城市自來水廠廢水處理工藝流程解析——從源頭到達(dá)標(biāo)排放的全鏈條管控一、引言：城市自來水廠廢水的來源與特性城市自來水廠作為水資源凈化的核心設(shè)施，其運行過程中會產(chǎn)生兩類廢水：工藝廢水（占水廠總產(chǎn)水量的2%~5%）與廠區(qū)生活污水（占比約1%）。工藝廢水主要來自沉淀池排泥、濾池反沖洗、藥劑制備沖洗等環(huán)節(jié)；生活污水則來自廠區(qū)辦公、食堂、衛(wèi)生間等場所。這些廢水若直接排放，會對受納水體造成懸浮物（SS）、有機(jī)物（COD）、藥劑殘留（如鋁鹽、鐵鹽）等污染，因此必須通過系統(tǒng)化處理實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放或資源化利用。（一）工藝廢水的核心特性1.高懸浮物含量：沉淀池排泥與濾池反沖洗水中SS濃度可達(dá)數(shù)百至數(shù)千mg/L（如砂濾池反沖洗水SS約100~500mg/L，沉淀池排泥SS可達(dá)1000~3000mg/L），是處理的重點對象；2.低有機(jī)物濃度：工藝廢水的COD通常在50~200mg/L之間（遠(yuǎn)低于城市污水的300~500mg/L），可生化性較差；3.含藥劑殘留：若采用鋁鹽（如聚合氯化鋁）或鐵鹽作為混凝劑，廢水中會含有一定量的鋁、鐵離子；若采用二氧化氯或次氯酸鈉消毒，可能殘留少量余氯；4.水量波動大：濾池反沖洗水的排放具有間歇性（每24~48小時一次，每次持續(xù)10~30分鐘），導(dǎo)致廢水水量隨運行周期波動。（二）生活污水的特性廠區(qū)生活污水的水質(zhì)與城市生活污水類似，但水量小（通常為日均數(shù)百至數(shù)千立方米）、污染物濃度較低（COD約200~300mg/L，NH3-N約20~30mg/L），處理難度相對較低。二、城市自來水廠廢水處理核心工藝流程城市自來水廠廢水處理的核心目標(biāo)是去除懸浮物、降低有機(jī)物濃度、回收利用水資源，通常采用“預(yù)處理→污泥濃縮→污泥調(diào)理→污泥脫水→上清液/濾液處理→生活污水單獨處理”的全鏈條工藝（見圖1，注：圖略）。以下對各環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)解析：（一）預(yù)處理：去除粗大雜質(zhì)與無機(jī)顆粒預(yù)處理的目的是去除廢水中的粗大懸浮物（如樹枝、塑料碎片）與無機(jī)砂粒，防止后續(xù)設(shè)備堵塞。常見工藝包括：1.格柵：采用細(xì)格柵（柵隙1~5mm）攔截廢水中的漂浮物，通常設(shè)置在廢水收集池入口；2.沉砂池：采用平流式或旋流式沉砂池，去除密度較大的砂粒（粒徑≥0.2mm），減少砂粒對后續(xù)濃縮、脫水設(shè)備的磨損。設(shè)計要點：格柵應(yīng)設(shè)置自動清渣裝置（如機(jī)械耙齒），避免人工清理的不便；沉砂池的停留時間宜為2~5分鐘，確保砂粒有效沉淀。（二）污泥濃縮：減少污泥體積，降低后續(xù)處理負(fù)荷工藝廢水中的污泥（如沉淀池排泥、濾池反沖洗污泥）含水量高達(dá)99%以上，體積龐大，需通過濃縮降低含水量（至95%~97%），減少后續(xù)調(diào)理、脫水環(huán)節(jié)的處理量。常見濃縮工藝包括：1.重力濃縮池：利用污泥的重力沉降特性實現(xiàn)濃縮，適用于污泥量較大的水廠（日均污泥量≥50m3）。其優(yōu)點是運行成本低、維護(hù)簡單；缺點是占地面積大、濃縮效率受污泥性質(zhì)影響大（如活性污泥的濃縮效果優(yōu)于無機(jī)污泥）。2.離心濃縮機(jī)：通過離心力將污泥中的水分分離，適用于污泥量較小或場地受限的水廠。其優(yōu)點是濃縮效率高（可將污泥濃度從1%提升至5%~8%）、占地面積?。蝗秉c是運行成本高（需消耗電能）、噪音大。3.氣浮濃縮池：通過微氣泡吸附污泥顆粒，使其上浮至水面實現(xiàn)濃縮，適用于輕質(zhì)污泥（如藻類污泥）。其優(yōu)點是濃縮效果好、停留時間短（約20~30分鐘）；缺點是需投加絮凝劑（如PAC）、運行成本較高。選擇原則：大規(guī)模水廠優(yōu)先選擇重力濃縮池；小規(guī)?；驁龅厥芟薜乃畯S選擇離心濃縮機(jī)；含藻類的污泥選擇氣浮濃縮池。