污水深度处理技术

深度处理的目的是进一步去除二级（强化）处理未能完全去除的有机污染物、SS、色度、嗅味和矿化物等。常见的深度处理技术包括混凝沉淀、介质过滤（含生物过滤）、膜处理及氧化等。

1、混凝沉淀技术
利用混凝剂使水中的悬浮颗粒物和胶体物质凝聚形成絮体，然后通过沉淀的方式去除絮体。混凝剂混合反应方式可采用管道混合或机械搅拌等方式。宜选择铝盐和铁盐为主的混凝剂，必要时可投加有机高分子助凝剂。沉淀设施主要有平流、竖流、辐流和斜板（管）沉淀池，也可利用澄清池去除絮体。
（1）（适用范围）适用于城镇污水二级处理/二级强化处理出水的深度处理，同时也可作为预处理技术，保障后续处理工艺过程稳定运行。
（2）（技术特点）经济、简便、适用范围广，对浊度、磷及表观色度均有较好的去除效果。
（3）（运行参数）混凝剂投量与进出水水质、混凝剂种类有关，一般运行情况下宜为2-10mg/L（以铁或铝计）；混合反应时间宜为10-15min，沉淀时间宜为60-120min。
（4）（处理效果）以二级处理出水为进水，混凝沉淀出水浊度可达到1-5NTU；ODCr去除率约为10-30%；根据来水总磷浓度，总磷去除率通常为40-80%。
2、介质过滤技术
包括砂滤、滤布滤池等SS去除技术。
2.1砂滤
利用一定粒径的石英砂等无机介质过滤截留悬浮物、胶体物质。
（1）（适用范围）适用于混凝沉淀出水或其他有除浊要求水的深度处理。城镇污水二级处理/二级强化处理出水浊度较低时可采用微絮凝-过滤。常用的砂滤池有V型滤池等。
（2）（技术特点）简单、经济、实用，运行稳定可靠，其中微絮凝-过滤具有一定的除磷效果。
（3）（运行参数）粒径、滤层厚度及滤速等运行参数与采用的滤池形式有关。当采用V型滤池时，均质滤料滤层厚度宜为1.0-1.5m左右，滤速宜采用4-8m/h，根据来水浊度确定反冲洗周期。
（4）（处理效果）砂滤出水浊度；微絮凝-过滤对磷的去除与进水浓度以及絮凝剂投加量有关，去除率通常为20-50%。
（5）（注意事项）采用微絮凝-过滤时，设计操作不当可能导致滤池反冲洗周期缩短、出水浊度升高。
2.2滤布滤池
利用一定孔径的滤布过滤去除总悬浮固体。滤布滤池技术为表面过滤技术，可以替代传统的深床过滤。
（1）（适用范围）适用于混凝沉淀出水或其他有除浊要求水的深度处理。
（2）（技术特点）节省能耗，一般是常规气水反冲滤池能耗的1/3；过滤水头小；占地面积小，维护使用简便。
（3）（运行参数）水力负荷宜为6-16m3/(m2·h)，滤盘直径一般为0.90-3.00m，滤盘反洗转速一般为0.5-1.0r/min。
（4）（处理效果）对SS的去除率可达50%以上。
（5）（注意事项）当SS过高或黏附性较强时，滤布易发生污染和堵塞。
2.3生物过滤
利用滤料及其表面附着的生物膜去除氮、有机污染物和悬浮物。根据处理目标不同分为曝气生物滤池和反硝化滤池。
（1）（适用范围）适用于以城镇污水二级处理/二级强化处理出水的深度处理，也可用于臭氧氧化出水的后处理。曝气生物滤池适用于氨氮的去除，反硝化滤池适用于硝态氮的去除。
（2）（技术特点）去除氨氮（或总氮）和有机污染物。
（3）（运行参数）曝气生物滤池以氨氮为去除目标时，容积负荷一般为0.2-0.6kg氨氮/(m3滤料·d)，滤速宜为3-6m/h，供气量宜为70m3/kg氨氮左右；处理臭氧氧化出水时，滤速宜为4-10m/h；反硝化滤池容积负荷一般为1-1.5kg硝态氮/(m3滤料·d)，滤速宜为5-8m/h，外加碳源可按去除硝态氮的5-6倍（CODCr/N）计。
