再生水實驗室污泥處置技術(shù)及再利用研究

脫穎

（西安思源學院，西安 610038）

1 前言

所謂再生水，即廢水或者污水以適度方式進行處理，達到一定的水質(zhì)標準之后，可再次利用的非飲用水。其不僅可以在一定程度上減少水資源開采量，還可以有效減少水資源污染，切實縮短水資源凈化時間。我國對于再生水的相關(guān)科研與實踐，總體而言起步較晚，且北方頻發(fā)水危機，正是如此，污水再生利用研究與技術(shù)研發(fā)開始深受社會各界高度關(guān)注。在我國持續(xù)加快再生水發(fā)展進程的趨勢下，城市污水再利用全方位啟動，國家與地方政府均積極推進了再生水科研項目與工程實踐，從而為再生水利用行業(yè)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。

在市場經(jīng)濟高速更新發(fā)展趨勢下，資源需求度日趨攀升，怎樣充分發(fā)揮資源優(yōu)勢，加快再生水資源合理利用，早已演變?yōu)榭沙掷m(xù)發(fā)展戰(zhàn)略所急需思考的關(guān)鍵問題之一。為更好地適應(yīng)社會發(fā)展現(xiàn)狀，滿足社會大眾日常生產(chǎn)生活需求，需深度解析再生水再利用的相關(guān)要素，以統(tǒng)籌評估與分析再生水合理化再利用方式、優(yōu)化改進舉措、操作設(shè)施設(shè)備、管理與規(guī)劃方案等一系列有關(guān)內(nèi)容，從而切實提高水資源利用率。另外，再生水再利用的前提是合理處置污泥，因此本文主要對再生水污泥處置技術(shù)及再利用進行全面分析。

2 再生水實驗室污泥處置技術(shù)

2.1 濃縮干化技術(shù)

濃縮即將再生水實驗室污泥內(nèi)含水量降低，促使體積縮減，以利于后續(xù)處理。脫水即將再生水實驗室污泥內(nèi)水分縮減，使得成為半干燥狀態(tài)。干化即將再生水實驗室污泥利用太陽能、熱風、微波等方式由半干燥狀態(tài)處理至干燥狀態(tài)，以殺死其中病菌，滅活其中腸道病菌，增強干化物剩余強度，有效抑制異味，縮小體積，節(jié)省運輸成本。

在再生水實驗室污泥處置時，濃縮處理作為常見處置技術(shù)，旨在將污泥內(nèi)含水率降低，以減少污染體積，確保污泥處理有序開展。現(xiàn)階段而言，濃縮處理技術(shù)主要包含離心濃縮技術(shù)、氣浮濃縮技術(shù)、沉降濃縮技術(shù)等等。離心濃縮技術(shù)原理為基于再生水實驗室污泥液相與固相間的密度差，利用離心機高速旋轉(zhuǎn)以分離污泥固液，以此實現(xiàn)污泥濃縮顯著效果；氣浮濃縮技術(shù)原理是將微小氣泡粘附于淤泥顆粒，促使再生水實驗室污泥密度小于水密度，使其由水中分離，以此實現(xiàn)污泥濃縮顯著成效；沉降濃縮技術(shù)原理為引污水進入連續(xù)污泥濃縮池或者間隙污泥濃縮池內(nèi)，通過污泥固體顆粒與水之間的密度差實現(xiàn)污泥沉降，以實現(xiàn)污泥濃縮顯著成果。

在再生水實驗室污泥處置時，干化技術(shù)可切實劃分為自然干化技術(shù)與熱干化技術(shù)兩種。熱干化技術(shù)是目前常用主要技術(shù)，污泥經(jīng)過熱干化處理之后性質(zhì)穩(wěn)定，不僅可以滅殺病菌，推進污泥無害化與穩(wěn)定化建設(shè)，且污染性氣體排放量少。隨著環(huán)保要求深化，污泥干化技術(shù)實現(xiàn)了高速發(fā)展，衍生了許多新型干化技術(shù)，常見的有太陽能干化、化學干化、微波干化等。