（三）污泥調(diào)理：改善脫水性能，提升脫水效率濃縮后的污泥（含水量95%~97%）仍具有較高的親水性，直接脫水難度大，需通過調(diào)理破壞污泥的膠體結(jié)構(gòu)，降低其比阻（單位質(zhì)量污泥的阻力，單位：s2/g），提高脫水效率。常見調(diào)理方法包括：1.化學(xué)調(diào)理：投加絮凝劑（如聚丙烯酰胺，PAM）或無機(jī)調(diào)理劑（如石灰、硫酸亞鐵）。PAM是最常用的有機(jī)絮凝劑，通過吸附架橋作用將污泥顆粒聚集為大絮體，降低比阻；石灰則通過中和污泥中的酸性物質(zhì)、增加污泥顆粒的密度，提升脫水效果。投加量：PAM的投加量通常為1~5mg/L（以干污泥計）；石灰的投加量為污泥干重的10%~20%（適用于需要同時去除磷的場景）。2.物理調(diào)理：采用超聲波、微波等方法破壞污泥的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，釋放內(nèi)部水分。其優(yōu)點是無藥劑殘留；缺點是設(shè)備成本高、運行能耗大，目前僅在小規(guī)模水廠試點應(yīng)用。關(guān)鍵指標(biāo)：調(diào)理后的污泥比阻應(yīng)降至1×1012s2/g以下（原污泥比阻通常為1×1013~1×101?s2/g），才能滿足后續(xù)脫水設(shè)備的要求。（四）污泥脫水：實現(xiàn)固液分離，得到干化污泥脫水是將調(diào)理后的污泥（含水量95%~97%）進(jìn)一步去除水分，得到干化污泥（含水量70%~85%），便于運輸與處置。常見脫水設(shè)備包括：1.板框壓濾機(jī)：采用高壓過濾（壓力0.6~1.2MPa）實現(xiàn)固液分離，適用于需要高脫水率的場景（如污泥填埋或焚燒）。其優(yōu)點是脫水效果好（含水量可降至70%以下）、濾液清澈；缺點是間歇運行（需頻繁裝料、卸料）、效率低。2.帶式壓濾機(jī)：通過重力脫水+機(jī)械擠壓（壓力0.1~0.3MPa）實現(xiàn)連續(xù)運行，適用于污泥量較大的水廠。其優(yōu)點是處理能力大、運行成本低；缺點是脫水效果受污泥濃度影響大（需將污泥濃度提升至3%~5%）、濾液中SS含量較高（約100~300mg/L）。3.離心脫水機(jī)：通過離心力（轉(zhuǎn)速2000~4000rpm）實現(xiàn)固液分離，適用于場地受限的水廠。其優(yōu)點是連續(xù)運行、占地面積??；缺點是運行噪音大、需投加較多PAM（約3~5mg/L）。選擇原則：需要高脫水率的水廠選擇板框壓濾機(jī)；大規(guī)模水廠選擇帶式壓濾機(jī)；場地受限的水廠選擇離心脫水機(jī)。（五）上清液與濾液處理：閉環(huán)管控，避免二次污染濃縮池的上清液（含水量99%以上）與脫水機(jī)的濾液（含水量98%以上）中仍含有一定量的SS（100~500mg/L）、COD（50~150mg/L）與藥劑殘留，若直接排放會造成二次污染，需回到水廠的常規(guī)處理工藝（如混凝沉淀→過濾→消毒）或單獨處理。常見處理方式：1.回流入廠內(nèi)常規(guī)處理系統(tǒng)：將上清液與濾液引入水廠的原水管道，與原水混合后一起處理。這種方式的優(yōu)點是無需新增處理設(shè)備；缺點是會增加常規(guī)處理系統(tǒng)的負(fù)荷（如SS負(fù)荷增加10%~20%），需確保水廠有足夠的處理能力。2.單獨生物處理：若上清液與濾液中的COD較高（≥150mg/L），可采用生物處理工藝（如活性污泥法、生物膜法）去除有機(jī)物。由于廢水的可生化性較差（B/C比約0.2~0.3），需補(bǔ)充碳源（如葡萄糖、乙酸鈉）以提高處理效果。3.膜處理：采用微濾（MF）或超濾（UF）膜去除上清液與濾液中的SS與膠體顆粒，適用于需要回用的場景（如反沖洗水回用）。其優(yōu)點是出水水質(zhì)好（SS≤10mg/L）；缺點是膜易污染、運行成本高。（六）廠區(qū)生活污水單獨處理：分類管控，達(dá)標(biāo)排放廠區(qū)生活污水的水量小、水質(zhì)穩(wěn)定，通常采用小型一體化生化處理設(shè)備（如地埋式活性污泥法、生物接觸氧化法）進(jìn)行處理。處理后的出水需滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB____）中的一級B標(biāo)準(zhǔn)（COD≤60mg/L，SS≤20mg/L，NH3-N≤8mg/L），可直接排放或用于廠區(qū)綠化、道路沖洗。