城鎮(zhèn)污水及深度處理回用工藝系統(tǒng)和設(shè)備的優(yōu)選

城鎮(zhèn)污水及深度處理回用工藝系統(tǒng)和設(shè)備的優(yōu)選摘要：根據(jù)城鎮(zhèn)污水回用及深度處理工程的處理水量和回用水的水質(zhì)要求的不同，對(duì)現(xiàn)有的深度處理工藝和設(shè)備進(jìn)行了比較和選擇，提出了采用適于城鎮(zhèn)污水處理工程選擇的深度處理工藝和設(shè)備，以及處理效果優(yōu)良、運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)工作量更少的工藝和設(shè)備。關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)污水回用；工藝；設(shè)備中圖分類號(hào)：X703文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2013）020164031引言我國(guó)水資源匱乏的現(xiàn)狀眾所周知，因此建設(shè)污水深度處理和回用的設(shè)施，將回用水加以利用是可持續(xù)發(fā)展需要考慮的首要問題。由于城鎮(zhèn)需要處理的污水量比較小，所以不能把大中城市的污水處理工藝、設(shè)備等照搬到城鎮(zhèn)污水處理廠中去，因此探索適合城鎮(zhèn)能耗低、效率高、投資少、易管理的污水回用和深度處理工藝和設(shè)備具有必要性。2國(guó)內(nèi)外城鎮(zhèn)污水回用現(xiàn)狀自20世紀(jì)60年代起，日本開始考慮將城市污水深度處理回用于工業(yè)、生活雜用等。目前，日本已經(jīng)基本完成了廢水再生回用的普及，制定了各種不同回用水用戶的水質(zhì)指標(biāo)和管理法規(guī)。美國(guó)到1980年已有357個(gè)城市實(shí)現(xiàn)污水回用。2000年，加利福尼亞州的污水再生利用量為8.64108m3，再生水水量占平水年份全州城市年用水總量的7%左右。以色列100%的生活污水及72%的城市污水已經(jīng)回用，最大規(guī)?？蛇_(dá)20104m3/d。其他一些國(guó)家，如印度、阿根廷、英國(guó)、秘魯?shù)?，在城市污水回用中也做了許多工作，城市污水經(jīng)深度處理后，回用于農(nóng)田灌溉等方面。我國(guó)城鎮(zhèn)污水回用工程起步較晚，但起點(diǎn)較高，北京、天津、西安等缺水城市污水廠已經(jīng)開始建設(shè)污水回用設(shè)施，回用水用于景觀、綠化等。新建的發(fā)電廠、化工廠等企業(yè)，在建設(shè)之初已建立了中水處理設(shè)施，工業(yè)廢水經(jīng)過深度處理后用于工業(yè)冷卻水和雜用水等。3污水回用標(biāo)準(zhǔn)和工藝簡(jiǎn)介3.1污水回用標(biāo)準(zhǔn)目前城市污水處理廠處理排放水的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-2002）中二級(jí)或一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，排放水的水質(zhì)能夠穩(wěn)定用于回用裝置。工業(yè)企業(yè)將回用水用于工業(yè)冷卻水，在設(shè)計(jì)時(shí)執(zhí)行工業(yè)循環(huán)冷卻水設(shè)計(jì)規(guī)范，用于城市綠化和景觀水的回用水可執(zhí)行國(guó)家及地區(qū)頒發(fā)的各類生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、再生水回用于景觀水體的標(biāo)準(zhǔn)等。污水深度處理用于回用的標(biāo)準(zhǔn)要考慮回用水用戶的要求，盲目提高標(biāo)準(zhǔn)只能增加投資和運(yùn)行成本，所以必須根據(jù)回用水使用的目的合理選擇回用水標(biāo)準(zhǔn)和處理裝置。3.2污水回用工藝簡(jiǎn)介3.2.1傳統(tǒng)深度處理工藝傳統(tǒng)的污水深度處理工藝是在生物處理之后增加諸如過濾、吸附、混凝沉淀及消毒等后續(xù)處理工藝而形成的，其工藝組合形式可歸納如圖1。