淺析污水回用深度處理技術(shù)與工藝

王 蕾,李嘉英

(無錫市環(huán)境監(jiān)測中心站,214023)

1 引言

污水回用的必要性。一方面由于水資源的缺乏,工業(yè)產(chǎn)值每年損失達(dá) 2000多億元,北京、長春、大連、青島、唐山、煙臺等大中城市已受到水資源短缺的威脅;另一方面隨著用水量的增加,我國城鎮(zhèn)污水排放量也迅猛增加,會對社會環(huán)境、生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。若將這些城市污水收集起來處理,70%可作為再生水用于農(nóng)業(yè)灌溉、沖廁用水、沖洗車輛、綠化澆灌和景觀用水等。以污代清既可以節(jié)約優(yōu)質(zhì)水,又可以在解決城市缺水問題的同時減少污染物的排放,起到從量上養(yǎng)蓄水資源,從質(zhì)上保護(hù)水資源的作用[1,2]。

2 污水回用深度處理技術(shù)與工藝

2.1 物理化學(xué)法 物理化學(xué)方法是通過機(jī)械截流、化學(xué)沉淀、化學(xué)氧化、離子交換等原理將污染物從水中去除。①機(jī)械截流。最簡單的機(jī)械截流方法是過濾,單純的過濾通常采用石英砂為濾料,對懸浮物及膠體有較好的去除,出水的濁度、SS通常較低,對 COD及色度也有一定效果。②化學(xué)沉淀?；炷恋砉に囀俏鬯疃忍幚碇凶畛Ｓ玫墓に?我國大多數(shù)污水廠在深度處理工藝中均采用此方法。向水中投加化學(xué)藥劑,藥劑水解后與污染物相互作用,通過混凝過程形成大顆粒絮體,通過沉淀或氣浮得到分離?；炷恋砉に嚱?jīng)濟(jì)、成熟,但處理效果受水質(zhì)改變影響較大 (藻類、Ph、水溫等),且對水質(zhì)要求較高時,該工藝則無法滿足處理效果。③化學(xué)氧化。化學(xué)氧化是各種高級氧化技術(shù)的基礎(chǔ),它是使用化學(xué)氧化劑將污染物氧化成微毒、無害的物質(zhì)或轉(zhuǎn)化成易處理的形態(tài)。常用的化學(xué)氧化劑包括 H2O2、O3、ClO2、K2MnO4、K2FeO4等。O3是一種強(qiáng)氧化劑,幾乎可以與元素周期表中除鉑、金、銥、氟以外的所有元素反應(yīng),特別是在酸性溶液中,其標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位 Eo=2.107V僅次于氟,具有極強(qiáng)氧化能力。④離子交換:離子交換樹脂已在不同領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。離子交換法是利用樹脂的特點將水中的污染物質(zhì)通過曠或OH-的交換吸附在樹脂上,達(dá)到對污染物的去除目的。

2.2 生物方法 利用微生物自身可對有機(jī)物、含氮化合物、含磷化合物等物質(zhì)進(jìn)行分解吸收來產(chǎn)生能量及營養(yǎng)物質(zhì)的特性,培養(yǎng)出某些特定的微生物,利用它們的這種特點處理污水中的污染物質(zhì),達(dá)到對水質(zhì)凈化的目的。生物處理法一般運(yùn)行費(fèi)用較低,生物培養(yǎng)馴化成熟后,通常無需人工強(qiáng)化,在其自身生長的過程中就可將水中的污染物質(zhì)去除,流程簡單、易于管理。生物處理法包括好氧處理和厭氧處理兩大類。生物膜法是與活性污泥法并類的好氧生物處理方法,具有處理效率高、運(yùn)行管理簡便等特點,在污水處理中發(fā)揮著重要的作用。曝氣生物濾池是近年來得到廣泛研究的新型生物處理技術(shù),具有處理效率高、占地面積小、基建投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、管理方便和抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等特點,可以用于 SS、有機(jī)物和氨氮的去除、反硝化脫氮等污水的二、三級處理,在污水的深度處理及資源回用中具有良好的發(fā)展和應(yīng)用潛力。

