王靜張華新鄭靖瑞

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環(huán)保節(jié)能

污水處理廠中水回用技術(shù)研究

王靜1張華新2鄭靖瑞3

1河南佳昱環(huán)境科技有限公司（450000）2核工業(yè)第五研究設(shè)計(jì)院（450052）3河南首創(chuàng)環(huán)?？萍加邢薰荆?50000）

積極開(kāi)展城市污水的深度處理及回用，是解決城市水資源短缺的重要措施。這里從物理化學(xué)處理技術(shù)、生處理技術(shù)及膜分離技術(shù)等方面，對(duì)污水處理廠尾水深度處理進(jìn)行分析，并提醒同行針對(duì)不同性質(zhì)的尾水，應(yīng)注意選擇相應(yīng)的深度處理技術(shù)或組合工藝。

深度處理；中水回用；水資源

0 中水回用的概念

中水指排放的生活污水、工業(yè)廢水經(jīng)回收處理后可以再利用的水，其水質(zhì)介于上水(自來(lái)水)與下水(排入管道內(nèi)污水)之間，是可在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用的非飲用水。中水主要用于農(nóng)田灌溉、城市綠化、工業(yè)用水等。

中水利用也稱作污水回用，一方面,為供水開(kāi)辟了第二水源，可大幅度降低上水的消耗量；另一方面,在一定程度上解決了下水對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，從而起到保護(hù)水源的作用。在美國(guó)、日本等國(guó)家，廁所沖洗、園林和農(nóng)田灌溉、道路保潔、洗車、城市噴泉、冷卻設(shè)備補(bǔ)充用水等,都大量使用中水。

1 城市污水處理廠中水回用工程的可行性

目前，我國(guó)集中投入了大量的資金修建城市污水處理廠，治理水污染，緩解日趨嚴(yán)重的水資源緊缺問(wèn)題，這為我國(guó)的中水回用奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。在城市污水處理廠安裝污水回用系統(tǒng)，在原有污水處理工藝上進(jìn)行深度處理，就可使污水轉(zhuǎn)化為符合一定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的中水。在城市污水處理廠增設(shè)中水回用系統(tǒng)，從技術(shù)上說(shuō)比較簡(jiǎn)單。

污水的回用開(kāi)辟了第二水源，降低了城市新鮮水取用量。污水回用減少了污水的排放量，減輕了污染，也減少了治理環(huán)境污染的投資，具有多重效益。

2 常用中水回用技術(shù)介紹

生活污水污染物濃度較低(小于0.1%)，可生化性較好，處理難度較小，主要污染物的濃度指標(biāo)COD、BOD5、SS、NH3-N可滿足處理技術(shù)要求。設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)和一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。

表1 設(shè)計(jì)出水主要水質(zhì)指標(biāo)（一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)）（單位mg/L）

表2 設(shè)計(jì)出水主要水質(zhì)指標(biāo)（一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)）（單位mg/L）

2.1 物理化學(xué)處理技術(shù)

2.1.1 過(guò)濾法

科研人員研究，將纖維球過(guò)濾用于污水深度處理中，纖維球過(guò)濾二沉池出水時(shí)，懸浮顆粒濃度從10～20mg/L下降到2mg/L以下，SS去除率接近90%，COD濃度從70～80mg/L下降到40mg/L左右，COD去除率接近50%。因此，纖維球過(guò)濾工藝是當(dāng)今污水深度處理的最佳選擇。

2.1.2 吸附法

對(duì)活性炭/納濾組合工藝深度處理污水處理廠尾水中微量有機(jī)物的研究表明，該組合工藝對(duì)COD、TOC、UV254均有較好的去除效果，平均去除率分別達(dá)42.09%、69.54%和78.53%，出水的平均濃度分別為590mg/L、1.93mg/L和0.04cm-1?？梢?jiàn)，活性炭/納濾組合工藝對(duì)二級(jí)出水中微量有機(jī)物的去除在技術(shù)上是可行的。因而，該技術(shù)被廣泛用于飲用水和微污染水的處理中。

2.2 生物處理技術(shù)

生物處理技術(shù)是利用微生物自身可對(duì)有機(jī)物、含氮化合物、含磷化合物等物質(zhì)進(jìn)行分解吸收來(lái)產(chǎn)生能量、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的特性，培養(yǎng)出某些特定的微生物。利用這種特性處理污水中的污染物質(zhì)，能達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。

2.2.1 生物反應(yīng)器

生物反應(yīng)器是物化和生化處理技術(shù)的集成。應(yīng)用兩級(jí)過(guò)濾膜生物反應(yīng)器專利技術(shù)處理城市污水廠二級(jí)排水，進(jìn)水水質(zhì)COD100mg/L，BOD≤30mg/ L，NH3-N≤440mg/L，TP1.0mg/L，SS≤30mg/L；出水水質(zhì)COD≤30mg/L，BOD5≤10mg/L，NH3-N≤10mg/L，TP≤0.5mg/L，無(wú)SS。實(shí)踐表明,生物反應(yīng)器具有良好的穩(wěn)定性和可靠性,出水優(yōu)于工業(yè)用水、循環(huán)冷卻水的水質(zhì)要求。

2.2.2 生物濾池

有關(guān)研究表明，采用曝氣生物濾池工藝處理印染廢水的二級(jí)生化出水，廢水COD濃度從進(jìn)水90～140mg/L降到80mg/L以下,色度從32倍降到16倍以下，排放水質(zhì)穩(wěn)定。通過(guò)近半年的試驗(yàn)，曝氣生物濾池工藝具有占地面積少、運(yùn)行穩(wěn)定、成本低、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，在印染廢水深度處理中有重要的作用。氣浮-好氣濾池工藝對(duì)色度、COD、氨氮、總磷、濁度等去除率高，是值得推廣應(yīng)用的污水廠二級(jí)出水深度處理和回用工藝。

