生活污水深度处理研究及运行小结

马 丽，者有强

（新特能源股份有限公司，新疆乌鲁木齐 830000）

0 引 言

水是工业生产及社会生活中不可替代的重要资源，是人类社会可持续发展的必要因素。随着全球人口数量的激增与工业化进程的加快，地球上的水资源日趋紧缺，但科学技术的进步以及不断深入探索自然，人们也发现水是可再生的资源，污水经过适当处理可以重复利用，从而可实现水在自然界的不断循环。

新特能源股份有限公司（简称新特能源）是一家主要从事多晶硅及太阳能产品研发、生产和经营的企业，随着多晶硅产能的不断释放，生产用水不足的问题直接影响着多晶硅产品的生产，虽然企业内部已进行过多项废水回收利用技改，但仍然无法缓解生产用水紧张的问题，且随着新特能源拟建、在建及产业升级等一系列项目的先后建成投产，用水量还将大幅增加，生产用水紧张的问题必须想办法解决。为此，结合生活污水量大、处理工艺较简单、可回用价值高等特点，新特能源建设了1套生活污水深度处理装置，经处理后的水可以满足工业用水标准和城市杂用水水质标准，可作为新特能源工业循环水补水和厂区杂用水的第二水源，不仅可缓解生产用水紧张的难题，而且可减少污水排放，实现污水的回收利用。以下对有关情况作一介绍。

1 生活污水处理装置的工艺选型

1.1 生活污水水质分析

新特能源的生活污水主要为食堂排水、沐浴水、盥洗水和洗衣水等，均为间歇排放，其样品水质检测报告见表1。

表1 生活污水水质检测报告

据生活污水水质情况，为达到回用水水质指标，可以确定污水处理的目标是：①去除水中残存的悬浮物（包括活性污泥颗粒），脱色、除臭，使污水得到有效澄清；②进一步降低水中的BOD5、COD、TOC等，使水质进一步稳定；③脱氮、除磷，消除能够导致水体富营养化的因素；④消毒杀菌，去除水中的有毒有害物质。

1.2 处理后的水质要求

新特能源的生活污水据冬季、夏季回用目的的不同——夏季处理后的污水用于绿化、冬季处理后的污水用于循环水系统补水，对生活污水处理装置出水的水质要求就不同，相应地采用的处理工艺也就不同。冬季循环水补水和夏季绿化回用水的水质指标见表2。

表2冬季循环水补水和夏季绿化回用水水质指标

1.3 工艺选型合理性分析

目前，针对生活污水的处理，以微生物将水中的污染物作为营养物质进行代谢，从而降解水中的污染物，达到净化污水的目的，是最经济实用的污水处理工艺。而污水的可生化性可通过对其营养物质情况分析进行评判：BOD5／COD直接反映污水的可生化降解性；BOD5／TN反映来水的碳源情况，比值越大，表明碳源越充足，应尽量考虑反硝化脱氮；BOD5／TP是衡量生物除磷效果的重要指标，比值越大，生物除磷效果越明显。为评判新特能源的生活污水能否满足微生物生长的需要，对其生活污水进行可生化性分析，其营养物质情况见表3。

表3 生活污水中的营养物质情况

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谢作用，以BOD5为营养物质，自身合成新细胞，从而实现BOD5的降解、去除。

活性污泥中的微生物在有氧的条件下将污水中的部分有机物用于合成新的细胞，其所需能量由微生物将另一部分有机物分解代谢来获得，最终生成CO2和H2O等稳定物质。在合成代谢与分解代谢过程中，低分子溶解性有机物可直接进入细胞内部被利用，而非溶解性有机物则被吸附在微生物表面，被微生物胞外酶水解后进入细胞内部被利用；最终生成的代谢产物是无害的稳定物质，处理后污水中的残余物质浓度很低。

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，中国电子学会高级会员，主要研究领域为电路设计与优化、可逆逻辑综合、量子电路综合、启发式优化算法.

