生活污水深度處理研究及運行小結

馬 麗，者有強

（新特能源股份有限公司，新疆烏魯木齊 830000）

0 引 言

水是工業生產及社會生活中不可替代的重要資源，是人類社會可持續發展的必要因素。隨著全球人口數量的激增與工業化進程的加快，地球上的水資源日趨緊缺，但科學技術的進步以及不斷深入探索自然，人們也發現水是可再生的資源，污水經過適當處理可以重復利用，從而可實現水在自然界的不斷循環。

新特能源股份有限公司（簡稱新特能源）是一家主要從事多晶硅及太陽能產品研發、生產和經營的企業，隨著多晶硅產能的不斷釋放，生產用水不足的問題直接影響著多晶硅產品的生產，雖然企業內部已進行過多項廢水回收利用技改，但仍然無法緩解生產用水緊張的問題，且隨著新特能源擬建、在建及產業升級等一系列項目的先后建成投產，用水量還將大幅增加，生產用水緊張的問題必須想辦法解決。為此，結合生活污水量大、處理工藝較簡單、可回用價值高等特點，新特能源建設了1套生活污水深度處理裝置，經處理后的水可以滿足工業用水標準和城市雜用水水質標準，可作為新特能源工業循環水補水和廠區雜用水的第二水源，不僅可緩解生產用水緊張的難題，而且可減少污水排放，實現污水的回收利用。以下對有關情況作一介紹。

1 生活污水處理裝置的工藝選型

1.1 生活污水水質分析

新特能源的生活污水主要為食堂排水、沐浴水、盥洗水和洗衣水等，均為間歇排放，其樣品水質檢測報告見表1。

表1 生活污水水質檢測報告

據生活污水水質情況，為達到回用水水質指標，可以確定污水處理的目標是：①去除水中殘存的懸浮物（包括活性污泥顆粒），脫色、除臭，使污水得到有效澄清；②進一步降低水中的BOD5、COD、TOC等，使水質進一步穩定；③脫氮、除磷，消除能夠導致水體富營養化的因素；④消毒殺菌，去除水中的有毒有害物質。

1.2 處理后的水質要求

新特能源的生活污水據冬季、夏季回用目的的不同——夏季處理后的污水用于綠化、冬季處理后的污水用于循環水系統補水，對生活污水處理裝置出水的水質要求就不同，相應地采用的處理工藝也就不同。冬季循環水補水和夏季綠化回用水的水質指標見表2。

表2冬季循環水補水和夏季綠化回用水水質指標

1.3 工藝選型合理性分析

目前，針對生活污水的處理，以微生物將水中的污染物作為營養物質進行代謝，從而降解水中的污染物，達到凈化污水的目的，是最經濟實用的污水處理工藝。而污水的可生化性可通過對其營養物質情況分析進行評判：BOD5／COD直接反映污水的可生化降解性；BOD5／TN反映來水的碳源情況，比值越大，表明碳源越充足，應盡量考慮反硝化脫氮；BOD5／TP是衡量生物除磷效果的重要指標，比值越大，生物除磷效果越明顯。為評判新特能源的生活污水能否滿足微生物生長的需要，對其生活污水進行可生化性分析，其營養物質情況見表3。

表3 生活污水中的營養物質情況

1.3.1 BOD5的去除

污水中BOD5的去除是利用微生物的吸附作用和代謝作用，以BOD5為營養物質，自身合成新細胞，從而實現BOD5的降解、去除。

活性污泥中的微生物在有氧的條件下將污水中的部分有機物用于合成新的細胞，其所需能量由微生物將另一部分有機物分解代謝來獲得，最終生成CO2和H2O等穩定物質。在合成代謝與分解代謝過程中，低分子溶解性有機物可直接進入細胞內部被利用，而非溶解性有機物則被吸附在微生物表面，被微生物胞外酶水解后進入細胞內部被利用；最終生成的代謝產物是無害的穩定物質，處理后污水中的殘余物質濃度很低。

1.3.2 CODCr的去除

卜登立 男，1975年出生，河北定州人.博士，副教授，中國電子學會高級會員，主要研究領域為電路設計與優化、可逆邏輯綜合、量子電路綜合、啟發式優化算法.

