中水回用技术的应用实例及比较

摘要 本文首先对中水回用技术进行了简要介绍，并对在深圳市常用的两种中水回用技术FBR以及MBR进行了讨论。通过调查分析比对，给出了FBR以及MBR处理工艺在实际应用时的特点，对未来中水回用技术的选择给出了依据。

关键词中水回用; FBR;MBR

The application and comparison of Reclaimed water technology

Chen Mu Zhou Shui-gui

(Construction Management Service Center of Long-hua New District Administration CommitteeShenzhen)

AbstractIn this paper, the brief introduction of reclaimed water is proposed, and two popular recycling technology including FBR and MBR in Shenzhen are discussed. Through the investigation and analysis of the comparison, the characteristics of FBR and MBR in practical application are revealed, which can provide the basis for choosing the reclaimed water technology in future.

Key words reclaimed water;FBR;MBR

中图分类号：TU991.57文献标识码： A 文章编号：

前言在我国，由于人口的不断增长、经济与社会的快速发展，水资源匮乏的情况日趋严重。以深圳为例，人均淡水资源占有量只有203m3/年，为全国七大严重缺水城市之一。深圳城市用水基本依赖于境外调水，其大部分用水来自东江，随着东江周边地区的发展，供水日趋紧张。而同时由于粗犷式的生产方式，地表水普遍受到污染；许多不法的企业甚至将不经处理的污水排入地下，导致地下水资源也受到严重的污染。据有关资料显示，深圳市境内大小河流310余条，其中227条河流受到不同程度的污染。这不仅对城市的安全用水带来了负面的影响，同时水资源的紧缺以及水环境的污染成为了制约经济与社会发展的重要因素。而中水回用作为开源节流的有效途径，可以通过解决水污染问题，实现缓解水资源紧缺的目的[1]。

中水回用技术简介中水是指城市中各类污水经过处理后达一定水质标准，并在一定范围内可重复使用的非饮用水[2]。中水用于厕所冲洗、园林灌溉、冷却设备补充、采暖系统补充等等。中水系统可以分为城市中水系统、小区中水系统以及建筑中水系统。中水回用在世界各国均受到广泛的关注[3]。早在1962年，日本就开始了对中水回用的研究与应用，并研发了许多污水处理工艺，在新型脱氮除磷技术、膜分离技术、膜生物反应器技术等方面取得了很大进展。在美国，城市二级污水处理厂得到了普及，中水回用实现了大规模生产应用。而在我国，由于水资源紧缺以及水污染日趋严重，中水回用工作日益受到重视，国内许多城市的污水处理厂建设了回用处理设施。而在水资源尤其紧缺的深圳，中水回用在小区以及建筑中的应用也受到了广泛关注，根据调研显示目前已有不少小区以及建筑采用了中水回用系统，其中常用的工艺为FBR（Fed Batch Reactor）及MBR (Membrane Bio-Reactor )中水处理系统技术。FBR以及MBR工艺均属于生物反应器[4]，通过利用微生物等生物对污水中的污染物的降解作用进行污水处理。生活污水中含有大量的有机污染物、无机污染物（氮、磷等）、病毒及重金属等，这些物质对人类和水来说是污染有害物质，对于某些微生物来说，则是营养物质和生命活动必需品。水处理就是把生活污水通过微生物聚集的植物根系或者生物膜，起到把污染物降解消化成无污染无害的物质，同时通过沉淀消毒等一系列工艺，把污水处理成可回用的水资源，进行绿化浇洒等活动。FBR中的F指Fed(喂养)，即利用植物根系在水池里面形成生物膜网，用污水喂养该生态系统（含有大量微生物的活性污泥），将污水处理成中水。MBR中的M（Membrane）指膜，生物在膜上形成生物污泥，污泥中含有大量的微生物，同时膜具有过滤沉淀作用，将污水处理成中水。除了F和M的核心构建之外，在处理流程遇到的工艺有以下流程：污水----格栅（拦截大颗粒）----调节池（污水均质均量，为生化处理做好准备）----FBR或MBR反应池----沉淀（将生物处理后的物质沉淀去除）----过滤---消毒----回收利用。

FBR工艺简介FBR生态处理系统是由匈牙利Organica公司负责研究和开发[5]。由一系列的曝气反应器、澄清器和最后的净化单元组成。将根系庞大的植物置于一个支撑网丝上，然后将其放入敞开式好氧反应器内。这些植物的根系为细菌及其他有机体的生长提供了一个很健康的栖息地，保证了污染物得到最大限度的生物降解。如图1所示，废水依次串级流过经过驯化的但具有不同生态系统的处理单元，保证了FBR处理站的生态净化功能和灵活性，出水水质好。

