提高城市污水再生水水質(zhì)的研究

隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口增加以及水源的污染，世界各地水資源短缺的情況越來(lái)越嚴(yán)重。我國(guó)的“水”存在兩大主要問(wèn)題：一是水資源短缺，二是水污染嚴(yán)重。有資料顯示，我國(guó)是一個(gè)干旱缺水嚴(yán)重的國(guó)家。人均淡水資源僅為世界平均水平的1/4、在世界上名列110位，是全球人均水資源最貧乏的國(guó)家之一。人均可利用水資源量?jī)H為900立方米，并且分布極不均衡。20世紀(jì)末，全國(guó)600多座城市中有400多個(gè)城市存在供水不足問(wèn)題，其中比較嚴(yán)重的缺水城市達(dá)110個(gè)，全國(guó)城市缺水總量為60億立方米。

據(jù)監(jiān)測(cè)，全國(guó)廢污水排放量由1980年的315億噸增加到2002年的631億噸。多數(shù)城市地下水受到一定程度污染，并且有逐年加重的趨勢(shì)。城市污水由于其相對(duì)穩(wěn)定的水質(zhì)和水量可作為城市可靠的第二水源，此以成為世界各國(guó)在解決水資源短缺問(wèn)題的公式。我國(guó)城市用水結(jié)構(gòu)中，飲用水僅占2%，生活雜用水約占50%，市政建設(shè)雜用水約占40%，而生活雜用水和市政建設(shè)雜用水對(duì)水質(zhì)要求并不高，經(jīng)過(guò)深度處理的城市污水完全可以作為雜用水、綠化用水、工業(yè)用水、農(nóng)田灌溉等多鐘用途。

我國(guó)雖然早在上世紀(jì)50年代末就將城市污水再生利用列入國(guó)家研究課題，但真正將污水深度處理后回用于城市生活和工業(yè)生產(chǎn)則是近20年才發(fā)展起來(lái)的。近年來(lái)，隨著各地城市污水再生利用步伐加快，建立一套城市污水再生利用的政策、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)體系對(duì)于指導(dǎo)各地具體再生水利用有著十分的必要性和緊迫性。

本文主要對(duì)城市污水深度處理工藝及如何提高再生水水質(zhì)等方面進(jìn)行討論。

一.現(xiàn)行城市污水深度處理工藝

2006年4月25日，建設(shè)部、科學(xué)技術(shù)部印發(fā)了《城市污水再生利用技術(shù)政策》明確了城市污水再生利用技術(shù)發(fā)展方向和技術(shù)原則。

一般污水處理廠排放入河流的污水都是經(jīng)過(guò)二級(jí)處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排入水體。深度處理又叫三級(jí)處理，是指城市污水或工業(yè)廢水經(jīng)過(guò)一級(jí)、二級(jí)處理后，為了達(dá)到一定的回用水標(biāo)準(zhǔn)使污水作為水資源回用與生產(chǎn)生活的進(jìn)一步水處理過(guò)程。

常用的深度處理工藝有以下幾種方法：混凝沉淀、氣浮、砂濾、活性炭吸附、臭氧氧化、離子交換、電解處理、濕式氧化法及膜分離技術(shù)等。

1.再生水處理工藝的選擇

再生水處理工藝的選擇工作必須在大量資料調(diào)研和系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上慎重進(jìn)行，如果再生水處理工藝標(biāo)準(zhǔn)選擇過(guò)高，會(huì)增加再生水處理設(shè)施的初期投資、運(yùn)行費(fèi)用和日常維護(hù)費(fèi)用，導(dǎo)致再生水處理成本提高，但如果再生水處理工藝標(biāo)準(zhǔn)選擇過(guò)低，會(huì)使再生水水質(zhì)不能達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，影響再生水的正常使用。

由于再生水用途范圍較廣泛，對(duì)水質(zhì)的要求也不盡相同，因此，對(duì)于再生水處理的工藝應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。根據(jù)對(duì)再生水水質(zhì)的高、中、低的要求推薦3種不同的再生水回用工藝。

1）對(duì)再生水水質(zhì)要求較低的用戶(hù)，再生水用于市政雜用水和生活雜用水，如道路沖灑、洗車(chē)和沖廁等，對(duì)水質(zhì)要求不高，可以采用常用的“混凝沉淀＋砂濾＋消毒”再生水處理工藝。

2）對(duì)再生水水質(zhì)有一定要求的用戶(hù)，根據(jù)其對(duì)水質(zhì)的要求，可以進(jìn)行強(qiáng)化常規(guī)處理方案、生物預(yù)處理和臭氧活性炭深度處理3種處理工藝。

3）對(duì)再生水水質(zhì)要求較高的用戶(hù)，區(qū)域內(nèi)再生水處理工藝流程將進(jìn)一步深化，推薦采用膜深度處理工藝，通過(guò)砂濾、活性炭過(guò)濾，再通過(guò)膜分離技術(shù)進(jìn)行處理。

2.制約污水再生回用的原因

城市污水再生回用既能減少水環(huán)境污染，又能緩解水資源短缺的矛盾，是貫徹可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略的重要措施。但目前污水再生回用在中國(guó)個(gè)城市卻未能廣泛應(yīng)用，綜合分析，有一下幾方面原因：

1）推行污水再生回用的配套法規(guī)不健全，缺乏鼓勵(lì)污水回用的政策。

2）缺乏污水再生回用系統(tǒng)總體規(guī)劃。由于可使用再生水的用戶(hù)比較分散，用水量都不大，處理后的再生水輸送問(wèn)題需重點(diǎn)解決。