2.2.3 人工濕地

人工濕地污水處理技術(shù)是利用植物根系的吸收和微生物的作用，并經(jīng)過(guò)多層過(guò)濾作用來(lái)達(dá)到降解污染、凈化水質(zhì)的目的。它是一種充分利用人工介質(zhì)中棲息的植物、微生物以及基質(zhì)所具有的物理、化學(xué)特性來(lái)處理污水的技術(shù)。

利用生態(tài)氧化池/生態(tài)礫石床/垂直流人工濕地組合工藝，用于處理城市污水處理廠尾水，處理廠出水水質(zhì)為COD50mg/L、BOD510mg/L、NH3-N10 mg/L、TP0.5mg/L，連續(xù)5個(gè)月試運(yùn)行后，COD、BOD5和NH3-N的平均去除率分別為70.3%、69.0%、91.9%，出水水質(zhì)為COD20mg/L，BOD54 mg/L，NH3-N1.0mg/L，TP0.2mg/L?？梢?jiàn)，生態(tài)氧化池/生態(tài)礫石床/垂直流人工濕地組合工藝在污水處理廠尾水深度處理方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

2.3 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)起步于20世紀(jì)60年代，是一種新型高效的污水處理技術(shù)，包括微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)等方法。

2.3.1 反滲透

反滲透技術(shù)在膜分離中應(yīng)用廣泛。在國(guó)內(nèi)冷軋行業(yè)中，首鋼冷軋薄板生產(chǎn)線率先利用市政污水廠處理后外排污水作為水源，采用雙膜法(超濾+反滲透)處理。進(jìn)水電導(dǎo)率1490us/cm，出水電導(dǎo)率穩(wěn)定在40us/cm以下，遠(yuǎn)低于75us/cm的用水水質(zhì)要求，可用作凈循環(huán)冷卻水和制冷換熱水的補(bǔ)充。

針對(duì)石化行業(yè)污水回用處理問(wèn)題，科研人員開(kāi)發(fā)了集成式懸浮載體生物氧化/砂濾/臭氧活性炭處理/超濾反滲透的組合工藝，處理廠外排水，濁度13.5～81.0NTU、COD170.2mg/L、NH3-N0～57.7mg/ L、石油類10.7mg/L、電導(dǎo)率1800～2600us/cm，含鹽量高。連續(xù)7個(gè)月的中試結(jié)果表明，處理后外排水中COD、NH3-N、石油類和濁度等均優(yōu)于回用水標(biāo)準(zhǔn)，可作為工業(yè)循環(huán)冷卻、綠化和辦公等用水。

2.3.2 微濾

應(yīng)用混凝動(dòng)態(tài)膜工藝對(duì)印染廢水的二級(jí)出水進(jìn)行深度處理，研究表明，進(jìn)水COD90～100mg/L。最佳投量下使用一體式混凝動(dòng)態(tài)膜工藝,COD去除率達(dá)到57%,出水COD38.7～43.0mg/L，能保證印染廢水達(dá)標(biāo)回用。采用連續(xù)微濾膜(CMF)系統(tǒng)對(duì)污水廠二級(jí)排放水進(jìn)行深度處理，凈化后的水清澈透明、無(wú)異味、濁度＜0.1NTU(低于設(shè)計(jì)值0.2NTU)、SDI值＜3。CMF出水滿足國(guó)家生活雜用水標(biāo)準(zhǔn)，可直接回用于綠化、景觀、沖廁等；同時(shí)，CMF出水滿足反滲透系統(tǒng)進(jìn)水要求，可進(jìn)一步脫鹽。

2.3.3 納濾

采用微濾/納濾深度處理COD為125.70mg/L的二級(jí)出水，經(jīng)微濾處理后出水COD為65.13mg/L去除率在50%左右，經(jīng)納濾處理后出水COD為24.00mg/L，其他指標(biāo)如硬度、電導(dǎo)率、吸光率等完全滿足回用要求。

2.4 其他處理技術(shù)

一些新型的污水深度處理技術(shù)如超導(dǎo)磁分離技術(shù)能有效地提高廢水的可生化性，具有投資少、反應(yīng)時(shí)間短、效率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。盡管該法分離效果很好，但是需加入有機(jī)絮凝劑，沒(méi)有完全擺脫因有機(jī)絮凝劑的加入帶來(lái)的二次污染。另外，高壓脈沖放電技術(shù)、超聲波、生物酶、生物制劑增效法、三維電極、光敏化半導(dǎo)體等，作為催化劑處理有機(jī)廢水技術(shù)也逐漸應(yīng)用于污水研究中。許多組合技術(shù)更是應(yīng)用廣泛，如混凝沉淀/過(guò)濾/氨解析/炭柱組合工藝、雙介質(zhì)過(guò)濾/反滲透組合工藝、超濾/紫外光/反滲透生產(chǎn)新生水組合工藝、混凝沉淀/精密過(guò)濾/臭氧氧化/石英砂過(guò)濾/活性炭過(guò)濾/中空超濾組合工藝等對(duì)城市污水的深度處理都有較好的效果。

3 展望

對(duì)污廢水進(jìn)行有效處理、回用是解決水資源短缺問(wèn)題、開(kāi)辟第二水資源、減少新鮮水用量、緩解供需矛盾的有效措施，具有顯著的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。污水深度處理技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有成功的工程應(yīng)用，很多實(shí)際工程應(yīng)用效果較好。但不同尾水水質(zhì)差異較大，因此，應(yīng)選擇合理的處理技術(shù)，在傳統(tǒng)技術(shù)上不斷創(chuàng)新，更好地推動(dòng)深度處理技術(shù)的發(fā)展。

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