污水回用技術(shù)在城市節(jié)水與環(huán)境保護中的應(yīng)用

摘要：隨著社會的發(fā)展，工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及生活用水量不斷增加，可用淡水資源日漸緊缺。在此背景下，社會愈發(fā)關(guān)注城市污水的處理與回用工作。應(yīng)用污水回用技術(shù)，對于城市節(jié)水與環(huán)境保護具有重要意義?；诖耍治鑫鬯幚硪约拔鬯赜眉夹g(shù)，闡述其在城市節(jié)水與環(huán)保中的應(yīng)用，以期為相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：污水處理；污水回用；城市節(jié)水與環(huán)保

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）08-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.08.074

The Application of Wastewater Reuse Technology in Urban Water Conservation and Environmental Protection

YANG Liu

（Shaanxi Luhuan Environmental Protection Engineering Co.， Ltd.， Xi’an 710002， China）

Abstract： With the development of society， the amount of water used for industrial and agricultural production as well as domestic use is increasing， and available freshwater resources are becoming increasingly scarce. In this context， society is paying more and more attention to the treatment and reuse of urban wastewater. The application of wastewater reuse technology is of great significance for urban water conservation and environmental protection. Based on this， we analyze the wastewater treatment and wastewater reuse technology， describe its application in urban water conservation and environmental protection， in order to provide reference for related work.

Keywords： sewage treatment; wastewater reuse; urban water conservation and environmental protection

在我國城市化進程不斷加快的背景下，城市水資源短缺與水環(huán)境污染問題日益突出。處理城市污水并加以回用，能夠有效緩解城市水資源短缺問題，提高城市水資源節(jié)約與環(huán)境保護成效。對于城市而言，應(yīng)當根據(jù)自身情況與各方面客觀條件，酌情應(yīng)用不同污水回用技術(shù)，以實現(xiàn)水資源的有效節(jié)約與利用。

1 城市污水處理步驟

城市污水是指城市生活與生產(chǎn)活動中所排放的廢水，包括居民日常生活排水（洗滌、廚衛(wèi)廢水等）、工業(yè)和商業(yè)生產(chǎn)與活動排水以及部分路面雨水徑流，具有水量大、污染成分復(fù)雜等特點[1]。城市污水中通常包含有機物、營養(yǎng)鹽（氮、磷等）、病原微生物、懸浮固體、油脂等多種污染物。城市污水若未經(jīng)妥善處理直接排放，將嚴重污染水體，破壞生態(tài)環(huán)境，影響人類健康和城市可持續(xù)發(fā)展。

城市污水的處理不僅是環(huán)境保護的基本要求，而且是實現(xiàn)水資源循環(huán)利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。有效的處理過程需綜合考慮污染物種類、濃度及處理目標，通常分為預(yù)處理、生物處理及深度處理等多個階段，以逐步去除污水中的有害物質(zhì)，最終使水質(zhì)達到排放標準或回用要求。這一系列處理步驟對于有效管理城市水資源、促進生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。

1.1 污水預(yù)處理

污水預(yù)處理是整個污水處理流程的初步階段，其目的在于通過一系列物理方法有效去除污水中體積較大、易于分離的懸浮固體、浮渣及部分大顆粒雜質(zhì)，為后續(xù)的生物處理和深度凈化創(chuàng)造有利條件。污水預(yù)處理過程，對于保護后續(xù)處理設(shè)施免受損害、提高整體處理效率至關(guān)重要。

污水預(yù)處理的具體操作主要步驟如下：首先，利用格柵攔截污水中較大的固體雜物，如木塊、塑料袋等，以防堵塞管道和設(shè)備；其次，通過沉砂池或沉淀池去除污水中相對密度大于水的砂粒、石子等無機顆粒，減少后續(xù)單元的磨損和污泥處理負荷；再次，利用浮選或氣浮技術(shù)有效分離污水中輕質(zhì)、易浮起的油類和懸浮物，如油脂、纖維等；最后，通過調(diào)節(jié)池均衡污水的流量和水質(zhì)，確保后續(xù)處理過程的穩(wěn)定運行。通過這些預(yù)處理措施，能夠有效去除污水中的大部分懸浮物質(zhì)，為后續(xù)生物處理單元提供了更加適宜的操作環(huán)境，也為整個污水處理系統(tǒng)的高效經(jīng)濟運行奠定基礎(chǔ)。

1.2 污水生物處理

污水生物處理是污水處理的核心環(huán)節(jié)，旨在利用微生物的新陳代謝作用去除污水中的有機物、氮、磷等污染物，實現(xiàn)凈化污水的目的。該過程模擬自然界的生物循環(huán)，通過創(chuàng)造適宜的環(huán)境條件，促進有益微生物的生長繁殖，高效轉(zhuǎn)化污染物為無害物質(zhì)或可再利用資源。

