浅谈城市污水回用的现状及深度处理技术

王晓梁

(苏州市排水管理处，江苏 苏州 215000)

浅谈城市污水回用的现状及深度处理技术

王晓梁

(苏州市排水管理处，江苏 苏州 215000)

本文希望通过改进回用水工艺流程，使得处理后的水能达到回用水的水质要求。

城市污水 研究现状 深度处理

1 国内外城市污水回用的发展现状

1.1 国外城市污水回用的概况

在美国，污水再生利用范围很广，涉及了城市回用，农业回用，娱乐回用，环境回用，工业回用，回灌地下水等各个方面。美国现有357个城市实行了污水回用，1980年的污水回用工程已达536项，年回用水量9.37×109m3。其中农业占62%、工业占31.5%、地下回用占5%、娱乐等占1.5%[4]。

在日本，由于国土狭小，人口众多，人均年降水量仅为世界平均降水量的1/5，水资源严重短缺。因此污水回用起步较早，1962年就开始污水回用的研究，促进了日本20世纪60至70年代工业的复兴，处理后的污水直接再用于城市给水、工业用水或生活卫生杂用。1991年日本有876个公共污水处理厂在运行，其中每年大约有四个污水处理厂出水得到再利用，其中工业用途占 41%、环境用水占32%，农业灌溉占13%，非饮用市政用水占8%[4]。

1.2 我国城市污水回用的发展及实例

我国第一个污水回用示范工程——大连市春柳河水质净化厂于1992年投产运行[5]。以污水处理厂的二级出水为水源，增建深度处理设施和输水管道，处理水量为5000m3/d，其中2000m3/d供给红星化工厂回用于生产工艺和设备直流及循环冷却水；1500m3/d供给煤气二厂，用于洗焦水、废水生化处理系统稀释水和循环冷却补充水；1500m3/d供给造纸厂、热电厂、橡胶三厂等工厂作为基建，消防冷却用水。再生水售价0.30元/吨，比大连市的工业水价0.60元/吨低一倍，污水回用比直接从碧流河里引水节省投资2/3。

城市污水经处理后用于城市绿化、浇洒道路和景观用水，也取得了成效。某污水厂，设计规模为4万m3/d[6]。利用二级处理出水进行深度处理后，用于厂区清扫和绿化用水，并计划应用于附近的热电厂、港务局以及其他一些工业企业。泰安市污水处理厂是我国首批引进外国政府贷款建设的城市污水处理项目，设计处理能力为5万m3/d，其中2万m3/d经深度处理后回用于景观用水、河流的补充水以及工业用水[6]。

可以预见，随着我国经济持续发展和污水处理规模的不断扩大，作为解决水污染和水资源短缺的污水处理回用技术和事业，必将得到更好的应用和发展。

2 污水回用的深度处理技术

城市污水经传统二级处理后，虽然绝大部分悬浮固体和有机物被去除，但还残留有难生物降解有机物、氮和磷化合物、不可沉淀的固体颗粒、致病微生物以及无机盐等污染物质。含有这些污染物质的处理水，如排放湖泊，水库等缓流水体会导致水体的富营养化；排放具有较高经济价值的水体，如养鱼水体，则会使该水体生态遭到破坏。

2.1 悬浮物的去除

经二级处理后，处理水中残留的悬浮物是粒径从数毫米到几十毫米的生物絮凝体和未被凝聚的胶体颗粒。这些颗粒几乎全部都是有机性的，为了提高二级处理水的稳定度，去除这些颗粒是非常必要的。

（1）混凝沉淀

混凝沉淀是污水深度处理常用的一种技术。混凝沉淀去除的对象是二级处理水中呈胶体和微小悬浮状态的有机和无机污染物，从表观而言，就是去除污水的色度和浊度。混凝沉淀还可以去除污水中的某些溶解性物质，如砷，汞等。也能有效地去除能够导致缓流水体富营养化的氮，磷等。

（2）过滤

在污水的深度处理中，过滤技术是得到最普遍应用的一种技术，是产生高质量出水的一个关键措施。二级处理水过滤的主要去除对象是生物处理工艺中的残留生物污泥絮体,一般不需投加药剂。滤后水SS值可达10mg/L，COD去除率可达10%～30%[7]。对于胶体污染物，由于难以通过过滤法去除，应考虑投加一定的药剂。如处理水中含有溶解性有机物，则应考虑采用活性炭吸附法去除。