三、處理后廢水的資源化利用與達(dá)標(biāo)排放要求（一）資源化利用途徑城市自來水廠廢水的資源化利用是節(jié)水的重要手段，常見途徑包括：1.反沖洗水回用：將處理后的上清液與濾液（SS≤10mg/L）用于濾池反沖洗，可減少新鮮水用量（約占反沖洗水量的30%~50%）；2.廠區(qū)綠化與道路沖洗：處理后的生活污水（滿足一級B標(biāo)準(zhǔn)）可用于廠區(qū)綠化、道路沖洗，替代新鮮水；3.污泥資源化：干化污泥（含水量70%~85%）可用于制磚、填埋場覆蓋土或生物燃料（如與煤混合焚燒），實現(xiàn)污泥的減量化、無害化、資源化。（二）達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)城市自來水廠廢水的排放需滿足以下標(biāo)準(zhǔn)：1.國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)：《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB____）中的一級A或一級B標(biāo)準(zhǔn)（根據(jù)受納水體的功能類別確定）；2.地方標(biāo)準(zhǔn)：部分地區(qū)（如太湖流域、長江流域）制定了更嚴(yán)格的地方標(biāo)準(zhǔn)（如《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》（DB32/____）），要求COD≤50mg/L，SS≤10mg/L，NH3-N≤5mg/L；3.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：《自來水廠廢水處理技術(shù)規(guī)范》（CJJ/T____）對自來水廠廢水的處理工藝、運行管理等作出了具體規(guī)定。四、工藝選擇與運行管理的關(guān)鍵要點（一）工藝選擇的影響因素1.廢水水量與水質(zhì)：水量大的水廠選擇連續(xù)運行的工藝（如帶式壓濾機(jī)）；水質(zhì)波動大的水廠選擇抗沖擊能力強(qiáng)的工藝（如重力濃縮池）；2.水廠規(guī)模：大規(guī)模水廠（日均產(chǎn)水量≥10萬m3）選擇重力濃縮+板框壓濾機(jī)；小規(guī)模水廠（日均產(chǎn)水量≤5萬m3）選擇離心濃縮+離心脫水機(jī)；3.當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求：若要求高脫水率（如污泥填埋），選擇板框壓濾機(jī)；若要求回用反沖洗水，選擇膜處理工藝；4.投資與運行成本：重力濃縮池的投資成本低（約占總投資的10%~15%），但運行成本高（需定期清理池底污泥）；離心濃縮機(jī)的投資成本高（約占總投資的20%~30%），但運行成本低（自動化程度高）。（二）運行管理的核心環(huán)節(jié)1.污泥濃度監(jiān)測：定期監(jiān)測濃縮池進(jìn)泥與出泥的濃度（如采用在線濃度計），調(diào)整排泥周期（通常為24~48小時）；2.藥劑投加量調(diào)整：根據(jù)污泥比阻的變化調(diào)整PAM或石灰的投加量（如比阻升高，增加PAM投加量）；3.設(shè)備維護(hù)：定期檢查脫水機(jī)的濾布（帶式壓濾機(jī)）或濾板（板框壓濾機(jī)），及時更換破損的濾布或濾板；定期清理沉砂池的砂粒（每周1~2次）；4.水質(zhì)監(jiān)測：定期監(jiān)測上清液、濾液與生活污水的出水水質(zhì)（如COD、SS、NH3-N），確保達(dá)標(biāo)排放。五、結(jié)論與展望城市自來水廠廢水處理是保障水資源安全、防止水體污染的重要環(huán)節(jié)。其工藝流程需根據(jù)廢水的來源與特性，選擇“預(yù)處理→濃縮→調(diào)理→脫水→上清液處理”的全鏈條工藝，并結(jié)合資源化利用要求優(yōu)化工藝參數(shù)。未來，隨著環(huán)保要求的不斷提高，自來水廠廢水處理將向智能化（如采用AI優(yōu)化藥劑投加量）、低碳化（如采用太陽能驅(qū)動的脫水設(shè)備）、高資源化（如污泥制氫、反沖洗水全回用）方向發(fā)展，為城市水資源的可持續(xù)利用提供更有力的支撐。參考文獻(xiàn)[1]中