生物處理主要分為活性污泥法和生物膜法兩類?；钚晕勰喾ㄊ且詰腋顟B(tài)的微生物群體，即活性污泥為核心，通過曝氣提供氧氣，促進微生物對有機物的氧化分解。該過程中，微生物群落不斷吸附、降解污水中的有機污染物，隨后在二沉池中實現(xiàn)泥水分離，部分活性污泥回流至曝氣池維持系統(tǒng)穩(wěn)定。生物膜法是在載體表面形成一層生物膜，污水流經(jīng)時，污染物被生物膜上的微生物吸附并降解，代表性工藝如生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤以及生物接觸氧化池等。

除了基本的有機物去除，生物處理還包括硝化與反硝化過程，即通過專性好氧和兼性厭氧微生物分別將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮和最終的氮氣，實現(xiàn)脫氮。同時，通過特定的微生物作用去除污水中的磷元素，以防止水體富營養(yǎng)化[2]。

1.3 污水深度處理

污水深度處理是繼預(yù)處理和生物處理之后的高級凈化步驟，旨在進一步去除污水中殘留的溶解性有機物、營養(yǎng)鹽、病原體、微小懸浮物以及部分難以降解的污染物，以滿足高標準的回用水要求或嚴格的排放限制。污水深度處理對于實現(xiàn)水資源的高效回用和保護敏感水體環(huán)境具有不可替代的作用。深度處理技術(shù)包括過濾技術(shù)、吸附法、高級氧化技術(shù)、反滲透技術(shù)以及消毒處理等。過濾技術(shù)主要通過砂濾、雙層濾池或多介質(zhì)過濾，有效去除細小懸浮物和部分細菌；超濾和納濾膜過濾技術(shù)能進一步截留更小的顆粒物和部分大分子有機物，為出水提供更高透明度和純凈度。吸附法是利用活性炭或其他吸附材料的強吸附性能，去除水中的有機物、色素、嗅味物質(zhì)及部分重金屬，改善水質(zhì)感官指標[3]。高級氧化技術(shù)則是利用臭氧氧化、過氧化氫/紫外線聯(lián)合氧化等工藝，通過生成強大的氧化劑快速分解難降解有機物，提高污水的可生化性和生物安全性。反滲透技術(shù)是利用半透膜在高壓下選擇性透過溶劑（水）而截留溶質(zhì)（鹽分、有機物、細菌等），實現(xiàn)高度脫鹽和凈化。消毒處理則是采用氯氣、臭氧、紫外線等手段殺滅殘留病原體，確保出水微生物安全，是深度處理重要的一環(huán)。

2 污水回用技術(shù)在城市節(jié)水與環(huán)境保護中的應(yīng)用價值

污水回用技術(shù)是城市節(jié)水與環(huán)境保護的重要舉措，其應(yīng)用價值體現(xiàn)在多個維度，對推動可持續(xù)城市發(fā)展具有深遠意義。

首先，污水回用在城市節(jié)水與環(huán)保中的應(yīng)用有效改善城市水資源壓力。隨著城市化進程加速，水資源短缺成為制約城市發(fā)展的重要因素。污水回用技術(shù)通過先進的處理工藝，將生活和工業(yè)廢水轉(zhuǎn)化為符合特定用途的再生水，如工業(yè)冷卻、景觀補水、市政雜用乃至飲用水補充，有效緩解了城市供水壓力，提高了水資源的循環(huán)利用率，確保了城市的水安全。其次，環(huán)境效益顯著。污水回用大幅度減少直接向自然水體排放的污水量，減輕水體富營養(yǎng)化和生態(tài)系統(tǒng)的污染負擔，有助于恢復(fù)和保護城市水環(huán)境質(zhì)量，相比遠距離調(diào)水或開采地下水，本地污水回用減少了能源消耗和碳足跡，符合低碳發(fā)展的要求。再次，在經(jīng)濟層面上，污水回用技術(shù)的應(yīng)用降低了城市對傳統(tǒng)水源的依賴，減少了水費支出，并通過提供可靠的第二水源增強了城市的水資源管理彈性。最后，對于工業(yè)用戶而言，使用再生水可降低生產(chǎn)成本，同時響應(yīng)綠色制造的國際趨勢，提升企業(yè)形象和社會責任感。

3 污水回用技術(shù)及其應(yīng)用

3.1 A2O+MBR技術(shù)及應(yīng)用

厭氧-缺氧-好氧（Anaerobic-Anoxic-Oxic，A2O）+膜生物反應(yīng)器（Membrane Bio-Reactor，-MBR）技術(shù)集成了傳統(tǒng)A2O生物處理工藝與MBR深度處理技，旨在實現(xiàn)更高效的污水處理與回用。該技術(shù)綜合了厭氧、缺氧、好氧3種生物處理環(huán)境，以及膜分離技術(shù)的優(yōu)勢，不僅大幅提高污染物去除效率，還實現(xiàn)了高標準的出水質(zhì)量，廣泛應(yīng)用于城市污水及部分工業(yè)廢水的深度處理與回用領(lǐng)域。

