浅析污水回用深度处理技术与工艺

王 蕾,李嘉英

(无锡市环境监测中心站,214023)

1 引言

污水回用的必要性。一方面由于水资源的缺乏,工业产值每年损失达 2000多亿元,北京、长春、大连、青岛、唐山、烟台等大中城市已受到水资源短缺的威胁;另一方面随着用水量的增加,我国城镇污水排放量也迅猛增加,会对社会环境、生态环境造成严重污染。若将这些城市污水收集起来处理,70%可作为再生水用于农业灌溉、冲厕用水、冲洗车辆、绿化浇灌和景观用水等。以污代清既可以节约优质水,又可以在解决城市缺水问题的同时减少污染物的排放,起到从量上养蓄水资源,从质上保护水资源的作用[1,2]。

2 污水回用深度处理技术与工艺

2.1 物理化学法 物理化学方法是通过机械截流、化学沉淀、化学氧化、离子交换等原理将污染物从水中去除。①机械截流。最简单的机械截流方法是过滤,单纯的过滤通常采用石英砂为滤料,对悬浮物及胶体有较好的去除,出水的浊度、SS通常较低,对 COD及色度也有一定效果。②化学沉淀。混凝沉淀工艺是污水深度处理中最常用的工艺,我国大多数污水厂在深度处理工艺中均采用此方法。向水中投加化学药剂,药剂水解后与污染物相互作用,通过混凝过程形成大颗粒絮体,通过沉淀或气浮得到分离。混凝沉淀工艺经济、成熟,但处理效果受水质改变影响较大 (藻类、Ph、水温等),且对水质要求较高时,该工艺则无法满足处理效果。③化学氧化。化学氧化是各种高级氧化技术的基础,它是使用化学氧化剂将污染物氧化成微毒、无害的物质或转化成易处理的形态。常用的化学氧化剂包括 H2O2、O3、ClO2、K2MnO4、K2FeO4等。O3是一种强氧化剂,几乎可以与元素周期表中除铂、金、铱、氟以外的所有元素反应,特别是在酸性溶液中,其标准氧化还原电位 Eo=2.107V仅次于氟,具有极强氧化能力。④离子交换:离子交换树脂已在不同领域广泛应用。离子交换法是利用树脂的特点将水中的污染物质通过旷或OH-的交换吸附在树脂上,达到对污染物的去除目的。

2.2 生物方法 利用微生物自身可对有机物、含氮化合物、含磷化合物等物质进行分解吸收来产生能量及营养物质的特性,培养出某些特定的微生物,利用它们的这种特点处理污水中的污染物质,达到对水质净化的目的。生物处理法一般运行费用较低,生物培养驯化成熟后,通常无需人工强化,在其自身生长的过程中就可将水中的污染物质去除,流程简单、易于管理。生物处理法包括好氧处理和厌氧处理两大类。生物膜法是与活性污泥法并类的好氧生物处理方法,具有处理效率高、运行管理简便等特点,在污水处理中发挥着重要的作用。曝气生物滤池是近年来得到广泛研究的新型生物处理技术,具有处理效率高、占地面积小、基建投资省、运行费用低、管理方便和抗冲击负荷能力强等特点,可以用于 SS、有机物和氨氮的去除、反硝化脱氮等污水的二、三级处理,在污水的深度处理及资源回用中具有良好的发展和应用潜力。