2.2 厭氧消化技術(shù)

厭氧消化處置技術(shù)實際上就是通過細菌與微生物轉(zhuǎn)化有機物質(zhì)為沼氣，其在再生水實驗室污泥處理中發(fā)揮著不可替代的重要作用，可促使污泥內(nèi)多數(shù)有機物質(zhì)轉(zhuǎn)換成沼氣，并降解有機質(zhì)為低分子量物質(zhì)。再生水實驗室污泥厭氧消化技術(shù)的主要作用體現(xiàn)于污泥穩(wěn)定化、污泥減量化、消化產(chǎn)生沼氣三個層面。再生水實驗室污泥厭氧消化實際上是一項系統(tǒng)且復雜的工程，其針對生化過程的三段理論即經(jīng)過水解酸化階段、乙酸化階段、甲烷化階段，其中各個階段間相互聯(lián)系與影響，且各自獨具特色微生物群體。其一，水解酸化階段。再生水實驗室污泥內(nèi)非水溶性高分子有機物以微生物水解酶的實際效用進一步水解轉(zhuǎn)化為溶解性物質(zhì)，水解之后物質(zhì)基于堿性菌和厭氧菌作用轉(zhuǎn)變?yōu)槎替溨舅?；其二，乙酸化階段。水解階段生成的簡單可溶性有機物基于產(chǎn)氫與產(chǎn)酸細菌作用分解為揮發(fā)性脂肪酸醇、酮、醛、二氧化碳、氫氣等；其三，甲烷化階段。甲烷菌可發(fā)揮作用直接轉(zhuǎn)換乙酸、氫氣、二氧化碳為甲烷。

2.3 好氧消化技術(shù)

好氧消化處置技術(shù)實際就是暴露微生物于空氣中，以自由氧氣與微生物消化、降解、氧化有機物質(zhì)，不僅消化效率高且所生成污泥穩(wěn)定性更好。再生水實驗室污泥好氧消化處理是污泥穩(wěn)定化與減量化處理的易維護運行方式，由消化池與曝氣設(shè)備構(gòu)成。好氧消化處理方法主要包括三種，其一，延時曝氣。延時曝氣活性污泥方式就是將再生水實驗室活性污泥放置于曝氣生物反應(yīng)池內(nèi)，污水在曝氣生物反應(yīng)池內(nèi)需要進行適度停留，具體時間需嚴格控制在24～30h 之間，以此可顯著增大曝氣池容積，污泥處理能耗猛增，因此只限于小型再生水污泥處理廠使用；其二，單獨好氧消化。再生水實驗室污泥的單獨好氧消化工藝實際上是活性污泥方式整個過程的傳承和延續(xù)，污泥在好氧消化池內(nèi)停留時間主要由再生水污泥處理工藝所用泥齡所決定，通常污泥處于好氧消化池內(nèi)的泥齡與污泥處理時活性污泥于曝氣生物反應(yīng)池內(nèi)的泥齡之和需超25d，因此只限于小型再生水污泥處理廠使用；其三，高溫好氧消化。再生水實驗室污泥的高溫好氧消化池內(nèi)溫度需要進行嚴格且適當控制，具體于50℃～60℃之間，停留時間在8d 左右。消化池需要通過采用一定的隔熱處理措施加以修整，以保障消化池的溫度即使冬天依然能夠保持高溫狀態(tài)，且通過進泥溫度、進化池形狀、環(huán)境溫度等多重因素穩(wěn)定進入消化池的污泥含固率通常需嚴格控制，此方法可殺滅病原菌，且有機物降解效率較高，可達到更高污泥穩(wěn)定化程度。

2.4 堆肥化技術(shù)