污水中CODCr的去除原理與BOD5的去除原理基本相同，CODCr的去除率取決于進水的可生化性。由表3可以看出，新特能源生活污水的可生化性好，但冬季用于循環水補水的水質要求CODCr≤50mg／L，去除率要求高，為達到較高的CODCr去除率，可再增加一級生物處理工序，以保證出水水質。

1.3.3 氨氮的去除

由表1可知，新特能源生活污水進水氨氮含量較高時為62.62mg／L，綠化回用水要求出水的氨氮含量≤20mg／L，循環水補水要求出水的氨氮含量≤5mg／L，要求較高，可采用硝化工藝來滿足回用水水質要求。

1.3.4 色度、濁度及懸浮物的去除

色度的主要影響因素是污水中懸浮固體、膠體或溶解性物質的含量。膠體可以通過混凝沉淀以及生物截留的方式去除，溶解性物質形成的色度則可以通過生物氧化和化學氧化去除。

濁度的影響因素主要是污水中無機顆粒和有機顆粒的含量。無機顆粒和大直徑有機顆粒靠自然沉淀作用就可去除；小直徑的有機顆粒可利用微生物的降解作用去除；而小直徑的無機顆粒則要靠活性污泥絮體的吸附、網絡作用，與活性污泥絮體一起沉淀、過濾去除。

1.3.5 惡臭氣體的去除

生活污水在生化處理及污泥儲存與處理過程中會產生惡臭氣體，主要成分為硫化氫、氨、甲硫醇等。可對污水處理裝置各池體加蓋密封后使用引風機抽氣，與污泥脫水機房排氣合并采用等離子除臭裝置進行處理。

1.4 污水處理工藝的確定

通過對生活污水水質進行分析及處理工藝進行比選，本著工藝設計實用、易操作的原則，確定污水處理工藝如下：夏季采用“預處理＋A2O＋MBR膜”處理工藝，其中預處理采用“細格柵＋氣浮池＋調節池”，可實現對生活污水BOD5、CODCr、氨氮、懸浮物、膠體及溶解性物質的去除，處理后用于廠區綠化的出水水質可達到《城市污水再生利用——城市雜用水水質》（GB／T18920—2002）的相關要求（注：對應新國標為GB／T18920—2020）；冬季用作循環水系統的補水，經“預處理＋A2O＋MBR膜”工藝處理后，再經“反滲透＋消毒”工藝處理，使出水水質達到《工業循環冷卻水處理設計規范》（GB／T50050—2017）的相關要求。

新特能源新建生活污水深度處理裝置，建設內容包括格柵間、調節池、生物處理構筑物、MBR膜處理間、反滲透處理間、泵房等，其工藝流程（見圖1）為：廠區內生活污水經管道收集后進入格柵井，內置1臺機械格柵，經格柵截留的垃圾集中外運，由格柵流出的污水經提升井內潛污泵提升后進入氣浮池進行隔油處理，氣浮池出水進入調節池進行水質水量調節，之后依次進入厭氧池、缺氧池、好氧池，經曝氣生化處理后進入MBR膜，進一步去除BOD5、COD等；出水儲存在中間水池內，夏季主要用于廠區綠化，冬季將出水再經一級反滲透（RO）和次氯酸鈉消毒殺菌處理后主要用作循環水系統補水；反滲透含鹽廢水就近進入新特能源一分公司含鹽廢水結晶系統進行處理；污泥排入污泥池，經帶式壓濾機脫水后外運。

圖1 生活污水深度處理裝置工藝流程簡圖

2 生活污水深度處理裝置的運行情況

2.1 出水水質指標

生活污水深度處理裝置建成投運后，對2020年夏季經MBR膜處理后的出水水質進行分析統計，結果（均值）為pH7.38、BOD513.3 mg／L、LSA 0.084mg／L。可以看出，夏季經MBR膜處理后的出水完全可滿足綠化用水水質要求。

