城市再生水處理工藝

吳 蕾，張征世

(1.上海洗霸科技股份有限公司，上海 200437；2上海昂未環(huán)保發(fā)展有限公司，上海 200437)

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城市再生水處理工藝

吳 蕾1，張征世2

(1.上海洗霸科技股份有限公司，上海 200437；2上海昂未環(huán)保發(fā)展有限公司，上海 200437)

摘要：指出了城市再生水處理回用是解決城市水資源緊張的重要途徑，對(duì)再生水處理發(fā)展現(xiàn)狀、用途和常規(guī)的處理工藝進(jìn)行了闡述，得出了以下結(jié)論：因地制宜，合理選擇再生水組合工藝是提高再生水水質(zhì)、緩解城市缺水問(wèn)題的有效途徑。

關(guān)鍵詞：再生水；混凝過(guò)濾；膜處理

1引言

我國(guó)是個(gè)水資源缺乏的國(guó)家，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，水資源缺乏的問(wèn)題日益突出，雖然早在20世紀(jì)50年代我國(guó)就開(kāi)始采用污水灌溉的方式回用污水，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)是近十幾年才迅速發(fā)展起來(lái)，在地球上，只有大約0.6 %的水資源是可以被人類所利用的，而且分布也及其不均。據(jù)有關(guān)資料顯示，目前中國(guó)有400多個(gè)城市缺水。正常年均缺水達(dá)到60×108m3，預(yù)計(jì)2030年缺水量將達(dá)到400～500×108m3，因此水資源短缺和水污染加劇所形成的水危機(jī)也已經(jīng)成為21世紀(jì)中國(guó)所面臨的最嚴(yán)峻的問(wèn)題之一[1～3]。

2再生水使用現(xiàn)狀

目前，再生水處理是為了滿足城市污水處理回收利用的要求，對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠二級(jí)處理達(dá)標(biāo)之后的水進(jìn)行三級(jí)處理的深度處理工藝，常規(guī)的處理工藝主要包括混凝沉淀、過(guò)濾、高級(jí)氧化、離子交換、人工濕地以及膜法處理工藝等，國(guó)內(nèi)再生水的用途主要有：農(nóng)田灌溉，生活雜水，河道補(bǔ)水，清潔景觀用水，工業(yè)冷卻循環(huán)水等。

3再生水常規(guī)處理工藝

3.1混凝沉淀過(guò)濾工藝

這種組合工藝主要是通過(guò)化學(xué)法將水中的膠體和微粒等物質(zhì)凝聚起來(lái)，形成體積較大的顆粒物質(zhì)，再通過(guò)濾池中生物膜的生物過(guò)濾和降解作用將廢水中的污染物質(zhì)截留處理，從而使出水水質(zhì)提升。濾池在運(yùn)行過(guò)程中需要定期反洗，現(xiàn)場(chǎng)操作人員需要根據(jù)出水水質(zhì)和水量的變化確定反洗周期，反洗水通過(guò)底部流入，在濾料填充區(qū)形成湍流，從而使老化的生物膜隨著水流的剪切力脫落下來(lái)[4]。

這種組合工藝由于造價(jià)低、占地面積小，在城市污水處理廠深度處理過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。

3.2臭氧氧化工藝

臭氧具有很強(qiáng)的氧化性，其不僅能氧化水中的無(wú)機(jī)物，還能氧化很多難以生物降解的有機(jī)物，臭氧可以直接與水中的有機(jī)物進(jìn)行反應(yīng)，緩慢地將有機(jī)物分解，也可以在堿性特殊條件下生成羥基自由基等中間產(chǎn)物，羥基自由基再間接地氧化有機(jī)物、微生物等。臭氧工藝還可以有效去除水的色度、濁度、懸浮固體以及異臭味，通過(guò)調(diào)節(jié)臭氧量和反應(yīng)時(shí)間，使出水清澈透明。另外，臭氧還可以用來(lái)殺毒，殺死水體中的病原菌，并且其對(duì)溫度和pH值的適應(yīng)性很好，實(shí)驗(yàn)證明，臭氧的殺毒效率比氯更快[5]。

臭氧氧化法與常規(guī)水處理方法相比具有顯著的特點(diǎn)，對(duì)于生物難降解處理效果好，降解速度快，占地面積小，自動(dòng)化程度高，無(wú)二次污染、浮渣和污泥產(chǎn)生量較少，同時(shí)殺菌、漂白、防垢效果較佳[6]。隨著科技的發(fā)展，臭氧在水處理工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，雖然目前各項(xiàng)技術(shù)和配套工藝還處于起步階段，但臭氧工藝在水處理領(lǐng)域的潛力越來(lái)越大，隨著專業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)工作不斷深入研究，臭氧氧化法一定會(huì)在水處理領(lǐng)域尤其是再生水處理領(lǐng)域得到更多青睞。

3.3人工濕地工藝

人工濕地是由人工建造的表面類似沼澤的地面，是一個(gè)綜合性的人工生態(tài)系統(tǒng)，主要利用土壤、濾料、表面植被及系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中微生物的物理、化學(xué)、生物3重協(xié)同作用，對(duì)污水進(jìn)行深度處理。其作用機(jī)理包括吸附、滯留、過(guò)濾、氧化還原、沉淀、微生物分解等，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，微生物是降解水中污染物的主要工具，通過(guò)微生物的日常呼吸代謝，廢水中的大部分有機(jī)物都能得到降解和通話，成為其細(xì)胞的一部分。

