排泥水資源化利用研究
——西北三型凈水廠排泥水理化特性研究

王小斌，李中華，馮向勤

（延安市自來水公司，陜西 延安 716000）

資源化是循環經濟的重要內容，《中華人民共和國循環經濟促進法》要求：“國務院標準化主管部門會同國務院循環經濟發展綜合管理和環境保護等有關主管部門建立健全循環經濟標準體系，制定和完善節能、節水、節材和廢物再利用、資源化等標準。”這為排泥水資源化利用提供了政策支持和法律保障。

排泥水是自來水生產過程中的生產廢水，主要來源于沉淀池、澄清池排泥水和濾池的反沖洗水。自來水生產過程中幾乎每天都要排泥和反沖濾池，用水量不可小視，有關資料顯示，其達到自來水產量的2%～4%[1]。也就是說，日產10萬m3自來水的水廠，每日生產廢水至少就有2 000 m3，一年下來至少也有73萬m3，這對于城市節水意義重大。雖然一些大型水廠已經建成排泥水處理系統，但排泥水處理還是存在很多問題。為了系統地解決這些問題，筆者試圖通過系統的數據挖掘，從排泥水的基礎數據探索開始，尋找一條或多條排泥水資源化利用的最優方法。

1 西北三型凈化水廠簡介

西北三型凈水廠以王瑤水庫和紅莊水庫為水源，水庫進行曝氣等預處理再經輸水管道進入水廠。為了保障革命老區優質供水，西北三型采用一個典型的深度處理凈水工藝。水廠凈水工藝如圖1所示。

源水在凈水廠投加聚合氯化鋁進行混凝沉淀，經過雙閥濾池過濾，加液氯消毒后，流入清水池，然后通過泵房加壓送入管網。由于延安城區為黃土高原丘陵地貌，地形復雜，水壓難以一次加壓滿足，通常在城區設立多個加壓泵站才能正常優質供水，滿足老區人民用水需求。西北三型設計日供水量為5萬m3，每日產生廢水至少1 000 m3。

圖1 西北三型凈水廠生產工藝流程

2 分析項目與儀器

根據《污水綜合排放標準》（GB20426-2006），凈水廠生產廢水排放執行一級標準[2]，即《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅲ類標準[3]，選取排泥水、排泥水上清液和源水為研究對象，主要測試分析感官性狀和物理指標、無機非金屬指標、有機物綜合指標、金屬指標、微生物指標[4-5]。分析儀器主要有氣相色譜儀、離子色譜儀、火焰原子吸收化學分析儀、原子熒光分析儀、紅外分光光度計、紫外分光光度計、石油分析儀、濁度儀、隔水式恒溫箱、微生物培養箱、分光光度計和常規化學分析設備。

3 排泥水的概念、組成特性與資源化利用

常規自來水生產工藝中，源水的大量泥沙、腐殖質、藻類、細菌和膠體顆粒等有機和無機雜質被混凝劑吸附形成絮凝顆粒，在沉淀池和濾池中被截留。這些被沉淀池（澄清池）和濾池排出的廢水，統稱為排泥水。

排泥水中的懸浮膠體分為有機和無機兩大部分：有機部分大多是碳水化合物、蛋白質類脂物的碎屑和顆粒等；無機部分包括石英、長石、沉淀白海綠石、鈣十字石、碳酸鹽、硅酸鹽黏土等陸源礦物碎屑和絮凝劑顆粒。

那么將排泥水進行固-液分離，將穩定的上清液作為源水、景觀濕地、生態澆灌、景觀噴泉等用水，將懸浮物進行有機-無機分離，有機部分進行碳資源化、氮資源化、磷資源化，無機部分進行絮凝劑循環利用、泥沙建材轉化等，通過系統分析實現排泥水資源化利用的無限循環。排泥水資源化利用的一般途徑如圖2所示。

圖2 排泥水資源化利用的一般途徑

4 排泥水水質分析試驗數據與討論

水中的雜質，按其顆粒徑大小分為三類，顆粒最大為懸浮物，其次是膠體，最小的是離子和分子。水中濁度高，多是懸浮物造成的。0.45 um孔徑濾膜能阻留水中懸浮物和大部分細菌，所以把不小于0.45 um的部分稱為懸浮物，而小于0.45 um的稱為可溶解物質。

