城市再生水處理工藝

吳 蕾，張征世

(1.上海洗霸科技股份有限公司，上海 200437；2上海昂未環保發展有限公司，上海 200437)

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城市再生水處理工藝

吳 蕾1，張征世2

(1.上海洗霸科技股份有限公司，上海 200437；2上海昂未環保發展有限公司，上海 200437)

摘要：指出了城市再生水處理回用是解決城市水資源緊張的重要途徑，對再生水處理發展現狀、用途和常規的處理工藝進行了闡述，得出了以下結論：因地制宜，合理選擇再生水組合工藝是提高再生水水質、緩解城市缺水問題的有效途徑。

關鍵詞：再生水；混凝過濾；膜處理

1引言

我國是個水資源缺乏的國家，隨著經濟的高速發展，水資源缺乏的問題日益突出，雖然早在20世紀50年代我國就開始采用污水灌溉的方式回用污水，但真正將污水深度處理后回用于城市生活和工業生產是近十幾年才迅速發展起來，在地球上，只有大約0.6 %的水資源是可以被人類所利用的，而且分布也及其不均。據有關資料顯示，目前中國有400多個城市缺水。正常年均缺水達到60×108m3，預計2030年缺水量將達到400～500×108m3，因此水資源短缺和水污染加劇所形成的水危機也已經成為21世紀中國所面臨的最嚴峻的問題之一[1～3]。

2再生水使用現狀

目前，再生水處理是為了滿足城市污水處理回收利用的要求，對城鎮污水處理廠二級處理達標之后的水進行三級處理的深度處理工藝，常規的處理工藝主要包括混凝沉淀、過濾、高級氧化、離子交換、人工濕地以及膜法處理工藝等，國內再生水的用途主要有：農田灌溉，生活雜水，河道補水，清潔景觀用水，工業冷卻循環水等。

3再生水常規處理工藝

3.1混凝沉淀過濾工藝

這種組合工藝主要是通過化學法將水中的膠體和微粒等物質凝聚起來，形成體積較大的顆粒物質，再通過濾池中生物膜的生物過濾和降解作用將廢水中的污染物質截留處理，從而使出水水質提升。濾池在運行過程中需要定期反洗，現場操作人員需要根據出水水質和水量的變化確定反洗周期，反洗水通過底部流入，在濾料填充區形成湍流，從而使老化的生物膜隨著水流的剪切力脫落下來[4]。

這種組合工藝由于造價低、占地面積小，在城市污水處理廠深度處理過程中得到了廣泛的應用。

3.2臭氧氧化工藝

臭氧具有很強的氧化性，其不僅能氧化水中的無機物，還能氧化很多難以生物降解的有機物，臭氧可以直接與水中的有機物進行反應，緩慢地將有機物分解，也可以在堿性特殊條件下生成羥基自由基等中間產物，羥基自由基再間接地氧化有機物、微生物等。臭氧工藝還可以有效去除水的色度、濁度、懸浮固體以及異臭味，通過調節臭氧量和反應時間，使出水清澈透明。另外，臭氧還可以用來殺毒，殺死水體中的病原菌，并且其對溫度和pH值的適應性很好，實驗證明，臭氧的殺毒效率比氯更快[5]。

臭氧氧化法與常規水處理方法相比具有顯著的特點，對于生物難降解處理效果好，降解速度快，占地面積小，自動化程度高，無二次污染、浮渣和污泥產生量較少，同時殺菌、漂白、防垢效果較佳[6]。隨著科技的發展，臭氧在水處理工程中的應用越來越廣泛，雖然目前各項技術和配套工藝還處于起步階段，但臭氧工藝在水處理領域的潛力越來越大，隨著專業技術開發工作不斷深入研究，臭氧氧化法一定會在水處理領域尤其是再生水處理領域得到更多青睞。

3.3人工濕地工藝

人工濕地是由人工建造的表面類似沼澤的地面，是一個綜合性的人工生態系統，主要利用土壤、濾料、表面植被及系統運行過程中微生物的物理、化學、生物3重協同作用，對污水進行深度處理。其作用機理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解等，在系統運行過程中，微生物是降解水中污染物的主要工具，通過微生物的日常呼吸代謝，廢水中的大部分有機物都能得到降解和通話，成為其細胞的一部分。