（4）（处理效果）以二级处理出水为进水时，曝气生物滤池氨氮去除率可达90%以上，CODCr的去除率可达10-30%，出水SS一般≤15mg/L；以臭氧氧化出水为进水时，可有效去除臭氧氧化产生的小分子有机物，如醛类等；反硝化滤池硝态氮去除率主要取决于投加的碳源量，一般为50-90%。
（5）（注意事项）曝气生物滤池在水温低时硝化效率会下降；反硝化滤池对碳源投加控制要求高，供应不足时会产生亚硝酸盐积累，过量时会导致出水有机物含量升高，而且应注意因生物生长而导致的滤床堵塞问题；原则上氮的去除应在二级强化处理单元完成。
3、膜处理技术
本指南所指膜处理技术包括基于微滤和超滤的固液分离技术，以及基于反渗透的脱盐及溶解性污染物去除技术。具体包括：膜生物反应器（MBR）技术、微滤/超滤膜过滤技术；反渗透（RO）技术等。
3.1膜生物反应器
将膜分离技术与活性污泥生物处理单元相结合，以膜过滤取代传统二沉池的水处理技术。常用组件类型主要有板式和中空纤维两种。
（1）（适用范围）适用于以城镇污水为水源的污水再生处理。
（2）（技术特点）可克服传统活性污泥法的污泥流失和膨胀问题；容积负荷高，处理效果稳定，出水水质总体上优于常规生物处理技术。
（3）（运行参数）膜通量一般为10-20L/(m2·h)，操作压力宜小于0.05Mpa，气水比宜为10-30。
（4）（处理效果）出水CODCr<30mg/L，浊度<1NTU。
（5）（注意事项）容易出现膜污染问题，对运行管理要求高，检修及化学清洗较复杂，需进行定期在线清洗和离线清洗；膜组件采用中空纤维更换周期一般为3-5年，采用板式更换周期一般为5-8年，需要考虑膜组件更换费用；由于受膜通量限制，遇到水力冲击负荷时调节余量较小；反应器内污泥浓度高，膜组件出现损坏等问题时，需注意出水的水质安全。
3.2微滤/超滤膜过滤
利用微滤膜或超滤膜去除水中SS和胶体物质的处理技术，主要包括外置式和浸没式两种应用方式。常用组件类型主要有板式、管式和中空纤维三种。
（1）（适用范围）适用于以城镇污水二级处理/二级强化处理出水的深度处理。
（2）（技术特点）可替代常规的沉淀-过滤工艺，具有去除悬浮物和胶体物质的能力，出水水质优于常规介质过滤；占地面积小，自动化程度高；浸没式适用于使用沉淀-过滤工艺的城镇污水再生处理设施的升级改造。
（3）（运行参数）运行参数与膜的过滤方式有关。外置式：操作压力宜≤0.2Mpa，膜通量宜为40-70L/(m2·h)，反冲洗周期宜为30-60min；浸没式：操作压力宜≤0.05Mpa，膜通量宜为30-50L/(m2·h)，反冲洗周期宜为30-60min。
（4）（处理效果）CODCr去除率约为5-30%，浊度<0.2NTU，水回收率≥90%。
（5）（注意事项）浸没式采用负压抽吸方式出水，运行成本较外置式低20-50%；外置式具有产水通量大，相同处理规模使用膜面积少，投资节省的优点。需定期进行在线和离线化学清洗，膜组件更换周期约为3-5年。
3.3反渗透技术
利用只能透过水而不能透过溶质的反渗透膜进行水中溶解性物质去除的膜分离技术。
（1）（适用范围）适用于对溶解性无机盐类和有机物含量有特殊要求的再生水生产。
（2）（技术特点）出水水质好，有机质和无机盐含量远低于其他膜处理技术的出水；可通过对反渗透浓水回收提高产水率。