再生水實驗室污泥中富含豐富的有機物與大量氮磷元素，以及植物生長所需微量元素，是改良土壤、提高土壤肥力、促進植物生長的重要元素，可作為緩效肥料使用，效果顯著。再生水實驗室污泥的堆肥化利用早已在農(nóng)田、林地、園林綠化等層面實現(xiàn)了應(yīng)用與推廣，且已經(jīng)大體實現(xiàn)了固體廢棄物資源化利用目標。其中農(nóng)田利用層面，可改良農(nóng)田理化性狀，以微生物新陳代謝增加農(nóng)田空隙，提高通氣性與含水率，生物之間物理化學反應(yīng)可緩沖農(nóng)田酸堿性，且可豐富土壤微生物數(shù)量與類型，顯著增加細菌與放線菌數(shù)量，增強土壤代謝強度；林地利用層面，可進行造林與成林施肥，還可在缺乏養(yǎng)料的林地荒山充分釋放與利用污泥內(nèi)N、P 等元素。

3 再生水再利用措施

3.1 積極開展試點

國家層面，近年來已有多部門出臺了再生水相關(guān)政策，鼓勵打造區(qū)域再生水循環(huán)利用體系、建設(shè)標桿性再生水廠、開展區(qū)域性再生水循環(huán)利用試點，并提出了針對性開放再生水政府定價，以及鼓勵以政府購買服務(wù)形式促進污水實現(xiàn)再生利用等政策建議。地方層面，部分區(qū)域充分發(fā)揮作用持續(xù)推動再生水循環(huán)利用進程，并頒布了再生水再利用相關(guān)法規(guī)與制度，以助于合理規(guī)劃與部署再生水再利用。

在主要排污口下游或者支流和干流等一些關(guān)鍵性節(jié)點建設(shè)人工濕地凈化系統(tǒng)，并納入已達標排水適度于水資源合理調(diào)配系統(tǒng)中，以適度拓展再生水再利用規(guī)模。將區(qū)域內(nèi)城市群的市區(qū)打造為再生水再利用試點城市，以推動城市群其他市區(qū)污水資源化建設(shè)。并基于生活污水處理廠進行試點工程建設(shè)，以貫徹落實污水處理廠內(nèi)水灌溉工程，以統(tǒng)籌再生水再利用的生態(tài)化建設(shè)。

3.2 健全標準規(guī)范

為進一步貫徹落實再生水再利用，就有關(guān)單位與部門而言，需致力于提升人員與系統(tǒng)體系建設(shè)能力，于再生水再利用標準與規(guī)范基礎(chǔ)上，積極構(gòu)建有關(guān)規(guī)范標準。其中，地級市的地方層面可就水資源實際狀況深度分析水資源需求量、用水結(jié)構(gòu)、再生水利用需求，科學合理且因地制宜地規(guī)劃再生水再利用項目，并切實針對國家相關(guān)政策進行項目點申報，以生成相對完善的地方性標準規(guī)范；國家層面可在再生水再利用體系建設(shè)中不斷匯總整合基層試點經(jīng)驗，以構(gòu)成再生水再利用技術(shù)指南體系，有效促進地級市與區(qū)域積極開展再生水再利用工程項目，充分以水環(huán)境、水資源、水生態(tài)有效解決缺水區(qū)域的生態(tài)環(huán)境相關(guān)問題，實現(xiàn)水資源利用率顯著提升。在再生水再利用項目推進下積極開展再生水再利用標準規(guī)范合理規(guī)劃與編制。