圖1工藝組合工藝1進(jìn)一步去除水中的微細(xì)顆粒物，適用于工業(yè)循環(huán)冷卻水、綠化、景觀以及農(nóng)業(yè)用水等。工藝2在工藝1的基礎(chǔ)上增加了混凝沉淀，進(jìn)一步去除來水中的膠體物質(zhì)、部分重金屬和有機(jī)污染物，出水回用與工藝1相同但范圍更廣，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般使用這類水質(zhì)的回用水。工藝3進(jìn)一步增加了活性炭吸附，能夠去除微量有機(jī)污染物和金屬離子、色度以及病毒等，出水適用于除人體直接飲用外的各種工農(nóng)業(yè)回用水和城市回用水。3.2.2傳統(tǒng)深度處理工藝的發(fā)展傳統(tǒng)深度處理工藝以混凝、沉淀、過濾、吸附、消毒為主要方式，主要是去除水中的細(xì)微顆粒、少量膠體、微量有機(jī)污染物、金屬離子和病毒。針對(duì)水中COD、氨氮等指標(biāo)有進(jìn)一步要求的回用水時(shí)，傳統(tǒng)工藝就無(wú)法滿足要求。近年來，膜分離技術(shù)被廣泛應(yīng)用于回用水處理中，包括微濾、超濾、納濾、反滲透等。微孔過濾能夠分離所有懸浮顆粒，超濾可有效地去除污水中顆粒物及大分子物質(zhì)。膜分離技術(shù)是一種新型的高效分離技術(shù)。通過在傳統(tǒng)工藝中加入膜分離技術(shù)能夠獲得更好的回用水水質(zhì)，其中膜生物反應(yīng)器技術(shù)（MBR）就是其中的典型。4工程實(shí)踐中工藝和設(shè)備選擇工程中主要采用深度物化、深度生化處理及其組合工藝達(dá)到不同出水水質(zhì)要求。目前較為成熟的深度處理工藝技術(shù)包括：混凝沉淀、過濾吸附、消毒、膜分離、曝氣生物濾池、MBR法等。筆者結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)城鎮(zhèn)污水水質(zhì)水量特點(diǎn)及回用途徑，對(duì)現(xiàn)有深度處理常用工藝技術(shù)和設(shè)備綜合比選1。4.1深度生化工藝4.1.1曝氣生物濾池（BAF）曝氣生物濾池工藝綜合了過濾、吸附和生物代謝等多種凈化作用，具有體積小、處理效率高、出水水質(zhì)好、流程簡(jiǎn)單、操作管理方便并可省去二沉池等優(yōu)點(diǎn)。在曝氣生物濾池中，由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很低，不超過10mg/L。因不斷的反沖洗，生物膜更新速度快，活性高，可在很短的停留時(shí)間內(nèi)氧化大量的有機(jī)物、氨氮等污染物；此外，對(duì)一些難降解的物質(zhì)，也可借助于生物膜的生物絮凝、吸附作用將其吸附、截留在BAF中，得以去除2。在實(shí)際使用中，曝氣生物濾池抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，耐低溫，能夠廣泛應(yīng)用于全國(guó)各地，不需要區(qū)別南方和北方溫度的差異。并且曝氣生物濾池容易掛膜，在水溫1015時(shí)，23周即可完成掛膜過程。此外，曝氣生物濾池在暫時(shí)不使用的情況下可關(guān)閉運(yùn)行，此時(shí)濾料表面的生物膜以孢子的形式存在，一旦通水曝氣，可在很短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常。2013年2月綠色科技第2期惠戰(zhàn)友：城鎮(zhèn)污水及深度處理回用工藝系統(tǒng)和設(shè)備的優(yōu)選環(huán)境與安全4.1.2膜生物反應(yīng)器技術(shù)（MBR）超濾或微濾與傳統(tǒng)活性污泥生化處理技術(shù)相結(jié)合而成的膜生物反應(yīng)器（MBR），以膜分離過程取代重力沉降過程，不論固體顆粒的沉降性能如何，均可完成固液分離過程，并且可以避免因生物體流失而造成的系統(tǒng)失效。它利用了膜分離的選擇透過性與高效性，又利用了生物處理的有效性和徹底性，使有機(jī)物深度氧化，還同時(shí)可以硝化、反硝化脫氮。出水不含固體顆粒，能完全保留生物體，將水中的有機(jī)物質(zhì)最大限度地去除。MBR技術(shù)處理后的污水水質(zhì)清澈，有機(jī)物含量低，可直接回用。