XX城镇污水处理资源化利用技术探讨

1 / 8 摘要：概述了 水资源的现状和由此带来的生态问题，分析了当前国内外废水再生利用的技术现状。指出一体化膜生物反应器技术是污水资源化工程建设的最佳选择。 关键词：污水资源化 一体化膜生物反应器 1 由污水达标排放向资源化利用转变的紧迫性 1 1 极度贫化的水资源状况 水资源严重短缺的大都市，人均水资源占有量只有300m。特别是 1999 年以来， 受连续 5 年干旱，水资源紧缺已成为制约 济社会发展的主要因素。 (1)水量匮乏。 地表水不足。作为 要地表水源的密云、官厅两大水库的来水和蓄水呈逐年衰减趋势，入库水量由 60 年代的 20 多亿 减到 90 年代的不到 4 亿 999 年以来，密云水库 5 年年均入库水量 1 64 亿 m，官厅水库年均入库水量 1 78 亿 m。 地下水超采：地下水是最重要的水源之一，由于常年超采地下水，地下水已累计亏损 59亿 m。 1999年以来的 5年间平原区地下水超采 34，4 亿 (2)水污染严重。水系污染由城区逐步向郊区扩展，符合 类和 类的水域不断减少。通惠河、凉水河、清河、沙河、温榆河等均变成了排污河道，水质还达不到 V 类 水体要求。官厅水库由于水质恶化，从 1996 年开始停止向 供2 / 8 水。 1 2 水资源短缺带来严重和潜在的生态问题 (1)地表水短缺引起的生态问题。由于地表水得不到径流补给，造成河流干涸，河床裸露沙化，水质恶化，鱼虾绝迹，丧失补给地下水功能；排污还造成地下水污染。即使靠引水维持的城市河湖，也因水质恶化，时有水华发生，严重影响城市环境和生态安全。 (2)地下水超采引发的环境问题。由于过量开采，平原区以朝阳区红庙至将台路为中心形成 2272围的地质沉降区，最大沉降量达 619于地下水污染和超量开采 ，地下水质不断恶化，主要表现在总硬度和硝酸盐氮超标。污染来自渗井渗坑、污灌、化肥、农药、固废和垃圾，由于超采形成区域性地下水位下降漏斗区，改变了地下水的水动力和化学条件，引起水质变化。长期的超采缺补，给 带来了相当的生态赤字和潜在生态风险。 1 3 由污水处理向污水资源化转变的迫切性 寻求新水源，改善水环境，解决 度贫化的水资源现状，已迫在眉睫。把污水变成新的水源是解决 资源问题根本性和战略性的措施。要实现这一点就必须实现污水处理厂向污水资源化工厂的战略转变。这意味着：把新建污水处理工程改变为 新建污水资源化工程；把以达到排放标准为目标改变为以再生利用水质标准为目标；以利用和消耗天3 / 8 然水体的环境容量 (实际已丧失环境容量 )稀释净化受纳的排放污水功能改变为提供生态用水为目标，提供优质再生水补给地表水体和地下水体，恢复地表水和地下水的生态功能。这一战略转变是解决 水资源贫乏和逐步偿还 超采赤字的根本途径。 污水资源化技术浅析 1 传统再生水处理的技术 根据国内外最新研究成果和工程实践，城镇污水处理厂二级出水为水源的再生水处理工艺主要有 3 种。 (1)化学沉淀一过滤一消毒工艺。该工艺采用化学法和机械 过滤相结合的方法，是中小型中水厂采用的后处理工艺。 (2)化学沉淀一过滤一活性炭一消毒工艺。该工艺是在工艺 (1)的基础上，为了提高水质，加强对有机物、微污染物、色度、嗅味的去除而采取的强化处理措施。 (3)曝气生物滤池一过滤一消毒工艺。曝气生物滤池是利用好氧生物膜技术净化污水的工艺。该工艺已广泛用于污水深度处理和微污染水源水处理。 此外，还有一些适合小型中水处理的工艺，如生物接触氧化法，气浮 +过滤处理等，这些工艺一般应用于建筑小区中水处理与回用或小规模污水场的深度处理。 