3.3 加強市場激勵

基于設(shè)置再生水再利用專項基金，以獎代補政策，全力支持再生水再利用重點工程項目，并將獎補資金充分投入技術(shù)研發(fā)與管網(wǎng)設(shè)計中。遵守多用多補原則，以財政補貼政策、減免稅費、減征免征常規(guī)水資源稅等一系列可行性措施，面向已經(jīng)達標且投入濕地生態(tài)補水的再生水企業(yè)給予經(jīng)濟獎勵作為補貼，以激發(fā)企業(yè)與公眾再生水再利用積極性與自主性。政府還應(yīng)鼓勵與利用綠色債券與綠色信貸等，適度拓展再生水企業(yè)及配套官網(wǎng)融資渠道，持續(xù)有效推進PPP 模式貫徹落實。就再生水再利用量大的企業(yè)主體，則鼓勵雙方自主協(xié)商定價格，及時取消階梯定價模式。與此同時，還可針對性構(gòu)建價格體系，就水質(zhì)供水與定價的價格體系，就再生水再利用的價格明文規(guī)定，不可超出政府規(guī)定最高指導價格，而市政雜用再利用與景觀環(huán)境再利用等方面則可適用。需要深度凈化處理的再生水或者公眾擁有特殊水質(zhì)要求的再生水價格，則可雙方商定價格以實施市場調(diào)節(jié)價格。

3.4 強化風險防范

再生水再利用風險方案原則具體體現(xiàn)為：（1）全程管理。在整個過程始終貫徹風險防范意識與措施；（2）預防為主。全方位辨別與管理各環(huán)節(jié)可能潛藏風險與來源；（3）運維為要。嚴格控制污水處理、再生水生態(tài)凈化、蓄存輸配等運維管理以針對性制定各環(huán)節(jié)以再利用為載體的管理規(guī)范；（4）監(jiān)控預警。就再生水系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點明確監(jiān)控指標并構(gòu)建在線監(jiān)測預警系統(tǒng)以及時發(fā)現(xiàn)潛在風險；（5）立體監(jiān)管。構(gòu)建政府、第三方、運營企業(yè)一體化監(jiān)管體系并健全相關(guān)機制以落實風險防范措施。

再生水再利用風險防范措施主要包括：（1）污水收集、源頭管控。明確污水，尤其是工業(yè)污水排入收集系統(tǒng)的具體要求與監(jiān)管方式，有毒有害污染的工業(yè)污水不可排入市政污水管網(wǎng)；（2）污水處理、達標保障。污水處理工藝運行，污水穩(wěn)定達標有效保障，需特別關(guān)注消毒操作與運行管理，保障消毒單元正常穩(wěn)定運行與達標，從而控制病原微生物風險；（3）水質(zhì)生態(tài)、凈化保障，濕地等水質(zhì)凈化系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與高質(zhì)高效運行；（4）蓄存輸配、水質(zhì)保障。再生水天然存儲與輸配時水質(zhì)劣化防控，針對微生物生長與毒害污染物累積等構(gòu)建長效生態(tài)環(huán)境風險監(jiān)控系統(tǒng)。

3.5 調(diào)動公眾參與

基于適度擴大再生水再利用宣傳推廣，調(diào)動公眾再生水再利用正確觀念，于精神與心理層面實現(xiàn)價值觀實時轉(zhuǎn)變。通過營造人人參與、人人共享的生態(tài)文明建設(shè)新局面，倡導公眾積極投身低碳出行和生態(tài)環(huán)保實踐，宣傳減霾、減塑、減排和資源節(jié)約等生態(tài)文明理念。并適度強化節(jié)約與環(huán)保意識，致力于培養(yǎng)生態(tài)化道德和行為準則，貫徹落實簡約與低碳生活方式，切實加入節(jié)水行動，共同營造人人關(guān)心節(jié)約水資源、人人身體力行節(jié)約用水的良好氛圍。

4 結(jié)論

總而言之，再生水實驗室污泥處置需始終遵循無害化、減量化原則以實現(xiàn)資源化目標，當前污泥處置技術(shù)依舊存在一定局限性，有害物質(zhì)消除與環(huán)境二次污染減少成效并不理想，且污泥內(nèi)資源利用率并不高。所以，未來研究應(yīng)側(cè)重于再生水實驗室污泥資源化方向，以期實現(xiàn)環(huán)境效益與經(jīng)濟效益并重。