，维护设备稳定和高效运行，做到减少维护成本和人力支出，实现经济效益和社会效益双提升。