城市污水的深度处理和综合利用

【摘要】推进城市污水深度处理是维系良好水环境、水资源可持续利用的重要举措, 是通向健康水循环的桥梁。城市污水再生水的有效利用是建设循环型城市的重要组成部分, 它的每一点实际行动都是对地球环境, 人类进步的贡献。本文分析了城市污水的深度处理工艺，研究探讨了城市污水再生水的综合利用。

【关键词】城市污水、深度处理、综合利用

中图分类号：[TU992.3]文献标识码： A 文章编号：

我国水资源相对短缺, 且水污染日益严重, 城市污水深度处理是从环境和经济角度解决以上问题的途径之一, 同时大力发展高效、低耗能、低成本的污水处理技术, 是实现上述途径的技术基础。20世纪90年代以来, 国家对污水处理提出了相应的政策和法规, 针对不同的城市提出不同的方案。要求根据城市的社会经济发展状况, 进行污水处理工艺方法的综合评价, 选出适合本城市且高效便捷的处理方式。城市污水深度处理正朝着产业化方向发展, 新兴的城市污水深度处理系统也朝着设备化、市场化的产业方向发展, 处理单位由事业单位转为企业或者个人承包, 产业化有利于降低城市污水处理的成本, 推动技术进步, 但同时应从深度处理的技术方法特点出发, 兼顾其效用和社会效益, 以更好的服务于我国城市水资源建设和应用。

一、城市污水的深度处理工艺

城市污水深度处理, 也称高级处理或三级处理, 一般是污水回用必须的处理工艺。它是将二级处理出水再进一步进行物理化学和生物处理, 以便有效去除污水中各种不同性质的杂质, 从而满足用户对水质的使用要求。深度处理有多种方法, 常见的方法有以下几种:

1、活性炭吸附法

由于活性炭具有极大的比表面积, 在水的深度处理中是应用最广泛最有效的方法。活性炭可有效地去除色度、臭味, 能除去水中大多数的有机污染物和某些无机物, 包括某些有毒的重金属, 消毒副产物及其前质, 许多脂类和芳烃化合物。活性炭处理技术占地少, 易于自动控制, 对水量、水质、水温变化适应性强, 饱和炭可再生使用, 是一种具有广阔应用前景的深度给水处理技术。但是活性炭吸附对大部分极性短链含氧有机物不能去除, 同时再生活性炭很难就近迅速处理, 这就需要有备用设备或材料进行循环使用。

2、臭氧氧化法

臭氧具有极强的氧化性, 对许多有机物或官能团发生反应。臭氧可多方面去除污染, 有效地改善水质。由于臭氧能氧化分解水中各种杂质所造成的色、嗅、味, 其脱色效果比活性炭好。臭氧能降低出水浊度, 起到良好的絮凝作用, 提高过滤滤速或者延长过滤周期。臭氧对饮用水进行处理时可减少氯消毒过程中产生的有害副产物。虽然臭氧能氧化氯消毒副产物的前身, 但是其自身也产生一些有害物质。一般来说, 臭氧能有效地将水中的各种细菌、病毒杀死, 与氯消毒相比, 产生的副产物较少。目前由于国内的臭氧发生技术和工艺比较落后, 所以运行费用过高, 推广有难度。

3、臭氧—生物活性碳吸附法

利用臭氧预氧化作用, 初步氧化分解水中有机物及其他还原性物质, 以降低生物活性炭滤池的有机复合, 同时臭氧氧化能使水中单一生物降解的有机物断链、开环, 使它能够生物降解。另外, 臭氧还能起到冲氧作用, 使生物活性炭滤池有充足的溶解氧用于生物氧化。同时它又有自己的局限性, 由于活性炭在净水技术中主要表现为物理吸附, 所以进水浓度浊度较高时活性炭微孔极易被堵塞。如果进水中有机物过高会缩短活性炭运行周期, 同时去除率下降。生物活性炭一般采用自然挂膜方式, 所需时间较长, 最佳工作温度为20-30℃ , 进水pH 值对大多数细菌、藻类、原生生物的生长极为重要, 一般其最佳pH 值为6.5-7.5, 消化单包菌pH为7.5-8。这些条件增加了预处理的强度。

4、膜分离法

膜分离法是一种新兴的高分离、浓缩、提纯和净化技术。由于不使用药剂, 无二次污染, 占地面积小, 在水质波动较大时仍可自动连续运行。膜分离技术可以有效地脱除水的色度, 而且可以降低生成THM 的潜在能力。

