潘瑞軍

（湖州市水務(wù)集團(tuán)有限公司，浙江 湖州 313000）

1 引言

當(dāng)前城市化進(jìn)程逐漸深入，在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)也為城市環(huán)境治理帶來(lái)了難題，最為典型的便是水資源問(wèn)題，現(xiàn)已成為困擾全世界的難題。國(guó)外現(xiàn)已開(kāi)展眾多水資源保護(hù)研究，并提出多種污水處理技術(shù)，如AB 技術(shù)、AAO 處理工藝等，并取得了一定成果。與此同時(shí)，我國(guó)也已研發(fā)出多種污水處理方式，并鼓勵(lì)相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新，在眾多創(chuàng)新技術(shù)中，膜處理技術(shù)在污水處理實(shí)際應(yīng)用中效果最為顯著，其主要依靠膜的透過(guò)性和選擇性，在外界壓力下達(dá)到排污效果，可用于市政污水處理中，為城市環(huán)境保護(hù)做出更多貢獻(xiàn)。

2 膜處理技術(shù)原理

與傳統(tǒng)分離過(guò)程相比，膜分離技術(shù)更加先進(jìn)，操作簡(jiǎn)便，具有節(jié)能降耗的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已在污水處理中得到普及。該技術(shù)的工藝原理是在過(guò)濾環(huán)節(jié)，經(jīng)泵加壓作用，料液以特定流速順著濾膜表面流動(dòng)，與膜截留物相比較大的物質(zhì)，無(wú)須透過(guò)膜便可直接進(jìn)入罐內(nèi)，較小的物質(zhì)則變成透析液。因此，膜系統(tǒng)有兩個(gè)出口，便于回流液和透析液流入。膜分離過(guò)程屬于物理過(guò)程，根據(jù)孔徑大小的不同，可分成超濾膜、微濾膜、納濾膜等，具有無(wú)化學(xué)變化、選擇性良好、適應(yīng)性強(qiáng)、能耗低等特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，不會(huì)對(duì)廢水造成二次污染，因?yàn)槲鬯畠?nèi)原本物質(zhì)成分未發(fā)生任何改變，化學(xué)反應(yīng)也不會(huì)改變，促使水資源二次污染問(wèn)題被有效避免；還具有經(jīng)濟(jì)性特征，該工藝只需使用膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行過(guò)濾即可，與傳統(tǒng)污水處理模式相比，十分經(jīng)濟(jì)環(huán)保，可節(jié)約大量污水處理成本[1]。

3 膜處理技術(shù)在市政污水處理中的應(yīng)用場(chǎng)景

3.1 含油污水處理

石油采集一般會(huì)產(chǎn)生大量廢氣污水，水中含有大量的油污，處理難度較大，如若直接排放到環(huán)境中，不但會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境，還會(huì)威脅人體健康。通常情況下，當(dāng)污水中油含量在200～1 200 mg/L 時(shí)，便要進(jìn)行處理，在檢測(cè)達(dá)標(biāo)后才可排放，較為常用的技術(shù)有氣化膜處理、控膜處理、生物膜處理等。根據(jù)含油污水實(shí)際污染程度，選擇相應(yīng)方式進(jìn)行處理，污水效果見(jiàn)表1。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，氣化膜的處理效果最為顯著，但在使用中應(yīng)嚴(yán)格控制膜的用量，使其與含油污水量相適配，定期更換膜，避免因膜浪費(fèi)增加企業(yè)的處理成本。

表1 各類(lèi)膜處理技術(shù)的應(yīng)用效果

3.2 印刷污水處理

印刷廠運(yùn)行中經(jīng)常產(chǎn)生大量印刷污水，水中含有較多的化學(xué)物質(zhì)、鹽、色素等，傳統(tǒng)處理方式很難將水中化學(xué)物質(zhì)徹底清除，影響處理效率。為了提高處理效果，可提前在污水中投放適量的添加劑，加速化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)，再對(duì)其進(jìn)行膜處理，促進(jìn)污水內(nèi)有害物質(zhì)直接沉降。例如，加入氧化劑，可對(duì)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生催化作用，使有害物質(zhì)含量進(jìn)一步減少。在膜處理過(guò)程中，技術(shù)人員可對(duì)污水稀釋處理，加入較為干凈的生活用水，減少有害物質(zhì)對(duì)處理膜產(chǎn)生的影響，確保膜的通透性。根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，膜處理后的印刷污水回收率達(dá)到85%，且各項(xiàng)指標(biāo)與地下水較為接近[2]。