2.2 难降解有机物的去除

有效的二级处理是主要去除污水中所有可生物降解的有机物质，其去除率一般为90%左右，难以生物降解的有机物在二级处理过程中一般不能被去除。

这些难降解有机物多为木质素、黑腐酸、醚类、多环芳烃、联苯胺、卤代甲烷、除草剂和杀虫剂等，对这些物质的去除，至今还无比较成熟的处理技术。当前，从经济合理和技术可行方面考虑，采用活性炭吸附和臭氧氧化法是适宜的。

2.3 溶解性无机盐类的去除

回用水中如含有溶解性无机盐类物质可能会产生腐蚀作用，或形成水垢，或产生硫化氢臭气，因此，含有大量溶解性无机盐类物质的二级处理出水，在回用前应进行脱盐深度处理。常用的脱盐技术主要有离子交换法和膜分离法。

（1）离子交换法

离子交换法是通过离子交换剂上的离子与水中离子交换以去除水中离子的方法。在城市污水深度处理中，它是一种主要的处理技术。离子交换法脱盐处理主要是以含盐浓度为100-300mg/L的污水作为对象的[7]。含高盐浓度的污水也可以考虑用离子交换法进行处理，由于树脂的交换容量有限，只能用于小水量，而且需要进行频繁的再生处理，因此设备费，再生药品费都较高。

（2）膜分离法

膜分离法是利用特殊的膜（离子交换膜或半透膜）的选择透过性，对溶剂（通常是水）中的溶质或微粒进行分离或浓缩方法的统称。膜分离技术由于在分离过程中不发生相变，具有较高的能量转化率及分离率，且可在常温下进行，因而在实际中得到了广泛的应用。

2.4 污水消毒处理

污水经二级处理后，水质大为改善，细菌含量也大幅度减少，但细菌的绝对值仍很可观，并有存在病原菌的可能。为确保公共卫生安全，常规污水处理厂一定要对二级处理后的出水进行消毒，尤其对于回用水来说，必须符合回用水细菌数量的标准。

2.5 氮、磷的去除

城市污水的回用往往离不开脱氮除磷技术，这是因为传统的二级生物处理技术，旨在降低城市污水中以BOD、COD表示的含碳有机物和悬浮固体的浓度，对于氮、磷，只能去除细菌细胞由于生理上的需要而摄取的数量。

氮、磷含量较高的再生污水回用时将会造成以下危害：①氮和磷是藻类和水生植物的营养源，会造成城市水体的富营养化，有损水体外观，降低旅游价值；②回用水中的氮、磷会导致生物黏膜在输水管道、用水设备表面过量增殖，从而造成堵塞或影响效率；③氨氮的氧化会造成水体中溶解氧浓度的降低和碱度的消耗；④氨氮能与氯反应生成氯胺，因此会增加消毒所需的投氯量，提高水处理成本。

因此，当城市污水作为城市第二水源开发时，必须对氮和磷的含量加以控制。目前脱氮工艺主要有四种[8]：氨吹脱法、折点加氯法、生物硝化和反硝化法、选择性离子交换法。除磷工艺主要有[8]：化学混凝沉淀法和厌氧－好氧生物法（即A/O工艺）。

随着生物除磷脱氮技术的深入研究，最近出现了两种新技术 “厌氧氨氧化”和“反硝化除磷”，这对污水的脱氮除磷技术的发展起了很大的推动作用[9]。

（1）厌氧氨氧化（Anaerobic Ammonium Oxidation, 简称ANAMMOX）是指在厌氧条件下，氨氮以亚硝酸盐氮作为电子受体直接被氧化为氮气的过程，其反应式：该反应适宜的pH为6.7～8.3，温度10～43℃。

（2）反硝化除磷是指在缺氧（无氧但存在硝酸盐氮）的条件下，反硝化除磷细菌DPB（Denifying Phosphorus-removing Bacteria）能够像在好氧条件下一样，利用硝态氮作为电子受体，产生生物摄磷作用，在生物摄磷的同时，硝酸氮被还原为氮气。与传统的专性好氧聚磷菌去除工艺相比较，反硝化除磷工艺能分别节省50%和30%的COD与氧的消耗量，剩余污泥相应减少50%。

[1]建设部，国家环保总局，科技部. 城市污水处理及污染防治技术政策[M].2000

[2]周彤主编. 污水回用决策与技术[M]. 北京：化学工业出版社，2002

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1007–6344（2015）01–0291–01