微过滤可以除去沉淀不能除去的包括细菌、病毒和寄生生物在内的悬浮物, 还可以降低水中的磷酸盐含量。

反渗透用于降低矿化度和去除总溶解固体, 对二级出水的脱盐率达到90%以上, 水的回收率75%左右, COD 和BOD的去除率85%左右, 细菌去除率90%以上。

超滤用于去除大分子, 对二级出水的COD 和BOD 去除率大于50%。

新一代膜材料——纳米过滤可以截流200-400 道尔顿以上的分子, 不仅能够去除钙、镁离子, 还能非常有效地去除毒物和消除副产物的前驱物, 对三氯甲烷前驱物、卤乙酸前驱物的去除率在90% 左右, 对TOC 的去除效果也比较理想,还可以直接去除一切病毒、细菌和寄生虫, 同时大幅度减低溶解有机物。

但是膜过滤的水源通常要求比较清澈, 基建投资和运转费高, 易发生堵塞, 需要高水平的预处理和定期的化学清洗,还存在浓缩污泥处置的问题。

5、光氧化法

该法对处理难氧化物质十分有效, 且将紫外光辐射与臭氧结合使用, 更能使氧化速度大大提高。光化学氧化是近10 年来出现的水深度净化研究的方向。该项技术发展很快, 但是运行成本较高。

单一的某种水处理工艺很难达到回用水水质要求, 所以将以上各项技术优化组合, 就可以相互弥补不足, 提高处理效率。通常污水回用技术需要多种工艺的合理组合, 即各种水处理方法结合起来对污水进行深度处理。比如: 臭氧——生物活性炭组合工艺, 活性炭吸附——光催化氧化组合工艺, 活性炭与超滤组合工艺, 活性炭与纳滤组合工艺, 臭氧——紫外线组合工艺, 臭氧——生物活性炭——膜组合工艺等, 以达到污水深度处理的目的。

二、城市污水再生水的综合利用

城市污水是城市稳定的淡水资源, 污水再生利用减少了城市对自然水的需求量, 削减了对水环境的污染负荷, 减弱了对水自然循环的干扰, 是维持健康水循环不可缺少的措施。在缺水地区和干旱年份再生水的应用更是雪中送炭, 是解决水荒的有力可行之策。再生水可应用于以下几个方面:

1、创造城市良好的水溪环境。再生水可补充维持城市溪流生态流量, 补充公园、庭院水池、喷泉等景观用水。日本从1985 年——1996 年用再生水复活了150 余条城市小河流, 给沿河市区带来了风情景观, 愉悦着人们的心情, 深受居民欢迎。北京、石家庄等地也利用再生水维持运河与护城河基流。

2、工业冷却水。某污水厂1992 年建设投产了污水再生设备, 产量为1 x 104 m3/ d, 主要用于热电厂冷却用水, 少部分用于工业生产用水, 运行10 年来效果良好, 效益可观。

3、道路、绿地浇洒用水。某开发区用再生水喷洒街道花园、林荫树带, 节省了大量自来水。喷洒用水的水质要求应该比工业用水更严格,因为它影响沿路空气并可能与人体接触, 现开发区污水厂正在进行水质净化试验, 以期提高再生水水质。

4、城区中水道。中水道以冲厕所等杂用水为主, 一般是以大厦或居民小区为独立单元, 自行循环使用。在有条件的城市可以在大片城区内建设广域中水道, 供千家万户使用。

5、融雪用水。日本融雪用水占全部再生水使用的11%, 在我国北方也有应用前景。

6、农业用水。再生水用于农业灌溉不仅节省了水资源, 同时也使回归自然水体的处理水又得到进一步净化。再生水用于农田应满足农田灌溉标准,一般二级处理水经过适当稀释就可以达到水质要求。

结束语：

总之，污水深度处理技术在城市污水回用中起着重要的作用, 在传统的污水生化处理后, 深度处理可进一步去除污染物和有害成分。多种单元技术的优化组合是城市污水回用深度处理技术的发展方向, 如何更有效地利用各种技术的协同效应, 研究开发出价格低、能耗低、效率高的新工艺, 将是今后研究的焦点。

参考文献：

[1] 吕建波. 改性滤料高速过滤技术用于再生水生产的研究[D]. 天津大学 2010

[2] 卢徐节. 针织染整废水深度处理与回用的研究[D]. 东华大学 2009

[3] 张杰, 曹开朗. 城市污水深度处理与水资源可持续利用. 中国给排水 . 2004( 2)

[4] 雷乐成.杨岳平. 汪大翠等. 污水回用新技术及工程设计. 北京:化学工业出版社. 2002