邢臺市城市污水處理與回用技術(shù)

李忠鈞，李忠毅，孟憲彪

（河北省邢臺縣水務(wù)局，河北 邢臺 054001）

工業(yè)廢水處理設(shè)施一般規(guī)模小、技術(shù)性強，工藝組合靈活，結(jié)構(gòu)通常為鋼制，即使內(nèi)部管線穿插較多，運行維護也不太困難。

城市污水處理廠的特點是規(guī)模大、占地大、設(shè)施尺寸大、單元多，處理設(shè)施通常為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因此相應(yīng)地要求整體工藝構(gòu)成要簡單，單體設(shè)施構(gòu)成也要簡化，盡量減少管線穿插和復(fù)雜結(jié)構(gòu)，以便減少全廠設(shè)施設(shè)備的維修管理總量[1]。正因為城市污水處理設(shè)施規(guī)模大、投入多，其結(jié)構(gòu)堅固簡單，使用年限長，規(guī)模效益好，單位處理成本較低，運行效果比較穩(wěn)定，在環(huán)境治理上發(fā)揮的作用突出，因此，搞城市污水處理工程時，要根據(jù)城市污水處理工程的特點，借鑒他人的經(jīng)驗與技術(shù)，慎重選擇工藝、考慮方案。整體工藝構(gòu)成要簡單，單體設(shè)施構(gòu)成要簡化，便于維護，便于運行，能耗盡可能低，占地盡可能省，運行效果要穩(wěn)定。

城市廢水處理一般有工業(yè)廢水處理和城市污水處理廠處理兩種模式。邢臺市采用工業(yè)廢水局部處理、就地利用的模式和大型污水處理廠處理模式相結(jié)合的方式，取得較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 城市污水回用技術(shù)與效益分析

目前的水利用，大部分是直接取用天然水凈化后直接使用，處理后直接排放，因此利用率低，為提高水的有效利用，必須加大水的重復(fù)使用和循環(huán)使用。

以節(jié)流優(yōu)先、治污為本，多渠道開源的城市水資源可持續(xù)利用戰(zhàn)略是保護水資源和促進水資源合理有效利用的重要措施。

在當(dāng)今水資源日趨短缺的背景下，水回用是解決水資源短缺的重要途徑并在世界范圍內(nèi)得到普遍重視。因此，無論發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，尤其是水資源短缺地區(qū)，必須考慮城市污水、工業(yè)廢水回用問題，制定以節(jié)水與潔水為目標(biāo)、改善水環(huán)境質(zhì)量、提高水資源的綜合利用為目的的水資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，尋求合理、有效的水資源可持續(xù)利用與水污染控制方法，研制發(fā)展新型、經(jīng)濟、高效的水回用處理技術(shù)，提高城市污水和工業(yè)廢水回用率，才能確保社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。可以有效減少外排污水量，達到保護水資源的目的[2]。

污水回用的重要意義在于使水資源得到合理利用，使其發(fā)揮最大效益。可用下式表示：

式中 E1為節(jié)約的水費開支；E2為節(jié)約的城市給水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)費用；E3為節(jié)約的城市排水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)費用；E4為減少污染排放的社會效益；C1為水回用系統(tǒng)建設(shè)投資；C2為水回用系統(tǒng)運行費用。

從上式可以看出， 污水回用對E1、E2、E3、E4都有明顯的效益。污水回用前期投資較大，但從可持續(xù)發(fā)展上考慮，污水回用可以減少水費，降低原水基建費用，防治環(huán)境污染，這對經(jīng)濟發(fā)展、社會和諧進步都有不可估量的作用。另一方面，污水就地處理到所要求的凈化程度，直接供之相近用水，比遠距離引水造價低；就目前而言，污水處理費用投資比節(jié)水費用投資小。

城鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)回用水系統(tǒng)要具備對污水及處理后水的收集和長距離運輸能力。農(nóng)業(yè)回用低質(zhì)的經(jīng)處理的城鎮(zhèn)污水，可將原來用于農(nóng)業(yè)的淡水用于城鎮(zhèn)生活使用。由于農(nóng)業(yè)回用水系統(tǒng)所需的處理費用較低且所產(chǎn)生的水資源價值彌補了輸送設(shè)施的費用。回用水系統(tǒng)提高了現(xiàn)有的水資源水質(zhì)和可利用的水量，因而增大了現(xiàn)有的水資源量?；赜盟到y(tǒng)由集水、處理和配水系統(tǒng)組成。由于集水和配水系統(tǒng)的使用期較長，所以選擇合適的回用水系統(tǒng)時，集水和配水系統(tǒng)的布置比處理系統(tǒng)更重要。

心理學(xué)研究表明，長時間地保持同一姿態(tài)會使人產(chǎn)生厭倦，若讓厭倦感無止境地蔓延發(fā)展，即使最優(yōu)秀的人也會變得平庸。學(xué)生如果發(fā)生厭倦感，任其加深，那他上課時就會情緒低落，注意力不集中，就是最專心的學(xué)生上課期間有時也會跑神或心不在焉。為振奮學(xué)生的精神，讓學(xué)生思路重入正軌。

2 城市景觀用水采用就地處理就地利用的模式

環(huán)境用水指污水處理后以合格的水質(zhì)向環(huán)境排放，以保持水環(huán)境的流量，維持環(huán)境的功能。處理方式則根據(jù)修復(fù)環(huán)境對污染物的同化容量而定。一般至少要求傳統(tǒng)的二級處理和一定程度的消毒。目前新興的一種處理工藝是二級處理（傳統(tǒng)二級處理或生物塘二級處理）后加濕地處理。濕地不僅提供處理（提高了水質(zhì)），也改善了環(huán)境，還以將濕地設(shè)計成野生生物棲息地或者設(shè)計成市區(qū)開放性的綠地。

鑒于邢臺市水環(huán)境、水資源現(xiàn)狀，按照“最大限度地節(jié)約地下水資源，充分利用污水”的指導(dǎo)思想，確定在沿河適當(dāng)位置建設(shè)3座小型污水處理廠，將原來排向河道的生活污水和工業(yè)廢水截流收集起來就地處理，注入河道作為水源。這樣，既擴大了城市凈化水域面積，為退污還清后的小黃河提供穩(wěn)定可靠的水源保證，又節(jié)約水源，有效地凈化空氣，改善了環(huán)境[3]。

2000年以來，邢臺市先后在小黃河沿岸分期建設(shè)3座小型污水處理廠，總投資610萬元，設(shè)計日處理能力1.3萬m3，每年可處理污水470萬m3，全部回收利用。處理后的水質(zhì)均達到污水綜合排放二級標(biāo)準(zhǔn)，基本保證河道蓄水和景觀用水要求，還能滿足沿河綠化的澆灌用水。

污水處理廠處理規(guī)模必須結(jié)合城市污水管網(wǎng)現(xiàn)狀，以便充分發(fā)揮污水處理廠效益。在設(shè)計和建設(shè)過程中，充分考慮3座污水廠地理位置和城市污水管網(wǎng)現(xiàn)狀及進水水量情況，確定了規(guī)模為日處理1.3萬m3，日回收1.3萬m3的生產(chǎn)能力，這樣既避免不必要的管網(wǎng)改造，又避免過大投資。

無論處理規(guī)模大小，都有一個科學(xué)合理的設(shè)計和處理工藝。3座污水廠在建設(shè)過程中，由于受地形和場地的限制，在保證處理效果不受影響的情況下，根據(jù)污水水質(zhì)狀況，省略一些環(huán)節(jié)。

污水處理廠就地建設(shè)，節(jié)省了污水集中收集和回用的管網(wǎng)建設(shè)的投資，南小汪污水處理廠采用一體化氧化溝處理工藝，金華污水處理廠采用活性污泥加高效氣浮處理工藝，這兩個污水處理廠全部采用國產(chǎn)設(shè)備，技術(shù)比較成熟，出水水質(zhì)除個別指標(biāo)外，基本達到二級排放標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)過認(rèn)真對比和反復(fù)篩選，因地制宜地對3座污水處理廠分別采用3種不同的處理方法：①勝利污水處理廠主要是處理工業(yè)冷卻水，進水水質(zhì)較好，采用加藥、絮凝、沉淀的簡單處理方法；②金華污水處理廠受場地限制，采用地上地下合理搭配建筑，物理化學(xué)法的處理工藝；③南小汪污水處理廠進水水質(zhì)差，采用一體化氧化溝的處理工藝。

