城市污水處理工藝以及回用技術(shù)研究

于浩杰 沈思遠(yuǎn)

摘要：我國(guó)淡水資源尤為匱乏，供水與需水之間的矛盾是制約城市發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。城市污水理廠出廠水全部排入河流是一種資源浪費(fèi)，與可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)相背離。因此，城市污水回用是解決城市用水供需矛盾、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。

關(guān)鍵詞：污水處理；工藝；回用技術(shù)

1城市污水處理工藝

1.1活性污泥法

活性污泥法是通過(guò)生物吸附和膠體絮凝對(duì)污水中的有機(jī)物進(jìn)行降解和凈化，其處理方式分為三種，分別是：生物代謝、污泥吸附和污泥絮凝。活性污泥法有可以分為傳統(tǒng)活性污泥法、SBR法、階段曝氣法、A/O法、A2/O法等。①SBR法SBR法又稱為間歇式活性污泥法，又稱間歇曝氣法。其主要針對(duì)的是中小型城市的城市污水處理，具有占地面積少、工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備可操作性高、運(yùn)行和維護(hù)穩(wěn)定方便、出水水質(zhì)良好、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。SBR法可以在同一個(gè)水池內(nèi)完成進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水等過(guò)程，對(duì)水質(zhì)、水量變化產(chǎn)生的負(fù)荷沖擊具有良好的適應(yīng)能力，可以高效的去處有機(jī)物且達(dá)到脫氮的目的。②AB法AB法是傳統(tǒng)活性污泥法進(jìn)化版，對(duì)處理污水中難降解的有機(jī)物有著較高的優(yōu)勢(shì)。主要是通過(guò)將曝氣池分為兩段，城市污水通過(guò)細(xì)格柵過(guò)濾和沉砂池沉淀后，按照順序進(jìn)入A段，通過(guò)沉淀后進(jìn)入B段，A、B段中間嚴(yán)格分離，并具有各自的菌群特征，A段污泥負(fù)荷高，對(duì)有機(jī)物進(jìn)行過(guò)飽和吸附，以此減少B段的污泥負(fù)荷。與傳統(tǒng)活性污泥法相比，具有成本低、經(jīng)濟(jì)效益高的特點(diǎn)，應(yīng)用在高濃度污水的處理方面有明顯優(yōu)勢(shì)。③A/O法和A2/O法A/O法和A2/O法對(duì)城市污水的脫氮除磷有很好的效果，能有效的去處污水中的有機(jī)物。A/O法與A2/O法相比，A/O法缺氧段的反硝化反應(yīng)只能消耗污水中少部分的有機(jī)物，大部分有機(jī)物還是需要在好氧階段進(jìn)行降解去除；A2/O法中，大部分的有機(jī)物在厭氧階段已經(jīng)被轉(zhuǎn)化為聚β-羥基丁酸鹽儲(chǔ)存于微生物細(xì)胞中，剩下的部分則在缺氧階段的反硝化作用下去除，在經(jīng)過(guò)好氧段時(shí)COD濃度已經(jīng)達(dá)到可排放標(biāo)準(zhǔn)，但是還是會(huì)進(jìn)行進(jìn)一步的降解，可見(jiàn)A2/O法的處理效果更佳。

1.2生物膜法

生物膜法是通過(guò)在曝氣池中投放天然或人工的固體填料，微生物在填料表面附著、繁殖生長(zhǎng)，形成一層具有凈化作用的生物膜，在污水流經(jīng)生物膜時(shí)對(duì)其進(jìn)行凈化。生物膜法的凈化能力與土壤的自動(dòng)凈化過(guò)程幾乎一致，生物膜法具有耐低溫、運(yùn)行費(fèi)用低、抗沖擊負(fù)荷、污泥產(chǎn)量少等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是建設(shè)費(fèi)用高、占地廣、填料易形成堵塞、衛(wèi)生條件差等。不適用于處理水量較大的城市污水。

2城市污水再生回用處理技術(shù)途徑

2.1化學(xué)混凝技術(shù)

混凝處理技術(shù)已經(jīng)在污水處理中得到廣泛的應(yīng)用，通過(guò)混凝處理可以降低色度、濁度、化學(xué)需氧量（COD），也可以去除一部分重金屬和導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素。在城市污水再生回用處理中，混凝技術(shù)也得到了應(yīng)用。祝社民等開(kāi)發(fā)了一種新型混凝劑，采用組合工藝（混凝-離子交換-活性炭吸附-消毒）處理南京某城市污水處理廠的生活污水，研究結(jié)果表明，混凝工藝處理后的污水COD可以去除70%左右，磷的去除率可以達(dá)到一級(jí)A出水標(biāo)準(zhǔn)。龍向宇研究了用改進(jìn)后的石灰混凝法處理城市污水處理廠的二級(jí)出水。試驗(yàn)結(jié)果表明，該工藝對(duì)污水中的COD去除率高達(dá)30%，采用干投法比濕投法對(duì)有機(jī)物的去除效率要好；當(dāng)將沉淀工藝的活性泥渣進(jìn)行回流時(shí)，碳酸鹽堿度的去除效率高達(dá)70%。