無(wú)需二沉池，所以裝置占地面積小，并且運(yùn)行成本低，運(yùn)行維護(hù)方便，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制。目前，膜生物反應(yīng)器作為傳統(tǒng)活性污泥法處理裝置的高技術(shù)替代產(chǎn)品，在中小規(guī)模的處理、以回用為主要目的的工業(yè)及市政污水場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。4.1.3BAF技術(shù)和MBR技術(shù)的比較BAF技術(shù)和MBR技術(shù)同樣都具有的優(yōu)點(diǎn)是：占地面積小、處理效率高、出水水質(zhì)好、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、無(wú)需二沉池。但是MBR技術(shù)目前被廣泛應(yīng)用于中小規(guī)模的處理工程中，MBR膜造價(jià)較高，適用于出水水質(zhì)要求較高的場(chǎng)合。BAF技術(shù)可應(yīng)用于較大規(guī)模的水處理工程中，目前被用于大型污水處理廠和火電廠等工業(yè)企業(yè)的再生水深度處理工程中。4.2混凝沉淀工藝4.2.1機(jī)械加速澄清池機(jī)械加速澄清池集混合、反應(yīng)、沉淀于一體，運(yùn)行穩(wěn)定，處理水量的范圍較大，可通過在沉淀區(qū)增加斜板或者斜管進(jìn)一步提升沉淀的效果。在處理水量較小時(shí)，可制作鋼制設(shè)備。在處理水量較大時(shí)，可使用混凝土池壁，反應(yīng)區(qū)設(shè)備采用鋼制設(shè)備。在北方水中硬度較高的地區(qū)，可在水中加入石灰乳和碳酸鈉，在去除水中懸浮物的同時(shí)降低水中的暫時(shí)硬度和永久硬度3。目前，機(jī)械加速澄清池已經(jīng)成為南京中電環(huán)保股份有限公司在中水回用工程中廣泛采用的設(shè)備，并已申請(qǐng)實(shí)用新型技術(shù)專利。4.2.2水力絮凝和沉淀現(xiàn)有常用的水力絮凝設(shè)備有隔板絮凝池、旋流絮凝池、折板絮凝池等。水力絮凝設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)比較明顯，不需要機(jī)械設(shè)備和動(dòng)力支持。但是缺點(diǎn)也明顯，水力絮凝設(shè)備適應(yīng)流量變化的能力較差，并且占地面積較大，水頭損失較大。沉淀池目前在污水廠采用較多的有平流式、輻流式沉淀池以及斜板沉淀池，多采用與絮凝設(shè)備合建的方式，但是缺點(diǎn)是占地面積較大、投資成本較高。4.3過濾工藝污水回用時(shí)首先要求懸浮物含量少，否則其會(huì)沉積于管道或設(shè)備中，引起堵塞，因此過濾技術(shù)在污水回用中得到最普遍的應(yīng)用，是保證出水水質(zhì)不可缺少的關(guān)鍵過程，既可作為深度處理流程中間的一個(gè)單元，也可作為回用之前的最后把關(guān)步驟。目前常采用的濾池有普通快濾池，有單層濾料和雙層濾料之分。虹吸濾池和無(wú)閥濾池的設(shè)計(jì)使得濾池的閥門數(shù)量更少甚至沒有。上述濾池多為混凝土結(jié)構(gòu)，投資較大，但是適用于處理水量較大的場(chǎng)合。壓濾濾池多為鋼罐，移動(dòng)方便，但是要耗用鋼材，清砂不是很方便，而且處理水量不大。濾池種類很多，但其過濾過程均基于砂床過濾原理而進(jìn)行，所不同的僅是濾料設(shè)置方法、進(jìn)水方式、操作手段和沖洗設(shè)施等。濾池的池型，可根據(jù)具體條件，通過比較確定。4.4消毒工藝為確?；赜盟l(wèi)生安全，必須進(jìn)行殺菌消毒，以滿足回用水標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的細(xì)菌學(xué)指標(biāo)。消毒方法大體上分為物理法和化學(xué)法兩大類。物理法常見的就是紫外線消毒，化學(xué)法常見的就是投加液氯、臭氧、二氧化氯等殺菌劑殺菌。在城鎮(zhèn)污水廠中，出于投資等方面的考慮，普遍采用紫外消毒和液氯消毒。但在火電廠等企業(yè)更廣泛采用次氯酸鈉和二氧化氯消毒。次氯酸鈉和二氧化氯消毒可適應(yīng)的水量更大，且易