冬季氣溫較低，幾乎不需要綠化用水，將經過MBR膜處理后的水再次經過RO膜處理，對RO膜處理后的出水水質進行分析統計，結果（均值）為pH7.98、CODCr＜4.0mg／L、氯化物含量17.4mg／L、鐵含量5.62×10-3mg／L、總磷0.08mg／L、總硬度0.10mg／L、總堿度0.61 mg／L、濁度2.56NTU。可以看出，冬季MBR膜處理后的水再經RO膜處理后，出水完全可滿足循環水補水水質要求。

2.2 處理水量

對2020年上半年生活污水深度處理裝置冬季（1—4月）、夏季（5—7月）污水處理量及回用量進行統計，結果見表4。可以看出，生活污水處理裝置日均處理生活污水量為608.8m3，設計日處理能力為1000m3，裝置運行負荷約為60%，可實現新特能源生活污水的穩定處理。

表4 生活污水深度處理裝置接收水量及回用水量統計

3 效益分析

3.1 環境效益

生活污水深度處理是一項環保工程，其環境效益非常顯著，主要體現在：①相較于原生活污水處理后直接排放，經深度處理后的污水回用率可達90%以上，減少了廢水的排放，從而減少了COD、氨氮等重點污染物的排放量；②生活污水深度處理裝置新增的等離子除臭設施，減少了惡臭污染物（硫化氫、氨、甲硫醇等）對環境的影響；③處理后的生活污水（夏季）回用于廠區綠化，改善了廠區環境，并對整個工業園區生態環境的改善也貢獻了一份力量。

3.2 社會效益

對原本外排的廢水進行深度處理之后再利用，其社會效益也非常明顯，主要體現在：①將處理后的污水作為補充水源，對水資源緊缺的新疆地區來說，降低了園區總用水量，緩解了用水壓力；②減少了排至園區污水處理廠的廢水量，在一定程度上可緩解園區污水處理廠的處理壓力；③在當前大力號召保護環境、建設衛生文明城市的形勢下，生活污水深度處理項目可作為一項示范工程，在城市生活污水及大型企業生活污水處理中進行推廣。

3.3 經濟效益

本項目無顯著的直接經濟效益，但間接經濟效益良好，尤其是減少環境污染對社會造成的經濟損失，主要表現形式有：①可減少企業分散進行污水處理所增加的投資和運行費用，減輕企業的負擔；②處理后的污水用于廠區綠化和工業循環水補水等，節約了大量的水資源，按照夏季綠化回用水量約613.2m3／d、冬季循環水補水回用量約434m3／d計算，新特能源全年節水量約190845m3，水價按3.6元／t計算，年節水費用約68.70萬元。

4 優化建議

（1）從目前生活污水的日處理量來看，本項目污水處理能力仍有余量，可對新特能源循環水排污水及生產廢水處理裝置處理后的污水等進行綜合分析，選擇合適的水源，利用MBR膜及RO膜的設計余量進行多源頭污水的深度處理，以進一步提高回用水量。

（2）生活污水中含有BOD和氮、磷、鉀等營養成分，這些物質經生活污水深度處理裝置處理后轉移到污泥中，通過沉降、脫水產生固體廢物——泥餅，目前泥餅的處置方式是與生活垃圾一起外送填埋，鑒于廠區現有綠化面積較大，可考慮將泥餅用作廠區綠化用肥料以實現再利用。

5 結束語

新特能源生活污水深度處理裝置工藝設計時，在充分調查生活污水水質的情況下，選用了處理效率高、經濟適用性好的“預處理＋A2O＋MBR膜”處理工藝，實現了對生活污水中BOD5、CODCr、氨氮、懸浮物、膠體及溶解性物質的去除，其出水夏季可滿足綠化用水水質要求，冬季再通過增設的一級RO膜使出水可滿足循環水補水水質要求。本項目的成功投運，在解決生活污水處理問題的同時，通過回用減少了水資源的消耗，實現了污染物的減排，改善了生態環境質量，提升了園區的清潔文明程度，產生了良好的環境效益、社會效益及一定的經濟效益。