城市污水再生回用技術(shù)研究進(jìn)展

寧豪明 張亦明

摘 要：近年來(lái)隨著水資源短缺問(wèn)題日益突出，市政污水再生水的回用已經(jīng)成為北方地區(qū)新建電廠的普遍選擇。市政污水再生水電廠回用技術(shù)，不但解決了市政污水資源化利用問(wèn)題，同時(shí)對(duì)污水再生水取用的適當(dāng)收費(fèi)可降低地方政府的財(cái)政負(fù)擔(dān)，有利于調(diào)動(dòng)地方政府治理污水的積極性，促進(jìn)市政污水的治理工作，因此是一項(xiàng)利國(guó)、利民、符合國(guó)家提倡的節(jié)約型社會(huì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求的技術(shù)。

關(guān)鍵詞：城市污水；再生回用；技術(shù)

1.城市污水再生回用

1.1城市污水再生回用的概念

城市污水再生回用按服務(wù)范圍可分為三類：（1）建筑中水回用，指在大型建筑物或幾棟建筑內(nèi)建立小型中水處理站，以生活污水、（優(yōu)質(zhì)）雜排水為水源，經(jīng)適當(dāng)處理后回用于建筑沖廁、建筑周圍綠地道路澆灑等生活雜用。（2）小區(qū)污水再生回用，指在小區(qū)（住宅或工業(yè)）、機(jī)關(guān)院校內(nèi)建立中小型中水處理站，以生活污水或（優(yōu)質(zhì)）雜排水、工業(yè)廢水等為水源，經(jīng)適當(dāng)處理后回用于建筑沖廁、汽車沖洗、區(qū)內(nèi)綠地道路澆灑等市政雜用。（3）區(qū)域污水再生回用，指在城市區(qū)域范圍內(nèi)建立大中型再生水廠，以城市污水或污水處理廠的二級(jí)出水為水源，經(jīng)適當(dāng)處理后回用于生活、市政、環(huán)境等范圍內(nèi)的非飲用水方面。

1.2城市污水再生回用規(guī)劃流程及基本原則

城市污水再生回用規(guī)劃需按照一定原則和方法流程進(jìn)行。污水再生回用規(guī)劃合理與否，直接影響其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益，應(yīng)遵循以下原則：（1）可持續(xù)發(fā)展原則。污水再生回用可節(jié)約水資源，減輕水體環(huán)境污染，是國(guó)家實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要措施。（2）統(tǒng)一規(guī)劃原則。城市污水再生回用規(guī)劃應(yīng)納入城市水資源系統(tǒng)規(guī)劃之中，從城市總體規(guī)劃出發(fā)，并結(jié)合城市供水、排水、雨水利用和公路交通等規(guī)劃，統(tǒng)籌考慮，協(xié)調(diào)發(fā)展。（3）全面規(guī)劃，合理布局原則。我國(guó)城市污水再生回用總體在還處在發(fā)展階段，有不少城市甚至處在起步階段，對(duì)污水再生回用及其所帶來(lái)的效益認(rèn)識(shí)不夠，污水再生回用在城市的推廣不可能一步到位，故應(yīng)按照“長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃、分期實(shí)施”的原則，逐步推進(jìn)。

2.城市污水再生回用處理技術(shù)途徑

2.1化學(xué)混凝技術(shù)

混凝處理技術(shù)已經(jīng)在污水處理中得到廣泛的應(yīng)用，通過(guò)混凝處理可以降低色度、濁度、化學(xué)需氧量（COD），也可以去除一部分重金屬和導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素。在城市污水再生回用處理中，混凝技術(shù)也得到了應(yīng)用。祝社民等開發(fā)了一種新型混凝劑，采用組合工藝（混凝-離子交換-活性炭吸附-消毒）處理南京某城市污水處理廠的生活污水，研究結(jié)果表明，混凝工藝處理后的污水COD可以去除70%左右，磷的去除率可以達(dá)到一級(jí)A出水標(biāo)準(zhǔn)。龍向宇研究了用改進(jìn)后的石灰混凝法處理城市污水處理廠的二級(jí)出水。試驗(yàn)結(jié)果表明，該工藝對(duì)污水中的COD去除率高達(dá)30%，采用干投法比濕投法對(duì)有機(jī)物的去除效率要好；當(dāng)將沉淀工藝的活性泥渣進(jìn)行回流時(shí)，碳酸鹽堿度的去除效率高達(dá)70%。

2.2物化法

城市污水再生回用技術(shù)的物化法以過(guò)濾、活性炭吸附、膜分離技術(shù)為主。過(guò)濾技術(shù)在城市飲用水處理中已經(jīng)日臻成熟，近幾年也被廣泛用于城市污水的深度處理。劉劍采用傳統(tǒng)無(wú)煙煤、石英砂雙層濾料濾池處理城市污水廠二級(jí)出水，試驗(yàn)結(jié)果表明，雙層濾料濾池對(duì)濁度、COD、總磷（TP）的平均去除率分別為80%、85%、30%、28%，出水中的濁度、COD、TP平均為1NTU、33.5mg/L，0.97mg/L。活性炭是一種具有巨大比表面積的吸附劑，能夠去除水中的濁度、色度、有機(jī)污染物等。楊義采用吸附試驗(yàn)處理淮南市第一污水處理廠出水并用于中水回用，試驗(yàn)結(jié)果表明，在25℃，活性炭吸附金屬鋅離子的最佳pH為6.5，吸附劑最佳投量為0.15g/L，同時(shí)對(duì)水中的色度、濁度、COD也有較高的去除率。