人工濕地與傳統(tǒng)的處理工藝相比，運(yùn)行成本低，管理簡(jiǎn)單便捷，整個(gè)處理過(guò)程基本采用重力流，無(wú)能耗，日常維護(hù)僅需定期收割植物，部分工藝可利用現(xiàn)有條件，將濕地改造成景觀池，改善居民居住環(huán)境，因此，此工藝適合在土地資源充裕的地區(qū)投資建設(shè)。目前，人工濕地根據(jù)水流態(tài)的不同，主要分為3種：表面流人工濕地、潛流人工濕地和垂直流人工濕地，與傳統(tǒng)的污水處理廠比較，其建設(shè)運(yùn)行成本可降低50 %。

3.4膜處理工藝

膜處理技術(shù)是指通過(guò)利用特殊的有機(jī)高分子或無(wú)機(jī)材料所制成的膜(半透膜)，通過(guò)利用對(duì)混合物中各組份的不同選擇滲透作用，以外界能量作為推動(dòng)力，對(duì)混合物液體實(shí)現(xiàn)分離提純和富集等操作，其出水水質(zhì)穩(wěn)定、占地面積小，操作方便，對(duì)原水水質(zhì)適應(yīng)性好，分離效果顯著，無(wú)污泥處理壓力，在水處理工藝中得到了廣泛的應(yīng)用，但造價(jià)和運(yùn)行管理費(fèi)用比較高，在運(yùn)行過(guò)程中需要保持一定的膜壓差，能耗大，需要定期對(duì)膜系統(tǒng)化學(xué)清洗以保證出水水質(zhì)，管理不善就會(huì)造成膜污染及堵塞，影響系統(tǒng)運(yùn)行。同時(shí)，膜的平均壽命在5～8年，現(xiàn)有的更換成本雖然已經(jīng)在逐年降低，但跟常規(guī)工藝相比，仍然較高[7,8]。

目前常用的再生水的膜處理技術(shù)根據(jù)截留精度的差異分成了微濾，超濾和納濾3種：①微濾技術(shù)。微濾技術(shù)介于常規(guī)過(guò)濾和超濾之間，所使用的微濾膜多為均質(zhì)膜，膜整齊，均勻的多孔結(jié)構(gòu)。膜孔徑 0.2～20 μm，根據(jù)微濾膜性質(zhì)主要分為有機(jī)微濾膜和無(wú)機(jī)微濾膜2種。有機(jī)膜材料容易被污染，其表面易于原水中的腐殖酸類有機(jī)物產(chǎn)生交聯(lián)作用；無(wú)機(jī)膜材料雖然造價(jià)高但穩(wěn)定性強(qiáng)，因此大多數(shù)再生水處理工藝中以無(wú)機(jī)膜為主要材料；②超濾技術(shù)：超濾是介于微濾和納濾之間的膜處理技術(shù)，膜孔徑在3～100 nm之間，主要通過(guò)篩分及膜表面的靜電作用對(duì)水進(jìn)行分離處理。近些年科技發(fā)展，出現(xiàn)了外加振動(dòng)方式的超濾設(shè)備，像振動(dòng)膜工藝，就是在原有膜技術(shù)基礎(chǔ)上通過(guò)改造，更好地實(shí)現(xiàn)了污染物分離。超濾在水處理工藝中主要針對(duì)大分子微粒，但因?yàn)槠淇讖捷^大，在實(shí)際工藝中濾除效率一般，對(duì)水中溶解性有機(jī)物去除效果不理想；③納濾技術(shù)。納濾膜為低壓RO膜，膜孔徑一般在納米級(jí)以下，主要用于軟化水處理，去除為污染物，硝酸鹽，病毒和天然有機(jī)物等，其處理效果受膜表面的電荷量影響，電荷量越大，對(duì)水中離子的去除效果越好，因此，為了保證處理效果的穩(wěn)定性，納濾膜表面電荷量需要控制在一定范圍內(nèi)。

4結(jié)語(yǔ)

城市污水經(jīng)過(guò)處理后回用是解決目前城市用水危機(jī)和實(shí)現(xiàn)水的科學(xué)合理循環(huán)利用的重要途徑之一。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，再生水處理工藝有很多種，在工藝的選擇時(shí)，不僅要根據(jù)處理目標(biāo)要求進(jìn)行選擇，同時(shí)也要對(duì)源水性質(zhì)進(jìn)行分析論證，結(jié)合運(yùn)行成本及維保成本綜合考慮，有條件時(shí)，應(yīng)進(jìn)行必要的實(shí)驗(yàn)論證，以找出最經(jīng)濟(jì)合理的工藝。

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收稿日期：2016-03-31

作者簡(jiǎn)介：吳蕾(1987—)，女，碩士，主要從事水污染控制工程方向的研究工作。

中圖分類號(hào)：TV213.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1674-9944(2016)10-0047-02