3.3 居民生活用水處理

通常情況下，生活用水源于城市自來(lái)水廠，在管道運(yùn)輸期間產(chǎn)生大量細(xì)菌，如若未能定期清理，細(xì)菌便會(huì)聚集并產(chǎn)生有害化學(xué)物質(zhì)，居民飲用后使人體健康受到威脅。同時(shí)，因自來(lái)水管道材質(zhì)大多為鐵，管道氧化產(chǎn)生殘?jiān)?，此?lèi)物質(zhì)跟隨管中自來(lái)水一同輸送到生活中，對(duì)水質(zhì)造成較大影響。通過(guò)膜技術(shù)的應(yīng)用，可使管道內(nèi)有害物質(zhì)得到有效過(guò)濾，水質(zhì)得到保障。膜技術(shù)在生活中通過(guò)凈水器來(lái)實(shí)現(xiàn)，自來(lái)水使用前需要經(jīng)過(guò)凈水器過(guò)濾，將水中大分子物質(zhì)、鐵渣、油脂等過(guò)濾出去，不但可避免水管堵塞、銹蝕，還可保障飲用水質(zhì)量。但在應(yīng)用中需要定期更換凈水器內(nèi)的膜，通常在每半年到一年更換一次，由此提高凈水效果。

4 膜處理技術(shù)在市政污水處理中的應(yīng)用措施

4.1 基本情況

以某市政給排水工程為例，污水處理設(shè)計(jì)規(guī)模為2.5×104m3/d，采用間歇循環(huán)的活性污泥工藝，也就是CAST 二級(jí)處理技術(shù)。原本出水水質(zhì)為一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)環(huán)保部門(mén)要求，需要將水質(zhì)提高到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表2。

表2 污水處理工程進(jìn)出水水質(zhì)

4.2 技術(shù)應(yīng)用

為了滿(mǎn)足環(huán)保部門(mén)的水質(zhì)凈化要求，該工程需要對(duì)現(xiàn)有給排水系統(tǒng)進(jìn)行改造，將膜處理技術(shù)應(yīng)用進(jìn)來(lái)，嚴(yán)格遵循工藝流程開(kāi)展，改造后的工藝流程如圖1 所示。

圖1 膜處理技術(shù)流程圖

在上述工序完畢后，需要對(duì)進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)污水實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)，明確水質(zhì)指標(biāo)，確保指標(biāo)制定符合實(shí)際情況，不會(huì)因水質(zhì)過(guò)高導(dǎo)致建筑物與設(shè)備規(guī)模過(guò)大，增加人力與成本方面的浪費(fèi)[3]。

要使污水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，確保處理后的水質(zhì)符合排放標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)對(duì)水資源造成二次污染，應(yīng)加強(qiáng)點(diǎn)源治理。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知，個(gè)別企業(yè)將廢水聚集起來(lái)一同排入污水廠的做法不可取，應(yīng)在各企業(yè)內(nèi)部單獨(dú)處理，并結(jié)合給排水工程對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，對(duì)生產(chǎn)生活廢水進(jìn)行處理，使其符合污染排放的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)才可排入污水排放系統(tǒng)內(nèi)。在污水處理系統(tǒng)改造中，采用“AAO＋MBR 工藝”，主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)如下。

1）新建膜格柵間。選擇使用面積較小的網(wǎng)格狀格柵，根據(jù)近期最高污水處理量，對(duì)單臺(tái)精細(xì)格柵進(jìn)行設(shè)計(jì)，即1 523 m3/h，共計(jì)設(shè)置2 臺(tái)精細(xì)格柵，每臺(tái)流量為1 523 m3/h，柵條件的縫隙為1 mm，且設(shè)置機(jī)械清水中壓、高壓沖洗裝置；將粗格柵與進(jìn)水泵房聯(lián)合建設(shè)，土建按照10 萬(wàn)m3/d 規(guī)模進(jìn)行建設(shè)，該項(xiàng)目新增一套粗格柵，寬度為1.5 m，距離為20 mm；進(jìn)水泵房現(xiàn)已安裝3 臺(tái)潛水泵，該項(xiàng)目新增2 臺(tái)，共計(jì)5 臺(tái)，有4 臺(tái)投入使用，剩余1 臺(tái)備用，每臺(tái)流量為1 400 m3/h，揚(yáng)程設(shè)定為16 m，功率為90 kW，均采用變頻控制；在細(xì)格柵與曝氣沉砂池設(shè)計(jì)方面，考慮到遠(yuǎn)期擴(kuò)建需求，該項(xiàng)目新建細(xì)格柵與曝氣沉沙池，按照10 萬(wàn)m3/d 的規(guī)模建設(shè)。內(nèi)部設(shè)置4 套階梯式細(xì)格柵，本期先設(shè)置2 套，寬度為1.5 m，再配備2 臺(tái)沖洗泵，1 臺(tái)投入使用，1 臺(tái)留作備用，每臺(tái)流量為24 m3/h，揚(yáng)程設(shè)定為50 m，功率設(shè)定為7.5 kW。