3）由于中國(guó)的水價(jià)一直維持在一個(gè)相對(duì)較低的水平上，再生水和生活用水相比在價(jià)格上沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。

二.再生水水質(zhì)的提高和發(fā)展方向

現(xiàn)階段污水再生回用在技術(shù)上已趨于成熟，對(duì)于灌溉、綠化等對(duì)水質(zhì)要求不高的情況，現(xiàn)行技術(shù)可達(dá)到要求。但我們不能滿(mǎn)足于現(xiàn)狀，污水的深度處理技術(shù)還要向前發(fā)展，再生水水質(zhì)還要達(dá)到一個(gè)新高度，可以滿(mǎn)足不同用戶(hù)用水的要求。以下介紹幾種新型污水深度處理工藝。

1.納米技術(shù)作為一個(gè)在各行各業(yè)都在研究發(fā)展的技術(shù)也可應(yīng)用于污水深度處理技術(shù)上。

1）納米光催化技術(shù)

光催化降解是一項(xiàng)新興的污水處理技術(shù)，它是指污染物在光照下，通過(guò)催化劑實(shí)現(xiàn)分解，常用的光催化劑多為N型半導(dǎo)體材料。納米顆粒由于具有常規(guī)顆粒所不具有的納米效應(yīng)，且具有更高的催化活性，以引起各國(guó)研究者的普遍關(guān)注。TiO2作為其中應(yīng)用最廣泛的納米材料以被許多發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用在實(shí)際工程中。

2）納濾膜技術(shù)

納濾膜技術(shù)是一種由壓力驅(qū)動(dòng)的介于反滲透和超濾之間的新型膜分離技術(shù)，適用于相對(duì)分子量界限為200-1000、分子尺寸約為1nm的溶解組分。該技術(shù)的特點(diǎn)是：在過(guò)濾分離過(guò)程中，能截留小分子的有機(jī)物并可同時(shí)偷襲出鹽，集濃縮于滲透為一體，操作時(shí)壓力低，因?yàn)闊o(wú)機(jī)鹽能通過(guò)納濾膜而透析，使得納濾的滲透壓遠(yuǎn)小于反滲透壓，一般為0.5-1.5MPa。

3）納米吸附技術(shù)

由于納米材料的粒子直徑減小到納米級(jí)，其高表面活性、高表面能和高比表面積等特性使其具有優(yōu)越的吸附性能，所以納米材料在制備高性能吸附劑方面表現(xiàn)出巨大的潛力。

2.纖維轉(zhuǎn)盤(pán)濾池

纖維轉(zhuǎn)盤(pán)濾池是世界上最先進(jìn)的污水深度處理技術(shù)之一。作為擁有世界上公認(rèn)的中水回用證書(shū)—Title22證書(shū)的污水深度處理技術(shù)，和常規(guī)濾池比較有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。1）出水水質(zhì)好且穩(wěn)定2）耐沖擊負(fù)荷3）設(shè)備簡(jiǎn)單緊湊，投資低4）設(shè)備閑置率低，總裝機(jī)功率低5）運(yùn)行自動(dòng)化，維護(hù)方便6）水頭損失小7）系統(tǒng)功能恢復(fù)快。

3.生物曝氣流化床

生物曝氣流化床技術(shù)是介于生物接觸氧化工藝和生物曝氣濾池工藝的一種新的污水深度處理工藝。它吸取了生物接觸氧化工藝和生物曝氣濾池的有點(diǎn)，魚(yú)油出水水質(zhì)好、生物量大、處理負(fù)荷高、脫氮除磷效果好、無(wú)須反沖洗等優(yōu)點(diǎn)。

在現(xiàn)在的城鎮(zhèn)污水回用技術(shù)研究過(guò)程中，一般較多采用的是直接將二級(jí)出水進(jìn)行物化處理，即加藥、混凝、過(guò)濾、消毒等工藝。在這套工藝中，由于二級(jí)出水中有機(jī)污染物濃度依然比較高，因而需要消耗大量的絮凝劑和消毒劑，而且產(chǎn)生了大量的化學(xué)污泥，造成了二次污染；同時(shí)操作復(fù)雜，特別是加藥程序比較難以控制。如果城鎮(zhèn)污水廠沒(méi)有進(jìn)行脫氮除磷處理，還要面臨一個(gè)脫氮除磷的問(wèn)題。如果采用生物曝氣流化池工藝+物化處理的工藝，可以解決以下幾個(gè)難題：

①保證了出水的穩(wěn)定性和出水質(zhì)量。

②減少了投藥量。

③減少了污泥量的排放。

④能夠有效的進(jìn)行除磷脫氮處理。

總結(jié)

中國(guó)是一個(gè)水資源嚴(yán)重缺乏的國(guó)家，而城市污水的再生利用是解決中國(guó)水資源短缺的有效途徑。城市污水的資源化已是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。為了提高城市污水再生利用的效率，能提高再生水水質(zhì)的新工藝就是今后科研和應(yīng)用的方向。污水再生利用產(chǎn)業(yè)在我國(guó)尚處于發(fā)展之初，未來(lái)是否能發(fā)展到一定的市場(chǎng)規(guī)模成為緩解水資源短缺和水污染嚴(yán)重的重要手段，不僅取決于其自身的經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性，還與政府的產(chǎn)業(yè)政策密切相關(guān)。政策的傾斜，定價(jià)機(jī)制的完善，法律法規(guī)的健全都是污水再生利用產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)力。