二級生化尾水深度處理技術(shù)研究

馬凱 張國珍 楊浩 周添紅 張子賢

摘要：二級生化尾水是經(jīng)城鎮(zhèn)污水處理廠的出水。西北地區(qū)水資源匱乏，將城鎮(zhèn)污水處理廠的出水深度處理之后，可以作為地區(qū)飲用水源之一，很好地解決了水資源匱乏的問題，同時也是一種修復(fù)水環(huán)境的重要途徑。本文介紹了目前二級尾水幾種典型的深度處理技術(shù)，有臭氧-活性炭吸附技術(shù)（O3-BAC），膜生物反應(yīng)器技術(shù)（MBR），人工濕地技術(shù)（CW）。

關(guān)鍵詞：二級尾水；水資源；深度處理

在建國近70年內(nèi)，我國的城鎮(zhèn)化取得了很大的成就[1]。據(jù)統(tǒng)計截至2013年3月底，全國已有649個城市建有污水處理廠，約占設(shè)市城市總數(shù)的98.8%；根據(jù)國家發(fā)改委提交的2013年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃草案報告中表示，城市污水處理率達到了86%；2013年的《中國統(tǒng)計年鑒》指出，我國城鎮(zhèn)污水處理廠處理能力達499.8億 m3/年[2]。污水處理廠尾水排放量巨大，回用率低，回用潛力巨大。我國西北地區(qū)地處干旱半干旱地區(qū)，水資源相當(dāng)匱乏。而污水處理廠出水雖然在有機物質(zhì)上降低了許多，但在N，P含量方面仍然不符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中Ⅲ類水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值。污水處理廠出水就近排入河體就有可能導(dǎo)致河流水體N，P富集，造成局部水體富營養(yǎng)化。美國日本等發(fā)達國家污水回用率已經(jīng)相當(dāng)高了[3]。以色列作為一個極度缺水的國家，他們的污水回用程度可以達到生活污水的100%和城市污水的72%。而我國污水處理廠每年產(chǎn)生的近百億噸尾水的回用率僅為10% [4]，因此進一步發(fā)展尾水深度處理已迫在眉睫。將污水處理廠的尾水凈化處理，一方面可作為當(dāng)?shù)鼐用耧嬘盟吹囊徊糠?，緩解了水資源匱乏的問題；另一方面也可作為回灌地下水的水源，而且排入河體也不會有局部富營養(yǎng)化的問題產(chǎn)生，是一種修復(fù)水環(huán)境問題的最直接的途徑。

1、幾種典型的尾水深度處理技術(shù)

1.1臭氧活性炭吸附技術(shù)（O3-BAC）

是將臭氧氧化與活性炭吸附相結(jié)合的一項技術(shù)，利用臭氧的強氧化性，氧化有機物質(zhì)，氧化殺滅細(xì)菌病毒，將活性炭物理化學(xué)吸附和生物氧化降解四項技術(shù)相結(jié)合[5]。其主要功能在于常規(guī)處理工藝之后更加深度、有效的降解水中的BOD、COD、細(xì)菌、病毒，氯消毒的副產(chǎn)物的前體物質(zhì)以及氨氮，以保證出水中污染物質(zhì)含量更少，對于環(huán)境造成的污染更小，水質(zhì)更優(yōu)。

最早將臭氧活性炭技術(shù)應(yīng)用于水處理行業(yè)的是1961在西德Dusseldoff市Amestaad水廠[6]。自20世紀(jì)60年代以后，美國、日本等一些發(fā)達國家逐漸開始將臭氧-生物活性炭技術(shù)應(yīng)用到微污染水的深度處理中，并且在飲用水的處理當(dāng)中獲得了很好的效果；以色列、南非等一些發(fā)展中國家也有廣泛的應(yīng)用[9]。憑借抽樣的強氧化能力、好的消毒能力，并且不會產(chǎn)生類似液氯消毒那樣的副產(chǎn)物前體物質(zhì)；以及活性炭的優(yōu)良的吸附性能，在污水深度處理方面，臭氧-生物活性炭技術(shù)逐漸被廣泛采用。