人工濕地與傳統的處理工藝相比，運行成本低，管理簡單便捷，整個處理過程基本采用重力流，無能耗，日常維護僅需定期收割植物，部分工藝可利用現有條件，將濕地改造成景觀池，改善居民居住環境，因此，此工藝適合在土地資源充裕的地區投資建設。目前，人工濕地根據水流態的不同，主要分為3種：表面流人工濕地、潛流人工濕地和垂直流人工濕地，與傳統的污水處理廠比較，其建設運行成本可降低50 %。

3.4膜處理工藝

膜處理技術是指通過利用特殊的有機高分子或無機材料所制成的膜(半透膜)，通過利用對混合物中各組份的不同選擇滲透作用，以外界能量作為推動力，對混合物液體實現分離提純和富集等操作，其出水水質穩定、占地面積小，操作方便，對原水水質適應性好，分離效果顯著，無污泥處理壓力，在水處理工藝中得到了廣泛的應用，但造價和運行管理費用比較高，在運行過程中需要保持一定的膜壓差，能耗大，需要定期對膜系統化學清洗以保證出水水質，管理不善就會造成膜污染及堵塞，影響系統運行。同時，膜的平均壽命在5～8年，現有的更換成本雖然已經在逐年降低，但跟常規工藝相比，仍然較高[7,8]。

目前常用的再生水的膜處理技術根據截留精度的差異分成了微濾，超濾和納濾3種：①微濾技術。微濾技術介于常規過濾和超濾之間，所使用的微濾膜多為均質膜，膜整齊，均勻的多孔結構。膜孔徑 0.2～20 μm，根據微濾膜性質主要分為有機微濾膜和無機微濾膜2種。有機膜材料容易被污染，其表面易于原水中的腐殖酸類有機物產生交聯作用；無機膜材料雖然造價高但穩定性強，因此大多數再生水處理工藝中以無機膜為主要材料；②超濾技術：超濾是介于微濾和納濾之間的膜處理技術，膜孔徑在3～100 nm之間，主要通過篩分及膜表面的靜電作用對水進行分離處理。近些年科技發展，出現了外加振動方式的超濾設備，像振動膜工藝，就是在原有膜技術基礎上通過改造，更好地實現了污染物分離。超濾在水處理工藝中主要針對大分子微粒，但因為其孔徑較大，在實際工藝中濾除效率一般，對水中溶解性有機物去除效果不理想；③納濾技術。納濾膜為低壓RO膜，膜孔徑一般在納米級以下，主要用于軟化水處理，去除為污染物，硝酸鹽，病毒和天然有機物等，其處理效果受膜表面的電荷量影響，電荷量越大，對水中離子的去除效果越好，因此，為了保證處理效果的穩定性，納濾膜表面電荷量需要控制在一定范圍內。

4結語

城市污水經過處理后回用是解決目前城市用水危機和實現水的科學合理循環利用的重要途徑之一。在實際應用過程中，再生水處理工藝有很多種，在工藝的選擇時，不僅要根據處理目標要求進行選擇，同時也要對源水性質進行分析論證，結合運行成本及維保成本綜合考慮，有條件時，應進行必要的實驗論證，以找出最經濟合理的工藝。

參考文獻：

[1]陳益明, 劉坤, 鄭濤,等. 城市污水回用現狀及發展趨勢[J].凈水技術, 2003, 22(5):34～36.

[2]黃國忠, 王啟山, 董曉偉,等. 新型再生水處理工藝的研究[C]∥國家建設部.2004年全國城鎮污水處理工程建設與技術研討交流會論文集.北京：國家建設部，2004.

[3]程國斌, 白青.我國再生水利用現狀與發展趨勢[J].水處理信息報導, 2006(1):3～6.

[4]潘孝宇,宋乾武,李秀金.化學混凝與曝氣生物濾池組合工藝用于再生水處理中試研究[J].環境科學研究, 2005,18(6):64～67.

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[7]王栩涵.膜處理技術在再生水處理上的選擇應用研究[J].科技致富向導, 2014(24).

[8]馮運玲,戴前進,李藝,等.幾種典型再生水處理工藝出水水質對比分析[J].給水排水,2011, 37(2):47～49.

收稿日期：2016-03-31

作者簡介：吳蕾(1987—)，女，碩士，主要從事水污染控制工程方向的研究工作。

中圖分類號：TV213.9

文獻標識碼：B

文章編號：1674-9944(2016)10-0047-02