城市污水資源化利用技術分析

張愛娟

（達力銀川污水處理有限公司 寧夏 銀川 750021）

0 引言

我國人口眾多，人均水量低，水資源在時空上分布極不平衡。隨著現代化工業的迅猛發展，城市規模不斷擴大，城市用水量和廢水量不斷增加，造成城市水源水量日益不足，水質日趨惡劣，日漸嚴重的水資源危機，用傳統解決水源及水污染的方法已不能適應社會飛速發展的新形勢，污水資源的再利用正是順應這一形勢，逐漸顯示出其開源節流與減輕水污染的雙重功能。

1 生物處理技術

生活污水的處理中常用的生物方法主要有活性污泥法、生物膜法、氧化塘、土地處理等。

生物處理技術又可分為懸浮生長工藝和附著生長工藝。目前應用較多的懸浮生物工藝有A/O工藝、AB法、A2/O、可變容的SBR法等。附著生長工藝生物量大，污泥齡長、操作穩定性好，可以有效地抵抗多數毒物的沖擊影響。

生物過濾技術在污水回用領域應用越來越廣。該技術充分利用了濾池中濾料的攔截作用和濾料上附著生物膜的降解作用，將二沉池出水中未能去除的大多數物質能夠有效地去除并減少后繼消毒費用。濾池的濾料對處理效果的好壞影響很大，目前比較新的濾料有酶促陶粒濾料，它利用多孔陶粒的微孔增加了生物的附著量，同時酶的催化作用也加強了處理效果。

近年來污水處理技術取得很大發展，但人們仍在不斷致力于高效、低耗、占地少的新工藝的開發和研究，主要通過兩條途徑:一是從“質”出發，提高微生物的生物活性；二是從“量”出發，增加參與作用的微生物量。活性污泥法中的生物吸附法、生物膜法中的高負荷生物濾池/固體接觸工藝和生物曝氣濾池的開發就是從上述思路出發的，其出水水質良好，可直接回用于農業灌溉。

2 膜分離技術

在廢水處理中，應用的膜技術主要有電滲析（ED）、微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（RO）等。 對于 MF 和 UF膜來說，一般可用常規的過濾過程來描述其分離機理:而對于NF和RO膜來說，它們的分離機理一般用溶解-擴散模型和非平衡熱力學模型來解釋。有一些納濾膜表面帶電荷，它們的分離機理比較復雜，一般用電荷模型和空間位阻模型來闡明其分離過程。

膜過濾與其他分離過程相比具有許多優點:l）一般不發生相變，能耗低；2）分離效率高，效果好；3）通常在室溫下工作，操作、維護簡便，可靠性高；4）設備的體積較小，占地面積少。按成膜材料不同，膜可以分為有機膜和無機膜。無機膜制備工藝較復雜，但膜不易變形、耐高溫、耐有機溶劑、抗微生物腐蝕，但無機膜易碎是其缺點。隨著材料制造工藝的提高和市場的發展，一度被認為昂貴的膜分離技術正變得越來越經濟。

3 混凝沉淀-過濾技術

混凝沉淀是混凝劑投入污水中，經過充分攪拌、反應，使污水中呈微小懸浮顆粒和膠體顆粒互相產生凝聚作用，形成易于沉淀的絮凝體，通過沉淀除去。混凝劑按化學組成有無機鹽類和有機高分子類。

近年來一些新型混凝劑得到初步應用，如聚合硫酸鐵、聚硫氯化鋁、復合聚氯化鐵鋁，堿式氯化鐵和堿式硫酸鐵等無機高分子混凝劑。聚合硫酸鐵具有形成礬花密實、沉淀性能好、殘鐵含量低于0.1mg/L等特點。其凈水效果明顯好于硫酸鋁、三氯化鋁和硫酸亞鐵等低分子混凝劑。聚硫氯化鋁可凈化濁度和色度較高的水，其投量僅為硫酸鋁的1/3。混凝劑的正確選用是混凝沉淀處理的關鍵，對于給水處理己有較成熟的經驗，但對污水的深度處理尚缺乏足夠可以直接引用的數據。因此，需要通過實地試驗，才能確定最佳的工藝技術參數。