分別取1 000 mL源水、排泥水、排泥水上清液作為試驗目標物質，主要測試分析感官性狀和物理指標、無機非金屬指標、有機物綜合指標、金屬指標、微生物指標。

4.1 感官性狀和物理指標

表1 源水、排泥水、排泥水上清液感官性狀和物理指標

從表1數據可以看出，源水經過混凝反應，水中的臭味懸浮物都被絮凝劑濃縮在排泥水中，但是排泥水上清液相對于排泥水感官指標稍好。從上面的指標可以看出，排泥水和排泥水上清液感官指標和物理指標差別很大，所以有必要進行區別對待和仔細分析，尋求排泥水與排泥水上清液的使用資源化利用途徑。由于分析設備有限，本文重點對排泥水上清液水樣無機非金屬指標、有機物綜合指標、金屬指標、微生物進行探析。

4.2 無機非金屬指標

從表2可以看出，源水和排泥水上清液無機非金屬指標中硫酸鹽、鹵化物、硝酸鹽、溶解氧指標幾乎保持不變。源水中硫化物低于檢出限，而排泥水上清液中硫化物含量在0.040～0.063 mg/L。源水中氨氮指標為0.440 mg/L時，排泥水上清液氨氮指標為0.629～0.793 mg/L，達到地表水Ⅲ類標準。但是，源水總氮指標為0.728 mg/L時，排泥水上清液總氮指標超過了地表Ⅲ類水標準，達到了1.210～2.000 mg/L，這就說明絮凝凈水工藝對總氮等物質有一定的濃縮作用。

4.3 有機物綜合指標

由表3中有機物綜合指標可以看出，當源水高錳酸鉀鉀指數為1.95 mg/L時，排泥水上清液高錳酸鉀鉀指數分別升高為2.93 mg/L、3.88 mg/L，有機物綜合指標升高了30%～50%。源水COD（化學需氧量）為14.7時，排泥水上清液COD值均有升高，這說明聚合氯化鋁絮凝工藝對源水中的有機物具有吸附濃縮作用。這些有機物正是排泥水泥渣碳資源化利用的價值所在。

4.4 金屬指標

表2 源水、排泥水上清液無機非金屬指標

表3 源水、排泥水上清液有機物綜合指標對照

表4 源水、排泥水上清液金屬指標對照

由表4可以看出，硒、鉛、鐵、鎘金屬指標基本保持在檢出限水平，未發生較大差異，因此對于硒、鉛、鐵、鎘指標，西北三型絮凝凈水工藝未發現濃縮效應。而運用該工藝，六價鉻、砷、汞等重金屬有毒物則在排泥水和排泥水上清液中富集，汞的含量超過限值幾乎兩倍。因此，應對排泥水上清液中的有毒重金屬保持謹慎態度。

4.5 微生物指標

表5數據表明，在現有絮凝凈水工藝中，糞大腸菌群在排泥水中富集繁殖。這在排泥渣甲烷化過程中也許是一個優勢，但是為了實現排泥水資源化利用，必須增加必要的消毒工藝，以保證水質安全、穩定。

表5 源水、排泥水上清液微生物指標對照

5 結論

本文研究了源水和排泥水、排泥水上清液理化特性，對一般感官和物理指標、無機非金屬指標、有機物綜合指標、金屬指標、微生物指標進行分析對比。結果表明，排泥水上清液中pH值、硫酸鹽、硝酸鹽氮、鹵化物、溶解氧、硒、鉛、鐵、鎘的測試結果和源水保持在一個水平，幾乎沒有濃縮現象；排泥水中濁度、色度、懸浮物、嗅和味、肉眼可見物測試結果遠高于源水。排泥水上清液中氨氮、硫化物、化學需氧量、高錳酸鉀指數、六價鉻、砷、糞大腸菌群測試結果與源水相比均有一定程度增加，測試結果均超過地表Ⅲ類水限值；排泥水上清液中總氮和汞指標測試結果偏高，超過了地表水三類標準限值，因此在排泥水資源化利用時應該足夠重視。

1 國家環保局《水和廢水監測分析方法》編委會.水和廢水監測分析方法（第三版）[M].北京：中國環境科學出版社，1989.

2 中華人民共和國國家環境保護總局.GB20426-2006 污水綜合排放標準[S].北京：中國標準出版社，2006.

3 中國環境監測總站《環境水質監測質量保證手冊》編寫組.環境水質監測質量保證手冊（第二版）[M].北京：化學工業出版社，1994.

4 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB/T5750-2006 生活飲用水標準檢驗方法[S].北京：中國標準出版社，2006.

5 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB3838-2002地表水環境質量標準[S].北京：中國標準出版社，2002.