2.2物化法

城市污水再生回用技術(shù)的物化法以過(guò)濾、活性炭吸附、膜分離技術(shù)為主。過(guò)濾技術(shù)在城市飲用水處理中已經(jīng)日臻成熟，近幾年也被廣泛用于城市污水的深度處理。劉劍采用傳統(tǒng)無(wú)煙煤、石英砂雙層濾料濾池處理城市污水廠二級(jí)出水，試驗(yàn)結(jié)果表明，雙層濾料濾池對(duì)濁度、COD、總磷（TP）的平均去除率分別為80%、85%、30%、28%，出水中的濁度、COD、TP平均為1NTU、33.5mg/L，0.97mg/L。活性炭是一種具有巨大比表面積的吸附劑，能夠去除水中的濁度、色度、有機(jī)污染物等。楊義采用吸附試驗(yàn)處理淮南市第一污水處理廠出水并用于中水回用，試驗(yàn)結(jié)果表明，在25℃，活性炭吸附金屬鋅離子的最佳pH為6.5，吸附劑最佳投量為0.15g/L，同時(shí)對(duì)水中的色度、濁度、COD也有較高的去除率。膜分離技術(shù)廣泛應(yīng)用于城市污水的深度處理，已經(jīng)成為一種新興的污水處理工藝。戴藝等用超濾-反滲透工藝處理寧波巖東污水處理廠二沉池出水，試驗(yàn)期間反滲透系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好，出水質(zhì)穩(wěn)定。連續(xù)運(yùn)行結(jié)果表明，原水的濁度在2～5NTU，出水濁度在0.0～0.3NTU，濁度的去除率高達(dá)95%；超濾與反滲透系統(tǒng)的出水總回收量在75%以上，反滲透系統(tǒng)所投加的阻垢劑維持在2mg/L左右；反滲透系統(tǒng)的脫鹽率在97%以上。膜生物反應(yīng)器是結(jié)合了污水的生物處理技術(shù)與膜法高效截留能力的一種新型污水處理技術(shù)，在城市污水再生回用中被廣泛應(yīng)用。楊春等設(shè)計(jì)了一個(gè)處理規(guī)模為36m3/d的缺氧-厭氧膜生物反應(yīng)器并對(duì)北京某污水廠污水回用進(jìn)行了連續(xù)試驗(yàn)研究。連續(xù)試驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果表明，A/O+MBR工藝不受進(jìn)水水質(zhì)的影響，出水水質(zhì)穩(wěn)定，均能達(dá)到相應(yīng)回用水標(biāo)準(zhǔn)。其對(duì)COD的去除率可達(dá)95%，對(duì)氨氮的去除率可達(dá)98%，系統(tǒng)較長(zhǎng)的污泥停留時(shí)間與微生物量保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3生物處理技術(shù)

生物處理技術(shù)主要是利用生物處理單元中微生物的新陳代謝活動(dòng)去除污水中有機(jī)污染物的一種方法，生物處理技術(shù)具有處理效率高、出水水質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)。根據(jù)微生物的生長(zhǎng)狀態(tài)，生物處理技術(shù)可以分為活性污泥法與生物膜法。濟(jì)南市某國(guó)企住宅家屬小區(qū)為了實(shí)行節(jié)約用水政策，減輕城市環(huán)境污染負(fù)擔(dān)，決定采用小區(qū)中水回用技術(shù)。葛會(huì)超等設(shè)計(jì)了一套以生物膜法A2O為核心的中水回用處理工藝，該工程自2011年正式投產(chǎn)運(yùn)行以來(lái)，出水水質(zhì)穩(wěn)定。工藝的出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：pH值=8.0～8.4、COD=28～37mg/L、氨氮=7～8mg/L、BOD5=5～8mg/L、濁度在15～16NTU、總大腸桿菌數(shù)≤3個(gè)/L。采用中水回用技術(shù)后，該小區(qū)每年可以節(jié)約21.9萬(wàn)t的自來(lái)水用量，工程經(jīng)濟(jì)效益每年高達(dá)32.4萬(wàn)元。

3結(jié)論

綜上所述，城市污水處理以及回用可以有效的解決城市水資源匱乏，在降低環(huán)境污染的同時(shí)，加強(qiáng)水的再循環(huán)利用和污水會(huì)用率，實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)城市水資源的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

第一作者：于浩杰（1997-）男，漢族，學(xué)生，專業(yè)：給排水科學(xué)與工程，單位： 鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院。

第二作者：沈思遠(yuǎn)（1996-）男，漢族，學(xué)生，四川省重慶市，專業(yè)：給排水科學(xué)與工程，單位：鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院。