淺談城市污水回用的現狀及深度處理技術

王曉梁

(蘇州市排水管理處，江蘇 蘇州 215000)

淺談城市污水回用的現狀及深度處理技術

王曉梁

(蘇州市排水管理處，江蘇 蘇州 215000)

本文希望通過改進回用水工藝流程，使得處理后的水能達到回用水的水質要求。

城市污水 研究現狀 深度處理

1 國內外城市污水回用的發展現狀

1.1 國外城市污水回用的概況

在美國，污水再生利用范圍很廣，涉及了城市回用，農業回用，娛樂回用，環境回用，工業回用，回灌地下水等各個方面。美國現有357個城市實行了污水回用，1980年的污水回用工程已達536項，年回用水量9.37×109m3。其中農業占62%、工業占31.5%、地下回用占5%、娛樂等占1.5%[4]。

在日本，由于國土狹小，人口眾多，人均年降水量僅為世界平均降水量的1/5，水資源嚴重短缺。因此污水回用起步較早，1962年就開始污水回用的研究，促進了日本20世紀60至70年代工業的復興，處理后的污水直接再用于城市給水、工業用水或生活衛生雜用。1991年日本有876個公共污水處理廠在運行，其中每年大約有四個污水處理廠出水得到再利用，其中工業用途占 41%、環境用水占32%，農業灌溉占13%，非飲用市政用水占8%[4]。

1.2 我國城市污水回用的發展及實例

我國第一個污水回用示范工程——大連市春柳河水質凈化廠于1992年投產運行[5]。以污水處理廠的二級出水為水源，增建深度處理設施和輸水管道，處理水量為5000m3/d，其中2000m3/d供給紅星化工廠回用于生產工藝和設備直流及循環冷卻水；1500m3/d供給煤氣二廠，用于洗焦水、廢水生化處理系統稀釋水和循環冷卻補充水；1500m3/d供給造紙廠、熱電廠、橡膠三廠等工廠作為基建，消防冷卻用水。再生水售價0.30元/噸，比大連市的工業水價0.60元/噸低一倍，污水回用比直接從碧流河里引水節省投資2/3。

城市污水經處理后用于城市綠化、澆灑道路和景觀用水，也取得了成效。某污水廠，設計規模為4萬m3/d[6]。利用二級處理出水進行深度處理后，用于廠區清掃和綠化用水，并計劃應用于附近的熱電廠、港務局以及其他一些工業企業。泰安市污水處理廠是我國首批引進外國政府貸款建設的城市污水處理項目，設計處理能力為5萬m3/d，其中2萬m3/d經深度處理后回用于景觀用水、河流的補充水以及工業用水[6]。

可以預見，隨著我國經濟持續發展和污水處理規模的不斷擴大，作為解決水污染和水資源短缺的污水處理回用技術和事業，必將得到更好的應用和發展。

2 污水回用的深度處理技術

城市污水經傳統二級處理后，雖然絕大部分懸浮固體和有機物被去除，但還殘留有難生物降解有機物、氮和磷化合物、不可沉淀的固體顆粒、致病微生物以及無機鹽等污染物質。含有這些污染物質的處理水，如排放湖泊，水庫等緩流水體會導致水體的富營養化；排放具有較高經濟價值的水體，如養魚水體，則會使該水體生態遭到破壞。

2.1 懸浮物的去除

經二級處理后，處理水中殘留的懸浮物是粒徑從數毫米到幾十毫米的生物絮凝體和未被凝聚的膠體顆粒。這些顆粒幾乎全部都是有機性的，為了提高二級處理水的穩定度，去除這些顆粒是非常必要的。

（1）混凝沉淀

混凝沉淀是污水深度處理常用的一種技術。混凝沉淀去除的對象是二級處理水中呈膠體和微小懸浮狀態的有機和無機污染物，從表觀而言，就是去除污水的色度和濁度。混凝沉淀還可以去除污水中的某些溶解性物質，如砷，汞等。也能有效地去除能夠導致緩流水體富營養化的氮，磷等。

（2）過濾

在污水的深度處理中，過濾技術是得到最普遍應用的一種技術，是產生高質量出水的一個關鍵措施。二級處理水過濾的主要去除對象是生物處理工藝中的殘留生物污泥絮體,一般不需投加藥劑。濾后水SS值可達10mg/L，COD去除率可達10%～30%[7]。對于膠體污染物，由于難以通過過濾法去除，應考慮投加一定的藥劑。如處理水中含有溶解性有機物，則應考慮采用活性炭吸附法去除。