2.3 物理化学与生物组合方法 由于污水厂生物二级出水中有的污染物含量仍然很高、成分也比较复杂,因此在深度处理的过程中,无论是单独物化法,还是单独生物法都很难使出水达到国家回用水标准,一般单独工艺受冲击负荷能力差,有时为了使出水水质提高,成本甚至会增加几倍。组合工艺则不仅可充分利用各工艺自身的优点,而且能发挥不同工艺协同合作,达到处理目的,可节省运行成本。混凝沉淀工艺与曝气生物滤池工艺组合,在混凝沉淀阶段可将 SS、有机物去除一部分,减少了 SS对曝气生物滤池的堵塞,提高反冲洗周期时间,减低滤池的负荷,增加滤池的工作效率,改善出水水质,并且由于两极屏障,混凝沉淀无需将污水直接处理达标,可减少混凝剂的投量节省药剂费用。氧化工艺与曝气生物滤池工艺组合,前阶段工艺利用氧化性强的氧化剂改善水质的结构,将不利于生物利用的大分子有机物转化为有利于生物利用的小分子有机物,有助于加强下一阶段的生物处理,处理的效果和运行成本远优于两种工艺单独处理之和。选择不同的氧化剂处理效果也会有较大差异,主要是由于氧化剂的氧化强度不同,对水中污染物的结构改变影响不同,对深度处理的改善程度也就不同。

2.4 曝气生物滤池技术 曝气生物滤池工艺 (简称 BAF)是继滴流滤池和干燥过滤系统之后的第三代污水处理生物膜反应器,它充分发挥了生物代谢作用、物理过滤作用、生物膜和填料的物理吸附作用以及反应器内食物链的分级捕食作用,不仅具有生物膜技术优势,同时也起着有效的空间滤池作用[3]。曝气生物滤池的基本原理是在一级强化的基础上,以颗粒状填料及其附着生长的生物膜为主要处理介质,充分发挥生物代谢作用、物理过滤作用、生物膜和填料的物理吸附作用以及反应器内食物链的分级捕食作用,实现污染物在同一单元反应器内的去除。曝气生物滤池借鉴了生物接触氧化反应器和深床过滤的设计原理,省去了二次沉淀设备。BAF存在的主要问题如下所示,①曝气生物滤池对进水悬浮物要求较高,最好控制在 60mg/1以下,这样对曝气生物滤池前的处理工艺提出较高要求。②曝气生物滤池水头损失较大,由于停留时间短,硝化不充分,产泥量较大,污泥稳定性较差,进一步处理困难。③除磷效果一般,需加化学除磷。④缺少选择性能高、成本低的滤料,没有统一的滤料标准体系。

2.5 电吸附技术(EST) 目前生产中对于废水的处理大量采用炭材料吸附来进行重金属离子、有机污染物和有色物质的脱除,应用的主要有活性炭,包括粒状活性炭和纤维状活性炭。尽管活性炭等在吸附去除水中和气流中的污染物应用方面有很多优势,但也存在一定的缺点。电吸附的优势为:可吸附去除难生物降解的有机物质;净化程度好,可用于处理稀溶液体系;能耗小,操作成本低。因此电吸附技术在废水处理和水的深度净化、有机物的分离和回收、吸附剂的再生等方面有着良好的应用前景。此外电吸附方法还可以被用来富集有价值的化学或生物物质。EST系统由原水箱、水泵、前置过滤器、EST模块、后置过滤器、成品水箱、管阀系统、电源系统、检测仪表及电气控制系统等组成。EST模块对原水中余氯、有机物、高价离子的浓度没有特别限制,所以对预处理的要求主要在于泥沙、悬浮物的过滤去除,通常可采用 PP滤材过滤、沙滤等手段。如果对成品水有较高要求,可以在 EST模块后加精密过滤器、UV杀菌器或臭氧杀菌器以及其他后置处理装置。EST模块的工作是间隙式的,在电极饱和后,需要对其进行再生。

3 结语

污水处理回用开辟了第二水资源,减少了新鲜水的用量,缓解了供需矛盾。通过本文的技术分析,说明了污水回用的可行性,对于提高我国处理污水能力有所帮助,并指出合理选择污水回用深度处理技术能有效提高环境保护。

[1]肖羽堂,张晶晶,吴鸣,等.我国水资源污染与饮用水安全性研究[J].长江流域资源与环境,2001,10(1).

[2]赵刚,冉光和,张波.三峡库区水资源污染问题及对策研究[J].自然资源学报,2002,17(5).

[3]谢陈鑫,赵慧,滕厚开,等.改进式曝气生物滤池处理化肥氨氮废水的研究[J].水处理技术,2009,35(12).