污水中CODCr的去除原理与BOD5的去除原理基本相同，CODCr的去除率取决于进水的可生化性。由表3可以看出，新特能源生活污水的可生化性好，但冬季用于循环水补水的水质要求CODCr≤50mg／L，去除率要求高，为达到较高的CODCr去除率，可再增加一级生物处理工序，以保证出水水质。

1.3.3 氨氮的去除

由表1可知，新特能源生活污水进水氨氮含量较高时为62.62mg／L，绿化回用水要求出水的氨氮含量≤20mg／L，循环水补水要求出水的氨氮含量≤5mg／L，要求较高，可采用硝化工艺来满足回用水水质要求。

1.3.4 色度、浊度及悬浮物的去除

色度的主要影响因素是污水中悬浮固体、胶体或溶解性物质的含量。胶体可以通过混凝沉淀以及生物截留的方式去除，溶解性物质形成的色度则可以通过生物氧化和化学氧化去除。

浊度的影响因素主要是污水中无机颗粒和有机颗粒的含量。无机颗粒和大直径有机颗粒靠自然沉淀作用就可去除；小直径的有机颗粒可利用微生物的降解作用去除；而小直径的无机颗粒则要靠活性污泥絮体的吸附、网络作用，与活性污泥絮体一起沉淀、过滤去除。

1.3.5 恶臭气体的去除

生活污水在生化处理及污泥储存与处理过程中会产生恶臭气体，主要成分为硫化氢、氨、甲硫醇等。可对污水处理装置各池体加盖密封后使用引风机抽气，与污泥脱水机房排气合并采用等离子除臭装置进行处理。

1.4 污水处理工艺的确定

通过对生活污水水质进行分析及处理工艺进行比选，本着工艺设计实用、易操作的原则，确定污水处理工艺如下：夏季采用“预处理＋A2O＋MBR膜”处理工艺，其中预处理采用“细格栅＋气浮池＋调节池”，可实现对生活污水BOD5、CODCr、氨氮、悬浮物、胶体及溶解性物质的去除，处理后用于厂区绿化的出水水质可达到《城市污水再生利用——城市杂用水水质》（GB／T18920—2002）的相关要求（注：对应新国标为GB／T18920—2020）；冬季用作循环水系统的补水，经“预处理＋A2O＋MBR膜”工艺处理后，再经“反渗透＋消毒”工艺处理，使出水水质达到《工业循环冷却水处理设计规范》（GB／T50050—2017）的相关要求。

新特能源新建生活污水深度处理装置，建设内容包括格栅间、调节池、生物处理构筑物、MBR膜处理间、反渗透处理间、泵房等，其工艺流程（见图1）为：厂区内生活污水经管道收集后进入格栅井，内置1台机械格栅，经格栅截留的垃圾集中外运，由格栅流出的污水经提升井内潜污泵提升后进入气浮池进行隔油处理，气浮池出水进入调节池进行水质水量调节，之后依次进入厌氧池、缺氧池、好氧池，经曝气生化处理后进入MBR膜，进一步去除BOD5、COD等；出水储存在中间水池内，夏季主要用于厂区绿化，冬季将出水再经一级反渗透（RO）和次氯酸钠消毒杀菌处理后主要用作循环水系统补水；反渗透含盐废水就近进入新特能源一分公司含盐废水结晶系统进行处理；污泥排入污泥池，经带式压滤机脱水后外运。

图1 生活污水深度处理装置工艺流程简图

2 生活污水深度处理装置的运行情况

2.1 出水水质指标

生活污水深度处理装置建成投运后，对2020年夏季经MBR膜处理后的出水水质进行分析统计，结果（均值）为pH7.38、BOD513.3 mg／L、LSA 0.084mg／L。可以看出，夏季经MBR膜处理后的出水完全可满足绿化用水水质要求。