3種方法既吸取了傳統(tǒng)的適合小型污水處理廠的合理方法，又結(jié)合實際有所創(chuàng)新，效果較好。

2.1 投資少、工期短、見效快

大型或正常污水處理廠建設(shè)投資，一般處理1m3污水投資需700～1000元，甚至更多。采用小型廠就地處理1m3污水投資少200多元，最多500元。由于規(guī)模小、工藝簡便，建設(shè)周期較短。勝利廠用了3個月時間，另外兩個用了不到6個月時間，小黃河治理工程及時注入處理后清水。

2.2 占地面積小

3個污水處理廠占地4340m2，小的僅占770m2，而且在廠區(qū)搞綠化，共完成1330m2綠地，用少量的土地解決了污水處理問題，同時又美化了環(huán)境。

2.3 運行費用低

因為小型污水處理廠工藝流程短，建筑物和設(shè)備少；有的利用高差自流，無需建提升泵站；有的不設(shè)初沉池、調(diào)節(jié)池和單獨二沉池?？刂撇糠植僮骱啽?，管理人員少，降低了運行費。勝利污水處理廠運行費0.15元/m3；金華污水處理廠運行費0.32元/m3；南小汪污水處理廠運行費0.26元/m3。

限制接觸性回用主要包括城市水回用，這種回用方式應(yīng)控制公眾接觸回用水以保護公眾健康。限制接觸性回用一般至少采用二級處理，衛(wèi)生指標(biāo)為100～1000個糞性大腸菌群/100mL。二級處理可以控制原水（工業(yè)廢水或生活污水）中有毒物質(zhì)的量，也能減少水回用時配水系統(tǒng)中的麻煩問題。不完全消毒的回用水僅能保證系統(tǒng)操作者偶爾接觸時的安全，因而操作者應(yīng)采取常規(guī)的、適當(dāng)?shù)姆雷o措施。

城市河道水環(huán)境治理實行綜合治理，不能局限于防洪，要與城市總體規(guī)劃相結(jié)合，集防洪、排水、交通、綠化美化、休閑娛樂于一體。邢臺市小黃河沿岸綠化面積6.3萬m2，沿河道路2.8萬m2，安裝沿河護欄1.3萬m，路燈278基，禮花樹14棵，梅花噴泉2座，沿河景點公園7處，形成水清、岸綠、景美的供人們休閑娛樂的樂園。

穿越邢臺市區(qū)河道上游流域面積很小，平時上游幾乎沒有來水，而且河道比降較大，河道存水困難。治理中，在市區(qū)內(nèi)小黃河建成橡膠攔水壩5座，鋼板攔水壩7座，人為形成連接水面，保證小黃河全年碧水常流，有效地改善了城市水環(huán)境。

3 城市污水處理 采用中水分質(zhì)利用

邢臺市污水處理廠位于邢臺市區(qū)北6km的白馬河上，設(shè)計規(guī)模為日處理城市污水15萬m3，日回收再生水9萬m3。

污水處理廠一期工程采用以快速滲濾系統(tǒng)為主的土地處理工藝，二期工程采用一體化處理工藝，目前已形成日處理污水10萬m3，日回收7萬m3的處理能力。

城市污水經(jīng)市政排水管網(wǎng)引入位于吳莊的污水提升泵站，先經(jīng)過粗、細格柵，去除污水中較大的懸浮物、漂流物、纖維物質(zhì)和固體顆粒物質(zhì)，然后流經(jīng)沉沙池，使污水中比重教大的無機顆粒沉淀分離，污水匯入提升泵房集水井，通過污水泵站的提升，污水經(jīng)過6km的輸水管道，提升至白馬河一級處理場，再經(jīng)配水井被分配到2座輻流式沉淀池。通過重力沉淀去除污水中的懸浮物和一部分有機污染物，完成污水一級處理。經(jīng)一級處理后，一部分污水被投配到土地滲濾區(qū)進行土地處理，另一部分進入交替式生物反應(yīng)池進行生化處理[4]。