4 活性炭吸附技術

活性炭具有發達的細孔結構和巨大的表面積，一般達500-1700m2/g，具有良好的吸附特性，在所有吸附劑中，活性炭的吸附能力是最強的。活性炭吸附工藝可有效地去除色度、臭味，脫氯，去除水中大多數的有機污染物及有毒的重金屬。二級出水中也含有不被活性炭吸附的有機物，例如蛋白質的中間降解產物，比原有的有機物更難被活性炭吸附。活性炭對THMS的去除能力較低，僅達到23%-60%。影響活性炭吸附效果的因素主要是污染物的分子量大小和吸附塔內微生物的滋生。分子量在1500以下的環狀化合物和不飽合化合物以及分子量在數千以上的直鏈化合物有較強的吸附能力。吸附塔內的微生物一方面可分解部分有機物，從而提高吸附塔去除溶解性有機物的功能。另一方面，如在吸附塔內形成厭氧狀態，就會滋生硫酸還原菌，產生硫化氫，腐蝕設備。此時可向水中投加硝酸鈉，同時也可以提高活性炭的有機負荷。活性炭有粒狀和粉狀兩種類型，在污水處理中多使用粒狀炭，因為粉末活性炭污染負荷的適應性差，且炭漿分離及再生較復雜，使用一次后多數情況下廢棄，導致處理費用較高。

活性炭吸附是城市污水高級處理中最重要最有效的處理技術，得到廣泛應用。根據城市污水深度處理水質標準及活性炭再生頻率的不同，活性炭與污水的接觸時間一般為15-35min。活性炭吸附法與其他處理方法聯用，出現了臭氧-活性炭法、混凝-活性炭法、活性炭-硅藻土法等，使活性炭的吸附周期明顯延長，用量減少，處理效果和范圍大幅度提高。活性炭本身也處于不斷發展之中，除顆粒活性炭、粉末活性炭外，又出現了球形活性炭、高分子涂層活性炭、纖維活性炭等多種類型，其中纖維活性炭是有機碳纖維經活化處理后形成的，由于其具有發達的微孔結構，巨大的比表面積，及其大量的官能團，因此其吸附性能得到進一步的提高。

5 臭氧氧化技術

臭氧長期以來就被認為是一種十分有效的氧化劑和消毒劑。在酸性條件下，臭氧主要是一種氧化劑，而在中性和堿性條件下，則主要依靠自由基反應。由于臭氧能迅速而廣泛地分解水中大部分有機物，因此能有效去除水中雜質所造成的色、臭、味，但一般不能完全氧化成二氧化碳和水。臭氧作為一種強氧化劑和消毒劑，其特點是氧化能力強，為最活潑的氧化劑之一，氧化后變成氧氣達到無害化，對微生物、病毒均具有殺傷力，消毒效果好，除嗅、去色、除酚、不生成有機氯化物，反應快，適應能力強，在pH5.6-9.8，水溫0-37℃的范圍內，臭氧具有良好的消毒能力。臭氧氧化能降低出水濁度，起到良好的絮凝作用，提高過濾的濾速或延長過濾周期，臭氧加傳統處理可除去55%的UV消光值，55%的色度。臭氧氧化可去除二級出水中80%的ABS和80%的COD。臭氧對二級處理水進行以回用為目的的處理，其主要的任務是:①去除污水中殘余有機物；②脫色作用；③殺菌消毒。由于二級出水成分復雜，存在許多難以被臭氧氧化的有機物或是反應速度太慢，在不加任何催化劑的條件下，用臭氧直接氧化二級出水時，臭氧投加量大，COD下降少。如在臭氧氧化同時向水中投加H202，則可大大有利于臭氧氧化反應。

6 結束語

總之，節約用水，改進技術，提高水價和遠地引水都能在一定程度上緩解水資源短缺的情況，但目前世界各國都將污水回用作為解決缺水問題的首選方案。因為城市污水中只含有0.1%的污染物質（而海水為3.5%），就近可得，水量穩定，易于收集，基建投資比遠距離引水經濟。

［1］賽興超.城市污水回用技術現狀和發展趨勢[J].環境保護，1996（8）:15-17.

［2］陳漢輝.污水回用的發展與前景[J].污染防治技術，1999，12（3）:55-57.