膜分離技術(shù)廣泛應(yīng)用于城市污水的深度處理，已經(jīng)成為一種新興的污水處理工藝。戴藝等用超濾-反滲透工藝處理寧波巖東污水處理廠二沉池出水，試驗(yàn)期間反滲透系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好，出水質(zhì)穩(wěn)定。連續(xù)運(yùn)行結(jié)果表明，原水的濁度在2～5NTU，出水濁度在0.0～0.3NTU，濁度的去除率高達(dá)95%；超濾與反滲透系統(tǒng)的出水總回收量在75%以上，反滲透系統(tǒng)所投加的阻垢劑維持在2mg/L左右；反滲透系統(tǒng)的脫鹽率在97%以上。膜生物反應(yīng)器是結(jié)合了污水的生物處理技術(shù)與膜法高效截留能力的一種新型污水處理技術(shù)，在城市污水再生回用中被廣泛應(yīng)用。楊春等設(shè)計(jì)了一個(gè)處理規(guī)模為36m3/d的缺氧-厭氧膜生物反應(yīng)器并對(duì)北京某污水廠污水回用進(jìn)行了連續(xù)試驗(yàn)研究。連續(xù)試驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果表明，A/O+MBR工藝不受進(jìn)水水質(zhì)的影響，出水水質(zhì)穩(wěn)定，均能達(dá)到相應(yīng)回用水標(biāo)準(zhǔn)。其對(duì)COD的去除率可達(dá)95%，對(duì)氨氮的去除率可達(dá)98%，系統(tǒng)較長(zhǎng)的污泥停留時(shí)間與微生物量保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3生物處理技術(shù)

生物處理技術(shù)主要是利用生物處理單元中微生物的新陳代謝活動(dòng)去除污水中有機(jī)污染物的一種方法，生物處理技術(shù)具有處理效率高、出水水質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)。根據(jù)微生物的生長(zhǎng)狀態(tài)，生物處理技術(shù)可以分為活性污泥法與生物膜法。濟(jì)南市某國(guó)企住宅家屬小區(qū)為了實(shí)行節(jié)約用水政策，減輕城市環(huán)境污染負(fù)擔(dān)，決定采用小區(qū)中水回用技術(shù)。葛會(huì)超等設(shè)計(jì)了一套以生物膜法A2O為核心的中水回用處理工藝，該工程自2011年正式投產(chǎn)運(yùn)行以來(lái)，出水水質(zhì)穩(wěn)定。工藝的出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：pH值=8.0～8.4、COD=28～37mg/L、氨氮=7～8mg/L、BOD5=5～8mg/L、濁度在15～16NTU、總大腸桿菌數(shù)≤3個(gè)/L。采用中水回用技術(shù)后，該小區(qū)每年可以節(jié)約21.9萬(wàn)t的自來(lái)水用量，工程經(jīng)濟(jì)效益每年高達(dá)32.4萬(wàn)元。

3.結(jié)論

市政污水再生水電廠循環(huán)水回用應(yīng)作為一個(gè)系統(tǒng)工程加以全面考慮，雖然循環(huán)水處理的目的主要是防腐、防垢，但市政污水再生水經(jīng)過(guò)深度處理后，其防垢工作比較容易實(shí)現(xiàn)，因此它在電廠能否成功應(yīng)用的重點(diǎn)在于循環(huán)水系統(tǒng)的防腐。循環(huán)水系統(tǒng)材料的腐蝕涉及材料特性、溫度、細(xì)菌、pH值、材料表面狀態(tài)、水質(zhì)、水流狀態(tài)等諸多因素，因而在制定再生水深度處理工藝、殺菌工藝、凝汽器選材和運(yùn)行管理、循環(huán)水阻垢工藝時(shí)，研究的重點(diǎn)也是防腐蝕問(wèn)題。循環(huán)水系統(tǒng)腐蝕的危害不僅表現(xiàn)在對(duì)凝汽器管材、循環(huán)水碳鋼管道和涼水塔水泥構(gòu)件的直接破壞上，同時(shí)凝汽器腐蝕泄漏后，高含鹽量和高有機(jī)物含量的循環(huán)水進(jìn)入鍋爐后還可能導(dǎo)致爐水的pH值在短時(shí)間內(nèi)急劇下降，導(dǎo)致發(fā)生鍋爐大面積腐蝕爆管的惡性事故。

參考文獻(xiàn)：

[1]虞啟義，黃種買.城市污水再生回用作循環(huán)冷卻水的相關(guān)問(wèn)題[J].中國(guó)給水排水，2016，19（3）.

[2]王培風(fēng).城市污水再生回用技術(shù)途徑[J].浙江水利水電專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2017，18（3）.

作者簡(jiǎn)介：

寧豪明（1998-），男，漢，學(xué)生，籍貫：湖南省邵東縣，專業(yè)：給排水科學(xué)與工程，研究方向：污水處理與再生，身份證號(hào)：430521199804167552。

張亦明（1996-），男，漢，學(xué)生，籍貫：河南省鞏義市，專業(yè)：給排水科學(xué)與工程，身份證號(hào)：410181199601095035。