1.2膜生物反應(yīng)器

膜生物處理技術(shù)也叫膜生物反應(yīng)器（MBR：Membrane Biological Reactor）系統(tǒng)，它是將膜分離技術(shù)與廢水生物處理相結(jié)合的一種污水處理技術(shù) [7]。膜分離技術(shù)是利用半透過性膜的選擇透過性來實現(xiàn)將污廢水中的污染物質(zhì)與水分離，其中的微生物以分離出來的高濃度有機污染物質(zhì)為“食”，通過自身的呼吸作用從而氧化降解污染物質(zhì)，達到分離濃縮的目的，該技術(shù)目前在水處理行業(yè)已有廣泛的應(yīng)用，比如在海水淡化，苦咸水處理，以及污水回用和污水資源化方面。

1992年加拿大學(xué)者A.D.Baley用微濾膜活性污泥法生物反應(yīng)器在活性污泥0.95g/L～19.97g/L 的范圍內(nèi)進行COD 降解效果的研究，取得了不錯的效果[8]。目前膜生物反應(yīng)器技術(shù)廣泛的應(yīng)用于美國、德國、日本等國家的污水處理行業(yè)。在我國，MBR膜生物反應(yīng)器在水處理行業(yè)也有很廣泛的應(yīng)用，在二級生化尾水處理方面MBR技術(shù)有著非常優(yōu)良，非常穩(wěn)定的處理效率。

1.3人工濕地技術(shù)

人工濕地是由人工建造的，經(jīng)人工控制的類似沼澤的地面[9]。通過人工控制將污水投配在濕地上面，濕地上種植有特定的植物。其主要是利用濕地中土壤，填料，植物以及微生物的協(xié)同作用，來降解污水中的污染物質(zhì)，該過程包含物理、化學(xué)、生物的三重協(xié)同作用。

人工濕地作為一種自然處理系統(tǒng)，因其具有重要的污水處理和資源恢復(fù)功能而被廣泛應(yīng)用[10]。目前，利用人工濕地處理污水處理廠尾水的研究也逐漸增多，并且在國內(nèi)外都取得了較好的成果。據(jù)統(tǒng)計，2001年意大利就建有污水三級處理的人工濕地便有16座，研究取得了不錯的去除效果，COD去除率在88%左右，TN去除率約80%左右[11]。楊立君[12]將生態(tài)氧化池/生態(tài)礫石床組合工藝作為強化型前處理系統(tǒng)，與垂直流人工濕地工藝相結(jié)合，來處理污水處理廠尾水，經(jīng)過連續(xù)5個月的運行，得出系統(tǒng)對于COD、BOD5、TN、TP的平均去除率分別為70.3%、69.0%、91.9%和83.1%。出水水質(zhì)達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）中的Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。

2、結(jié)語

將城鎮(zhèn)污水處理廠的出水深度處理后可以作為解決水資源短缺的有效途徑，其工藝研究也逐步開始結(jié)合物理、生物、膜處理和聯(lián)合處理等多種方法。目前污水廠尾水的深度處理仍然是重點研究的領(lǐng)域 [13]，其原因在于污水廠出水水量大，水質(zhì)較好、穩(wěn)定可利用的價值很高。針對不同水源及用水途徑，各種處理工藝和處理技術(shù)可以根據(jù)不同的目的而實現(xiàn)多種組合，對現(xiàn)有的成熟技術(shù)實現(xiàn)擴大化應(yīng)用，提高工藝技術(shù)的利用效率。所以把這些污水處理廠的尾水作為一種資源進行資源化利用具有雙重的意義。

雖然說我們的處理技術(shù)在不斷地提高，技術(shù)多樣化也在不斷地發(fā)展，雖然在短時間內(nèi)，通過一定的技術(shù)處理，我們可以降解水中的污染物質(zhì)，可以將處理過的水資源再利用起來，水污染問題可以得到暫時的控制和解決。但從長遠的利益來考慮，水作為一種不可再生資源，淡水資源只會越用越少，水資源的問題僅僅靠技術(shù)、靠處理污水是解決不了的。所以我們要從自身做起，節(jié)約用水，增強全民節(jié)水意識，建立健全和嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)保制度，嚴(yán)格約束各行各業(yè)對于水環(huán)境的污染，才能進一步的緩解水資源問題。

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