2.3 物理化學(xué)與生物組合方法 由于污水廠生物二級出水中有的污染物含量仍然很高、成分也比較復(fù)雜,因此在深度處理的過程中,無論是單獨物化法,還是單獨生物法都很難使出水達(dá)到國家回用水標(biāo)準(zhǔn),一般單獨工藝受沖擊負(fù)荷能力差,有時為了使出水水質(zhì)提高,成本甚至?xí)黾訋妆?。組合工藝則不僅可充分利用各工藝自身的優(yōu)點,而且能發(fā)揮不同工藝協(xié)同合作,達(dá)到處理目的,可節(jié)省運(yùn)行成本。混凝沉淀工藝與曝氣生物濾池工藝組合,在混凝沉淀階段可將 SS、有機(jī)物去除一部分,減少了 SS對曝氣生物濾池的堵塞,提高反沖洗周期時間,減低濾池的負(fù)荷,增加濾池的工作效率,改善出水水質(zhì),并且由于兩極屏障,混凝沉淀無需將污水直接處理達(dá)標(biāo),可減少混凝劑的投量節(jié)省藥劑費(fèi)用。氧化工藝與曝氣生物濾池工藝組合,前階段工藝?yán)醚趸詮?qiáng)的氧化劑改善水質(zhì)的結(jié)構(gòu),將不利于生物利用的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為有利于生物利用的小分子有機(jī)物,有助于加強(qiáng)下一階段的生物處理,處理的效果和運(yùn)行成本遠(yuǎn)優(yōu)于兩種工藝單獨處理之和。選擇不同的氧化劑處理效果也會有較大差異,主要是由于氧化劑的氧化強(qiáng)度不同,對水中污染物的結(jié)構(gòu)改變影響不同,對深度處理的改善程度也就不同。

2.4 曝氣生物濾池技術(shù) 曝氣生物濾池工藝 (簡稱 BAF)是繼滴流濾池和干燥過濾系統(tǒng)之后的第三代污水處理生物膜反應(yīng)器,它充分發(fā)揮了生物代謝作用、物理過濾作用、生物膜和填料的物理吸附作用以及反應(yīng)器內(nèi)食物鏈的分級捕食作用,不僅具有生物膜技術(shù)優(yōu)勢,同時也起著有效的空間濾池作用[3]。曝氣生物濾池的基本原理是在一級強(qiáng)化的基礎(chǔ)上,以顆粒狀填料及其附著生長的生物膜為主要處理介質(zhì),充分發(fā)揮生物代謝作用、物理過濾作用、生物膜和填料的物理吸附作用以及反應(yīng)器內(nèi)食物鏈的分級捕食作用,實現(xiàn)污染物在同一單元反應(yīng)器內(nèi)的去除。曝氣生物濾池借鑒了生物接觸氧化反應(yīng)器和深床過濾的設(shè)計原理,省去了二次沉淀設(shè)備。BAF存在的主要問題如下所示,①曝氣生物濾池對進(jìn)水懸浮物要求較高,最好控制在 60mg/1以下,這樣對曝氣生物濾池前的處理工藝提出較高要求。②曝氣生物濾池水頭損失較大,由于停留時間短,硝化不充分,產(chǎn)泥量較大,污泥穩(wěn)定性較差,進(jìn)一步處理困難。③除磷效果一般,需加化學(xué)除磷。④缺少選擇性能高、成本低的濾料,沒有統(tǒng)一的濾料標(biāo)準(zhǔn)體系。

2.5 電吸附技術(shù)(EST) 目前生產(chǎn)中對于廢水的處理大量采用炭材料吸附來進(jìn)行重金屬離子、有機(jī)污染物和有色物質(zhì)的脫除,應(yīng)用的主要有活性炭,包括粒狀活性炭和纖維狀活性炭。盡管活性炭等在吸附去除水中和氣流中的污染物應(yīng)用方面有很多優(yōu)勢,但也存在一定的缺點。電吸附的優(yōu)勢為:可吸附去除難生物降解的有機(jī)物質(zhì);凈化程度好,可用于處理稀溶液體系;能耗小,操作成本低。因此電吸附技術(shù)在廢水處理和水的深度凈化、有機(jī)物的分離和回收、吸附劑的再生等方面有著良好的應(yīng)用前景。此外電吸附方法還可以被用來富集有價值的化學(xué)或生物物質(zhì)。EST系統(tǒng)由原水箱、水泵、前置過濾器、EST模塊、后置過濾器、成品水箱、管閥系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、檢測儀表及電氣控制系統(tǒng)等組成。EST模塊對原水中余氯、有機(jī)物、高價離子的濃度沒有特別限制,所以對預(yù)處理的要求主要在于泥沙、懸浮物的過濾去除,通?？刹捎?PP濾材過濾、沙濾等手段。如果對成品水有較高要求,可以在 EST模塊后加精密過濾器、UV殺菌器或臭氧殺菌器以及其他后置處理裝置。EST模塊的工作是間隙式的,在電極飽和后,需要對其進(jìn)行再生。

3 結(jié)語

污水處理回用開辟了第二水資源,減少了新鮮水的用量,緩解了供需矛盾。通過本文的技術(shù)分析,說明了污水回用的可行性,對于提高我國處理污水能力有所幫助,并指出合理選擇污水回用深度處理技術(shù)能有效提高環(huán)境保護(hù)。

[1]肖羽堂,張晶晶,吳鳴,等.我國水資源污染與飲用水安全性研究[J].長江流域資源與環(huán)境,2001,10(1).

[2]趙剛,冉光和,張波.三峽庫區(qū)水資源污染問題及對策研究[J].自然資源學(xué)報,2002,17(5).

[3]謝陳鑫,趙慧,滕厚開,等.改進(jìn)式曝氣生物濾池處理化肥氨氮廢水的研究[J].水處理技術(shù),2009,35(12).