冬季气温较低，几乎不需要绿化用水，将经过MBR膜处理后的水再次经过RO膜处理，对RO膜处理后的出水水质进行分析统计，结果（均值）为pH7.98、CODCr＜4.0mg／L、氯化物含量17.4mg／L、铁含量5.62×10-3mg／L、总磷0.08mg／L、总硬度0.10mg／L、总碱度0.61 mg／L、浊度2.56NTU。可以看出，冬季MBR膜处理后的水再经RO膜处理后，出水完全可满足循环水补水水质要求。

2.2 处理水量

对2020年上半年生活污水深度处理装置冬季（1—4月）、夏季（5—7月）污水处理量及回用量进行统计，结果见表4。可以看出，生活污水处理装置日均处理生活污水量为608.8m3，设计日处理能力为1000m3，装置运行负荷约为60%，可实现新特能源生活污水的稳定处理。

表4 生活污水深度处理装置接收水量及回用水量统计

3 效益分析

3.1 环境效益

生活污水深度处理是一项环保工程，其环境效益非常显著，主要体现在：①相较于原生活污水处理后直接排放，经深度处理后的污水回用率可达90%以上，减少了废水的排放，从而减少了COD、氨氮等重点污染物的排放量；②生活污水深度处理装置新增的等离子除臭设施，减少了恶臭污染物（硫化氢、氨、甲硫醇等）对环境的影响；③处理后的生活污水（夏季）回用于厂区绿化，改善了厂区环境，并对整个工业园区生态环境的改善也贡献了一份力量。

3.2 社会效益

对原本外排的废水进行深度处理之后再利用，其社会效益也非常明显，主要体现在：①将处理后的污水作为补充水源，对水资源紧缺的新疆地区来说，降低了园区总用水量，缓解了用水压力；②减少了排至园区污水处理厂的废水量，在一定程度上可缓解园区污水处理厂的处理压力；③在当前大力号召保护环境、建设卫生文明城市的形势下，生活污水深度处理项目可作为一项示范工程，在城市生活污水及大型企业生活污水处理中进行推广。

3.3 经济效益

本项目无显著的直接经济效益，但间接经济效益良好，尤其是减少环境污染对社会造成的经济损失，主要表现形式有：①可减少企业分散进行污水处理所增加的投资和运行费用，减轻企业的负担；②处理后的污水用于厂区绿化和工业循环水补水等，节约了大量的水资源，按照夏季绿化回用水量约613.2m3／d、冬季循环水补水回用量约434m3／d计算，新特能源全年节水量约190845m3，水价按3.6元／t计算，年节水费用约68.70万元。

4 优化建议

（1）从目前生活污水的日处理量来看，本项目污水处理能力仍有余量，可对新特能源循环水排污水及生产废水处理装置处理后的污水等进行综合分析，选择合适的水源，利用MBR膜及RO膜的设计余量进行多源头污水的深度处理，以进一步提高回用水量。

（2）生活污水中含有BOD和氮、磷、钾等营养成分，这些物质经生活污水深度处理装置处理后转移到污泥中，通过沉降、脱水产生固体废物——泥饼，目前泥饼的处置方式是与生活垃圾一起外送填埋，鉴于厂区现有绿化面积较大，可考虑将泥饼用作厂区绿化用肥料以实现再利用。

5 结束语

新特能源生活污水深度处理装置工艺设计时，在充分调查生活污水水质的情况下，选用了处理效率高、经济适用性好的“预处理＋A2O＋MBR膜”处理工艺，实现了对生活污水中BOD5、CODCr、氨氮、悬浮物、胶体及溶解性物质的去除，其出水夏季可满足绿化用水水质要求，冬季再通过增设的一级RO膜使出水可满足循环水补水水质要求。本项目的成功投运，在解决生活污水处理问题的同时，通过回用减少了水资源的消耗，实现了污染物的减排，改善了生态环境质量，提升了园区的清洁文明程度，产生了良好的环境效益、社会效益及一定的经济效益。