（3）（运行参数）进水污染指数（SDI15）<3，运行压力≤2.0Mpa。
（4）（处理效果）两段反渗透产水率可大于70%，RO系统的脱盐率可大于95%，二级RO的脱盐率可大于97%。
（5）（注意事项）反渗透对预处理要求高，一般要求有超滤或微滤预处理，并使用一次性的保安过滤器（一般采用5微米滤元）；反渗透出水pH值偏低，需根据水质需求进行调整；有大量浓水产生，浓水无机盐和有机质含量高，其处理处置需要给予充分的考虑；反渗透膜用于污水再生处理容易产生膜污染问题，每年需进行2-6次膜的化学清洗，3-5年需更换膜组件；实际运行中，进水泵不能停水，冬季低温期需采取适当的保温措施。
4、氧化技术
利用臭氧等强氧化剂对水中色度、嗅味及有毒有害有机物等进行氧化去除的技术，根据来水水质状况和出水水质要求还可以采用臭氧－过氧化氢、紫外－过氧化氢等氧化技术。
4.1臭氧氧化
利用臭氧作为氧化剂对水中色度、嗅味及有毒有害有机物进行氧化去除。
（1）（适用范围）主要用于水中色度、嗅味及有毒有害有机物等的去除。适用于城镇污水二级处理/二级强化处理出水的深度处理。
（2）（技术特点）现场制备，操作简便，可综合改善水质，并强化病原微生物的去除。
（3）（运行参数）臭氧投量宜为3-8mg/L，接触时间宜为5-10min。
（4）（处理效果）对色度、嗅味以及含不饱和键的有毒有害有机物去除效果显著，出水色度一般小于10度，可有效去除嗅味，并具有降低生物毒性的效果。
（5）（注意事项）具有强氧化性，与臭氧接触的相关设施应采用耐氧化材料；臭氧有毒，气味难闻，设置尾气破坏装置，并采取防止臭氧泄漏的措施；宜采用后置生物过滤技术（如生物活性炭过滤）去除臭氧氧化中间产物（醛类物质等）。
4.2臭氧－过氧化氢
利用臭氧－过氧化氢联用技术对水中色度、嗅味及有毒有害有机物进行氧化去除。
（1）（适用范围）适用于城镇污水二级处理/二级强化处理出水的深度处理。
（2）（技术特点）利用氧化能力比臭氧更强的羟基自由基进行氧化；运行方式灵活，根据实际情况可选择单臭氧氧化、臭氧-过氧化氢联用等方式，采用联用方式时，可在多级臭氧接触池的后段投加过氧化氢；与紫外-过氧化氢技术相比较而言，不受浊度影响，反应时间短。
（3）（运行参数）臭氧投量宜为3-8mg/L，过氧化氢与臭氧的投加比一般为0.3-0.5（质量比），接触时间宜大于5min。
（4）（处理效果）色度、嗅味去除效果与单臭氧氧化相当，比单臭氧氧化具有更强的氧化能力。
（5）（注意事项）与臭氧氧化相同，需要关注臭氧的氧化性和毒性；过氧化氢在高温下容易分解，储运要注意安全；出水中可能有过氧化氢残留，对过氧化氢含量有要求时，需采用活性炭床进行过氧化氢分解处理。
4.3紫外－过氧化氢
利用紫外－过氧化氢联用技术对水中色度、嗅味及有毒有害有机物进行氧化去除。
（1）（适用范围）适用于城镇污水二级处理/二级强化处理出水的深度处理。
（2）（技术特点）利用氧化能力强的羟基自由基进行氧化，同时兼有消毒效果。
（3）（运行参数）紫外线有效剂量≥20mJ/cm2，过氧化氢投量宜为3-8mg/L，接触时间宜大于30min。
（4）（处理效果）比臭氧具有更强的氧化能力，具有一定的除色除嗅效果。
（5）（注意事项）水中SS及紫外灯管表面的积垢易降低紫外线消毒效率；紫外灯管寿命一般为一年，会产生含重金属的废弃灯管，需采取相应的安全处置措施。