A2O工藝通過3個階段的生物處理，針對性地去除污水中的有機物、氮、磷等污染物。首先，在厭氧段，微生物在無氧環(huán)境下進行發(fā)酵產(chǎn)酸，實現(xiàn)部分有機物的轉(zhuǎn)化，同時為后續(xù)的反硝化過程提供碳源；在缺氧段，主要進行反硝化作用，將硝態(tài)氮還原為氮氣釋放，有效去除總氮；在好氧段，通過好氧微生物降解有機物，并進行硝化反應(yīng)，將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，同時促進磷的吸收與去除。A2O生物處理過程有效利用了微生物的代謝機制，全面去除污水中污染物。MBR技術(shù)則在A2O系統(tǒng)的基礎(chǔ)上引入超濾或微濾膜組件，取代了傳統(tǒng)工藝中的二沉池。膜組件能夠高效截留活性污泥，使得出水清澈、懸浮物（Suspended Solids，SS）含量極低，同時增加生物反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度，增強污水處理效能。

隨著技術(shù)的不斷成熟，A2O-MBR在眾多城市中得到了廣泛的應(yīng)用，如西安市。西安市自古就有“八水繞長安”的美譽。20世紀80年代以來，隨著經(jīng)濟社會快速發(fā)展，用水量激增，西安成為我國缺水最為嚴重的城市之一。2020年，西安人均水資源量約為全省的1/5，僅為全國的1/10。面對缺水之困，西安市持之以恒推進水資源節(jié)約集約利用，優(yōu)化水資源配置，加大再生水資源利用力度，增強區(qū)域水資源承載能力，實現(xiàn)了節(jié)水與增效同頻、綠色與發(fā)展共振。

3.2 高效沉淀池+V型濾池技術(shù)及應(yīng)用

高效沉淀池與V型濾池相結(jié)合的污水回用技術(shù)，是基于傳統(tǒng)水處理工藝的優(yōu)化升級。其將物理處理技術(shù)與深度處理技術(shù)融合，旨在高效去除懸浮物、膠體及部分溶解性有機物，提升出水水質(zhì)，滿足不同回用需求。此組合技術(shù)在城市節(jié)水與環(huán)保領(lǐng)域展現(xiàn)出其獨特優(yōu)勢，尤其是在提升污水處理廠出水質(zhì)量、促進水資源循環(huán)利用方面起到關(guān)鍵作用。

高效沉淀池，又稱高速沉淀池或澄清池，是對傳統(tǒng)沉淀池的一種改進。其通過優(yōu)化池體結(jié)構(gòu)設(shè)計、強化水流動力學特性，以及加入混凝劑和助凝劑等化學藥劑，顯著提高了懸浮物去除效率。高效沉淀池能夠在較短的水力停留時間內(nèi)實現(xiàn)泥水分離，其特點是占地面積小、處理能力強，能夠有效去除污水中大部分懸浮固體及部分膠體物質(zhì)，為后續(xù)深度處理提供良好的預(yù)處理條件。V型濾池是一種深度過濾技術(shù)，其特征在于濾池呈V字形，底部寬頂部窄，這樣的設(shè)計有利于均勻布水和分配反沖洗時的水力。濾料多采用雙層或三層配比，上層粗下層細，以提高過濾效率和延長過濾周期。V型濾池不僅能夠有效去除懸浮物，還能夠通過濾料表層形成的生物膜進一步降解水中的有機物，提升出水的生物穩(wěn)定性。

例如，西安水務(wù)集團凈水處理公司第四再生水廠即采用了高效沉淀池＋V型濾池處理工藝。該廠于2008年投入運行，經(jīng)過兩次提標改造，現(xiàn)出水指標穩(wěn)定達到《陜西省黃河流域污水綜合排放標準》的A標準，處理后的出水一部分經(jīng)漕運明渠流入渭河，一部分用于工業(yè)用水和市政雜用等。2023年，西安水務(wù)集團凈水處理公司第四再生水廠共處理污水1.81億t，其中1.75億t用作渭河生態(tài)補給，改善渭河流域水生態(tài)環(huán)境。目前，西安市已新建、擴建污水處理廠46座，污水處理能力達到407.1萬m3/d，出水標準由一級B提升到準Ⅳ類，再生水已廣泛應(yīng)用到工業(yè)利用、綠地灌溉、農(nóng)業(yè)灌溉等多個領(lǐng)域，城市再生水利用率由2020年的26.46%提高到34.3%。

4 結(jié)論

污水回用技術(shù)在城市節(jié)水與環(huán)保中的應(yīng)用具有重要意義，能夠提高城市水資源利用率，緩解用水緊張情況，并為當?shù)厣鷳B(tài)文明建設(shè)和經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展提供堅實的水資源支撐和保障。西安市作為我國缺水情況最嚴重的城市之一，在A2O+MBR技術(shù)、高效沉淀池+V型濾池等污水回用技術(shù)應(yīng)用方面做出典范，其污水回用的成功經(jīng)驗為其他地區(qū)城市提供了借鑒。

參考文獻

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