3.1 土地處理的工藝原理

污水在通過具有良好滲透性能的土壤向下滲濾過程中，通過生物氧化、沉淀、氧化還原和硝化、反硝化等過程而得到凈化。土地處理區(qū)采用淹水/干化交替運行方式，以便使表層土壤在干燥期恢復(fù)好氧環(huán)境中再生，也利于水的下滲和排除。目前場區(qū)形成40hm2，分為12個單元，每個單元采取地表連續(xù)布水2d后，停步8d的布水周期，布水單元水量負(fù)荷為2.5萬t/d。污水主要以垂直下滲方式，通過表層2.5m厚土層后得到凈化，場區(qū)內(nèi)土質(zhì)為砂土，土層40m以上為沙礫層，滲水性能極佳，41m以下有較厚粘土層，滲透性能差，可作為再生水的隔水底板。部分再生水自然補給地下水，另部分再生水收集到單元周圍布置的平均井深為20m垂直井群中，通過井泵提升，最后通過主管道輸送至再生水回用水廠，并經(jīng)加氯消毒后回用。

3.2 一體化生物處理原理

將處理池分為A、B、C3池，3池之間水力連通，通過程序調(diào)節(jié)使污水可進入三池中任意一池，每個池都有獨立的曝氣系統(tǒng)。運行時3個池子輪流進水，中間池始終處于曝氣狀態(tài)，2個邊池容積較大，設(shè)有出水堰及剩余物污泥泵。該工藝吸收了SBR工藝，具有按時段控制進水、曝氣、沉淀、排泥和出水等主要技術(shù)特點，采用連續(xù)進出水，周期交替的運行方式[5]。該工藝吸收了SBR工藝的主要技術(shù)特點，將多個單元工藝巧妙組合，構(gòu)成一體化池組，并采用先進、可靠的高度自控系統(tǒng)，實現(xiàn)污水生物處理，最后通過主管道輸送至再生水回用水廠，并經(jīng)加氯消毒后回用。

目前，處理后的污水主要用于城市綠化和對水質(zhì)要求不高的企業(yè)用水，如冷卻用水等。中水回用可以把節(jié)省的高質(zhì)水資源用于要求水質(zhì)較高的生活和工業(yè)用水。

4 結(jié)語

邢臺市污水處理回用技術(shù)，采用大型污水處理廠處理污水與局部就地處理、就地利用的模式相結(jié)合，在污水處理回用方面效益明顯。

鑒于邢臺市水環(huán)境、水資源現(xiàn)狀，按照“最大限度地節(jié)約地下水資源，充分利用污水”的指導(dǎo)思想，確定在沿河適當(dāng)位置建設(shè)3座小型污水處理廠，將原來排向河道的生活污水和工業(yè)廢水截流收集起來就地處理，注入河道作為水源。這樣，既擴大了城市凈化水域面積，為退污還清后的小黃河提供穩(wěn)定可靠的水源保證，又節(jié)約水源，有效地凈化空氣，改善環(huán)境。

城市污水處理采用一體化生物處理，該工藝吸收了SBR工藝的主要技術(shù)特點，將多個單元工藝巧妙組合，構(gòu)成一體化池組，并采用先進、可靠的高度自控系統(tǒng)，實現(xiàn)污水生物處理，最后通過主管道輸送至再生水回用水廠，并經(jīng)加氯消毒后回用。該水用于城市綠化和對水質(zhì)要求不高的用水，節(jié)約大量原水資源。

［1］周律.中小城市污水處理投資決策與工藝技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［2］金兆豐，徐竟成.城市污水回用技術(shù)手冊［K］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［3］喬光建.區(qū)域水資源保護探索與實踐［M］.北京：中國水利水電出版社，2007.

［4］喬光建.區(qū)域水文水資源問題研究［M］.北京：中國水利水電出版社，2010.

［5］郭興芳.一體化氧化溝運行及除磷性能生產(chǎn)性試驗研究［D］.重慶：重慶大學(xué)，2002.