2）MBR 膜濾池。針對(duì)近期與遠(yuǎn)期工程設(shè)計(jì)流量進(jìn)行設(shè)定，分別為2.5×104m3/d 和3.5×104m3/d，并將生化池、膜濾池分成兩組，針對(duì)現(xiàn)有的CAST 池進(jìn)行改造，將內(nèi)部隔墻拆除，新增各類(lèi)走廊道與分隔墻；合理設(shè)置水溫，始終保持在10～25 ℃。一般生化段處理效率受活性污泥濃度的影響，在AAO 工藝中，混合液污泥濃度在3 000～4 000 mg/L，利用MBR 技術(shù)后，污泥濃度可提高到6 666.67 mg/L，可使處理效率得到明顯提升；膜池設(shè)置12 格，并列排布，本期先設(shè)置8 格池內(nèi)膜組件，在池前設(shè)置進(jìn)水渠道，后方設(shè)置回流渠道，在好氧區(qū)混合液經(jīng)過(guò)進(jìn)水通道均勻流入各個(gè)格膜池內(nèi)，池出水經(jīng)過(guò)回流渠道提升到好氧區(qū)內(nèi)，每個(gè)格膜池均設(shè)置進(jìn)、出水閘與排空管，并為各個(gè)膜池配備相應(yīng)的透過(guò)液泵，在負(fù)壓狀態(tài)下吸出水，支持變頻操作，恒流量間歇運(yùn)行。

3）膜設(shè)備間。膜設(shè)備間與配電間、分變電所、控制室聯(lián)合建設(shè)，內(nèi)部設(shè)置反沖洗泵、抽吸泵、CIP 泵等配套設(shè)備，其中，抽吸泵數(shù)量為9 臺(tái)，8 臺(tái)投入使用，剩余1 臺(tái)備用，每臺(tái)流量為300 m3/h，揚(yáng)程設(shè)定為10 m，功率為15 kW；反沖洗泵數(shù)量為2 臺(tái)，1 臺(tái)使用，1 臺(tái)備用，每臺(tái)流量為280 m3/h，揚(yáng)程設(shè)定為15 m，功率為15 kW；CIP 泵數(shù)量為2 臺(tái)，同樣是1 用1 備，單臺(tái)流量為60 m3/h，揚(yáng)程為15 m，功率為5.5 kW；壓縮空氣系統(tǒng)1 套，包括2 臺(tái)空壓機(jī)，每臺(tái)流量為0.67 m3/min，壓力值為0.8 MPa，功率為5.5 kW；1 臺(tái)冷干機(jī)，流量為0.8 m3/min，功率為0.21 kW。

4.3 優(yōu)化效果

在二期工程中將設(shè)計(jì)規(guī)模設(shè)定為15×104m3/d，同樣采用AAO 與MBR 相結(jié)合工藝，在2020 年正式投產(chǎn)，取得理想的運(yùn)行效果。在改造工程中，將“AAO＋MBR”作為最佳方案，引入新型中空纖維膜構(gòu)成的一體化膜組器，性能見(jiàn)表3。將該設(shè)備投入使用后，充分發(fā)揮出高通量、低清洗頻率的優(yōu)勢(shì)，使污水處理效果進(jìn)一步提升，取得較高的環(huán)境效益。

表3 膜組器性能參數(shù)

5 結(jié)論

綜上所述，當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，可用水資源日益短缺，為了預(yù)防水污染，市政給排水工程的污水處理效果得到高度重視，與居民生活質(zhì)量與健康息息相關(guān)。對(duì)此，市政工程人員應(yīng)深刻意識(shí)到膜處理技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與價(jià)值，根據(jù)污水類(lèi)型將氣化膜、生物膜、控膜等技術(shù)應(yīng)用進(jìn)來(lái)，使城市內(nèi)含油污水、居民生活污水得到充分凈化，確保水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，還應(yīng)采用“AAO＋MBR 工藝”，對(duì)膜格柵、MBR 膜濾池、膜設(shè)備間等主要構(gòu)筑物進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使污水處理與市政排水系統(tǒng)相契合，逐步提高污水循環(huán)處理程度，并對(duì)達(dá)標(biāo)廢水回收利用，使市內(nèi)水環(huán)境得到切實(shí)保障。