污水处理厂的秘密
发布时间：
2020-06-20 14:40
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去年参观完槐房再生水厂后，我就有个想法，想找机会去北京的各个污水处理厂看看，我称之为“污水处理厂漫游计划”，但事实上只是空想没有行动。
今年因为疫情的缘故，这个计划就变得更加不切实际。前些天我的同事们因为工作需要跑了不少污水处理厂，他们的参观、考察是到了研究层面，过不了多久估计会有成果面世。北京的污水处理厂，除了槐房，我去过的有高碑店、清河、肖家河，外地的我也看过一些，大的小的，各有特色。但污水处理基本的流程是一样的。作为一个环境领域的从业者，污水处理的门外汉，我收集过一些资料、文献，给自己扫过盲。我把我知道的内容写出来，希望起到一点科普作用。本文提到的污水处理主要指生活污水处理。
我们日常生活产生的污水，包括卫生间的和厨房的，都会通过管道汇集到市政污水处理厂。在污水处理厂经过三级处理，符合国家排放标准后，目前这些水大部分排入自然水体，再次进入到自然循环中，也有一部分作为再生水使用：洗车、园林绿化、冲厕等。
一个污水处理厂沙盘图
污水处理厂是怎样把污水重新变干净呢？我们来解密下，就像把大象装进冰箱的套路一样，总共分三步。第一步是一级处理。一级处理的主要构筑物、设备包括：格栅（栅，多音字，理论上此处这个字念zha四声，但业内人士都念shan一声）间、泵房、曝（曝，多音字，理论上此处这个字念pu四声，但业内人士都念bao四声）气沉砂池和初级沉淀池。污水经过管网汇集进入污水处理厂，这时候的污水里可谓百毒缠身，什么都有，大的小的，可见的不可见的。你说该怎么办？肯定是先拦住大的呀。先让刚进来的污水流入间距为100毫米的粗格栅。粗格栅就像是个网眼儿比较大的过滤网，把矿泉水瓶、棉丝等大的固体漂浮物拦住。
这个是回转式格栅，是粗格栅的一种，细格栅模样跟这个有点像
接着水泵把污水输送到间距为20毫米的细格栅，在这里，小型的固体垃圾也被拦截下来。这些固体垃圾经过压干后外运处理——运到能处理固体废物的地方。经过粗细格栅处理的污水经泵房抽升，流入曝气沉砂池中。在这里，要对付的是更小一些的东西，比如砂粒啥的，虽然小，肉眼还是可见的。曝气的过程就是通过鼓风机设备，将空气强制加入到污水池中，使池内污水与空气充分接触，获得足够的溶解氧。然后，污水会产生竖向紊流，污水中较轻的污泥会随气泡上升，粒径大于0.2毫米的砂粒沉降到池底。同时，这个过程对污水中有机物也有氧化分解作用。
一种正在安装中的刮泥机
在曝气沉砂池里，通过刮泥机往复运行，其将沉降的砂粒刮至泥斗中，排至浓缩池。分离后的水则会流入初级沉淀池进行自由沉淀。到这里污水的一级处理完成了，大概可以去除水中20%左右的污染物质。这时候的水虽然还是乌漆嘛黑的，各种大块固体垃圾是没有了。第二步是二级处理。
百乐克工艺，一种具有脱氮除磷功能的多级活性污泥污水处理系统
氧化沟，也是活性污泥法的一种变形工艺
二级处理主要由曝气池和二级沉淀池组成，目的是去除污水中呈胶体和溶解性状态的有机物质。这个大约是类似粘液之类的东西。曝气池利用活性污泥的凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀作用去除污水中的有机污染物。对了，人类利用活性污泥法处理污水已经106年了。古老而又常用常新的技术，有各种变种。经过活性污泥净化作用后的污水，进入二级沉淀池再次进行自由沉淀。
这是一个二级沉淀池。污水处理厂有很多个池子，情理之中意料之内
经过沉淀的污泥从沉淀池底部排出，其中大部分作为接种污泥，回流至活性污泥池，以保证池内的悬浮固体浓度和微生物浓度。多余污泥则从系统中排出，经过深度脱水后，进行无害化处理，处理后还有可能用作肥料等。
污水经过二级处理后，仍含有氮、磷和难以生物降解的有害物质，容易造成水体富营养化，需要进一步净化处理。
氮、磷是生物所需要的营养物质，是农业上使用的肥料里必须含有的物质，但这种物质放错了地方也是祸害。
水体富营养化指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河湖、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，不过这种自然过程非常缓慢。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。
我国的污水处理厂以前仅有二级处理，后来才将脱氮除磷安排上日程。
第三步是三级处理，也就是对水的深度处理。这一步要将经过二级处理的水通过加药、混合、絮凝、沉淀，去除水中的磷酸盐，并控制出水悬浮物浓度。处理后的水进入反硝化生物滤池，利用滤料和滤料表面微生物作用，进一步实现总氮和悬浮物的去除。最后，再通过臭氧或加氯消毒杀灭细菌和病毒后，就可以将处理过的水作为再生水使用，冲洗厕所，洗车等，这时候它不再是污水，而是一种水源。如果在深度处理环节用膜处理，像对饮用水那样处理它，真的可以生产出能饮用的水，比如新加坡的新生水。
以上是比较通常的步骤，不同的污水处理厂为了深度处理或者其他缘故也会增加一些创新技术产品的使用。
纵观这三个步骤可以看出，污水处理厂需要消耗大量的能源，抽升呀、曝气呀等等，所以污水处理厂不光建设要花钱，建成后运行、维护成本也是很高的，电费占大头，还有药剂费、维修费、大修改造费、污泥处置费、固定资产购置费以及人员费用等等。
一处二沉池配水井旁边的小景观
污水处理厂原来就是由各种池子及构筑物组成的一个观感不佳的所在，现代化城市离不了它，但又不太喜欢它，觉得它又臭又占地儿。现在通过加盖子等方式，臭味的问题解决了一些。
不过我也参观过一些很美好的污水处理厂，比如原来中持运营的慈溪东部污水处理厂，还有北排的槐房再生水厂，虽然它们也是包含上述三步的普通污水处理厂（槐房还使用了MBR），人工湿地景观的增加让它们看起来不那么普通了。人工湿地不光能继续净化水质，还会对整个生态系统起作用。在这里，有流水潺潺，绿草幽幽，鲜花盛开，蝴蝶飞舞，小鱼游来游去，飞鸟做窝安家。若再种植一些瓜果蔬菜，养鸡养鸭养条狗，倒是能营造出一种田园牧歌式的氛围来。
一个污水处理厂的人工湿地
一个污水处理厂一角
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