图1 FBR原理图[5]

采用FBR生态技术的深圳银星工业园生活污水处理站、深圳富士康龙华园区F区二期生活污水处理站验收进出水水质与国家标准的比较见表1。

表1 银星及富士康污水处理站进出水水质一览表（单位：mg/l）

综合以上数据及现场调研可以得到以下结论：（1）FBR水质可达到景观用水水质；（2）温室内有异味，在温室外无异味；（3）在工艺上，FBR仍延续SBR的工艺特点，但在处理效果上，对COD的数值降低方面，其效能不是很明显。

MBR工艺简介膜生物反应器（MBR）是一项膜分离技术与生物反应器相结合的新型污水处理技术[6]，该工艺与传统废水处理工艺相比，具有出水水质好、设备占地面积小、活性污泥浓度高，剩余污泥产率低和便于自动控制等特点。如图2，给出了MBR的处理流程图。

图2MBR处理流程图[6]

该工艺一般由膜分离组件和生物反应器组成，由膜组件代替二次沉淀池进行固液分离。膜生物反应器主要由膜组件、泵和生物反应器三部分组成，其中生物反应器是污染物降解的主要场所，膜是对混合液和对特殊污染物进行分离的介质，而泵则是为了满足分离提供所需的动力（压力）的必需设备（根据泵与膜组件的相对位置不同分为加压泵和吸压泵）。MBR中膜的无选择性截流的特性，膜组件使反应器内活性污泥一直保持高水平，提高了处理效率，同时膜的截流作用使大分子有机物和难降解有机成分能在有限的反应器内有足够的停留时间，保证了出水的稳定性。由于MBR将传统污水处理的曝气池与二沉池合二为一,并取代了三级处理的全部工艺设施,因此可大幅减少占地面积,节省土建投资。同时MBR工艺具备以下特点：（1）MBR水质可达到景观用水水质；（2）处理工艺中厌氧池及格栅井等产生臭气的池均考虑了封闭，无明显气味；（3）关键设备膜的价格还比较高，膜污染问题并没有得到彻底解决，如物理性的堵塞、化学性的结垢及生物性的污染，从而造成膜更换周期短、运行维护成本高。

工艺综合比较富士康科技集团龙华园区F区一期污水处理站原先采用AO法进行生活污水处理，2009年企业为了实现污水资源的回收利用对该污水站进行了整改，整改采用MBR工艺，出水达到《水污染排放限值》(GB18918-2002) 之城镇二级污水处理厂一级A排放标准和《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T 19923-2005）二标准取其高者。二期采用FBR处理，根据调查显示，二期污水站采用FBR工艺建设完成后，调试一年后回用要求稳定性有所不足，以下为两种工艺的综合比较：表2MBR与FBR工艺综合对比表

通过对实际应用中中水回用工艺的分析与比较，我们可得到以下具体结论

（1）FBR与MBR在工程造价上相差不大，运营成本MBR比FBR较贵；

（2）两种工艺均较为成熟， MBR比FBR更为成熟，现场调查结果显示MBR出水比FBR在视觉上稍洁净；

（3）MBR由于较多采用封闭池和井体的措施，同时MBR池味道不明显;FBR由于设置温室，温室内味道较明显；

（4）FBR由于设置有植物区及温室，景观效果优于MBR。

小结

为了解决水资源紧缺的问题，有必要在进行城市建设时加大对中水回用系统的投入。中水回用在我国仍处于起步阶段，作为创新改革排头兵的深圳市已将市政再生水已列入深圳十二五规划。在建设中水会用系统时需要对具体情况进行考察衡量（中水用途、建设成本、运营维护成本等）以选择适用的工艺。根据本文的调查研究，通过实际应用的案例给出了中水回用技术FBR与MBR的特点，为未来中水回用技术的选择提供了参考依据。

参考文献

[1]崔玉川，杨崇豪，张东伟. 城市污水回用[M]. 北京：化学工业出版社，2003.

[2]栾功磊，刘国勇，曹向华等. 中水回用系统分析[J].能源研究与信息，2006，22（2）：75-78.

[3]杨文治. 中水回用技术的分析与研究[D]. 太原理工大学，2003.

[4]苏乐军. 中水处理技术分析与效益分析[D]. 对外经济贸易大学，2002.

[5]Organica Fed Batch Reactor (FBR). /solutions/fbr/

[6]岑运华.膜生物反应器在污水处理中的应用[J].水处理技术，1991，17（5）：318-323.