2.2 難降解有機物的去除

有效的二級處理是主要去除污水中所有可生物降解的有機物質，其去除率一般為90%左右，難以生物降解的有機物在二級處理過程中一般不能被去除。

這些難降解有機物多為木質素、黑腐酸、醚類、多環芳烴、聯苯胺、鹵代甲烷、除草劑和殺蟲劑等，對這些物質的去除，至今還無比較成熟的處理技術。當前，從經濟合理和技術可行方面考慮，采用活性炭吸附和臭氧氧化法是適宜的。

2.3 溶解性無機鹽類的去除

回用水中如含有溶解性無機鹽類物質可能會產生腐蝕作用，或形成水垢，或產生硫化氫臭氣，因此，含有大量溶解性無機鹽類物質的二級處理出水，在回用前應進行脫鹽深度處理。常用的脫鹽技術主要有離子交換法和膜分離法。

（1）離子交換法

離子交換法是通過離子交換劑上的離子與水中離子交換以去除水中離子的方法。在城市污水深度處理中，它是一種主要的處理技術。離子交換法脫鹽處理主要是以含鹽濃度為100-300mg/L的污水作為對象的[7]。含高鹽濃度的污水也可以考慮用離子交換法進行處理，由于樹脂的交換容量有限，只能用于小水量，而且需要進行頻繁的再生處理，因此設備費，再生藥品費都較高。

（2）膜分離法

膜分離法是利用特殊的膜（離子交換膜或半透膜）的選擇透過性，對溶劑（通常是水）中的溶質或微粒進行分離或濃縮方法的統稱。膜分離技術由于在分離過程中不發生相變，具有較高的能量轉化率及分離率，且可在常溫下進行，因而在實際中得到了廣泛的應用。

2.4 污水消毒處理

污水經二級處理后，水質大為改善，細菌含量也大幅度減少，但細菌的絕對值仍很可觀，并有存在病原菌的可能。為確保公共衛生安全，常規污水處理廠一定要對二級處理后的出水進行消毒，尤其對于回用水來說，必須符合回用水細菌數量的標準。

2.5 氮、磷的去除

城市污水的回用往往離不開脫氮除磷技術，這是因為傳統的二級生物處理技術，旨在降低城市污水中以BOD、COD表示的含碳有機物和懸浮固體的濃度，對于氮、磷，只能去除細菌細胞由于生理上的需要而攝取的數量。

氮、磷含量較高的再生污水回用時將會造成以下危害：①氮和磷是藻類和水生植物的營養源，會造成城市水體的富營養化，有損水體外觀，降低旅游價值；②回用水中的氮、磷會導致生物黏膜在輸水管道、用水設備表面過量增殖，從而造成堵塞或影響效率；③氨氮的氧化會造成水體中溶解氧濃度的降低和堿度的消耗；④氨氮能與氯反應生成氯胺，因此會增加消毒所需的投氯量，提高水處理成本。

因此，當城市污水作為城市第二水源開發時，必須對氮和磷的含量加以控制。目前脫氮工藝主要有四種[8]：氨吹脫法、折點加氯法、生物硝化和反硝化法、選擇性離子交換法。除磷工藝主要有[8]：化學混凝沉淀法和厭氧－好氧生物法（即A/O工藝）。

隨著生物除磷脫氮技術的深入研究，最近出現了兩種新技術 “厭氧氨氧化”和“反硝化除磷”，這對污水的脫氮除磷技術的發展起了很大的推動作用[9]。

（1）厭氧氨氧化（Anaerobic Ammonium Oxidation, 簡稱ANAMMOX）是指在厭氧條件下，氨氮以亞硝酸鹽氮作為電子受體直接被氧化為氮氣的過程，其反應式：該反應適宜的pH為6.7～8.3，溫度10～43℃。

（2）反硝化除磷是指在缺氧（無氧但存在硝酸鹽氮）的條件下，反硝化除磷細菌DPB（Denifying Phosphorus-removing Bacteria）能夠像在好氧條件下一樣，利用硝態氮作為電子受體，產生生物攝磷作用，在生物攝磷的同時，硝酸氮被還原為氮氣。與傳統的專性好氧聚磷菌去除工藝相比較，反硝化除磷工藝能分別節省50%和30%的COD與氧的消耗量，剩余污泥相應減少50%。

[1]建設部，國家環保總局，科技部. 城市污水處理及污染防治技術政策[M].2000

[2]周彤主編. 污水回用決策與技術[M]. 北京：化學工業出版社，2002

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1007–6344（2015）01–0291–01