上述传统中水处理工艺在污 水资源化工作的起步阶段4 / 8 起到了一定的作用。但随着污水资源化工程的深入和对回用水水质和水量要求的不断提高，这些处理工艺在技术层面上的缺陷也日益明显。如出水水质不合格，运行不稳定，管理复杂，运行费用高以及占地面积大等问题，都影响了其在污水资源化领域的应用。 ， 2 膜处理技术 膜处理技术是利用膜的高效分离性能，去除水体中的颗粒物、大分子有机物、细菌乃至小分子和盐类等污染物，从而达到净化水质效果的新型处理技术。根据膜的过滤孔径和分离效果，可将膜处理技术分为微滤、超滤和反渗透等几种。 (1)微滤超滤 +消毒工艺。 该工艺主要采用微滤或超滤膜分离技术，膜孔径为 0 1 0， 5级出水通过膜分离，可以去除全部悬浮物 (但对小分子有机物如氨氮等无效。同时该工艺投资运行费用较高，膜冲洗频繁，出水水质还难以达到中水标准。不宜规模化采用。 (2)连续微滤 0。该工艺采用了连续微滤 续微滤 (决了微滤膜组件的清洗和连续运行操作问题，但不能实质性提高水质，其污染物的去除依靠 统。该工艺可以去除大部分有机和无机污染物，对总氮和磷也有较好的去除效果，能够达到很高的水质要求。但该工 艺投资和运行费用过高，不适用于大规模采用。 (3) 浸没式一体化膜生物反应器5 / 8 (称 消毒工艺。浸没式一体化膜生物反应器 (一种将生物处理技术和膜分离技术相结合的高效污水处理系统。 过膜组件实现固液分离，提高了生物反应器中活性污泥浓度和处理效率，可以实现较高的回用水质标准。 仅可以以二沉池出水作为原水，对其进行深度处理，还可以直接以城市污水为原水，处理后直接达到中水回用标准。 3 不同处理工艺处理后的出水水质 上述几种常用中水处理工艺在处理效果方面的综合比较。 通过以上国内外各种废水资源化技术的分析表明：“浸没式一体化膜生物反应器 ( 技术，将生物处理技术与膜分离技术高效结合，为实现城市污水大规模直接资源化提供了新的技术保障。 术在资源化领域的应用分析 1969 年，美国的 人首次提出了把活性污泥法和超滤工艺结合处理城市污水的方法，证明膜分离技术与普通活性污泥法相结合可以显著提高系统的处理效率。 1989 年，日本政府联合一些大公司共同资助，进行了为期 6 年的 “90 年代水复兴计划 ” 科研 项目，研究重点集中在处理效果与运行稳定性方面，这大大促进了膜生物反应器的开发，使膜生物反应器开始走向实际应用。 6 / 8 同年日本学者 将膜组件直接置入反应器内，通过泵的抽吸，得到过滤液，这样一体化膜生物反应器诞生。在我国，科技部在 “ 八五 ” 、 “ 九五 ” 、 “ 十五 ” 连续 15年将膜生物反应器的研制列入科技攻关计划。在膜的选择、处理效率、抗污染以及反应器的优化设计、降低能耗等方面进行了深入的研究和开发。 2000 年开始步入规模化推广应用。目前，在 程累计达 50 个，总处理量达 1 5万 t d，年节约水资源 182 5 万 t，在解决 资源缺乏难题中显示出巨大的生命力。 1术的特点 实际工程应用表明， 术具有以下显著优点。 (1)出水水质优良。 于将生物处理与膜分离技术有机结合，在具有传统膜分离功能 (如去除有机大分子、细菌等 )的同时，还可通过其独特的生物功能有效去除进水中的 污染物，特别是 去除率可达 90以上，可以实现较高的回用水质标准。 (2)系统抗冲击力强，运行更稳定。 用外压式中空纤维膜处理组件，是一种耐冲击负荷的 处理工艺，进水水质的波动不会影响出水水质。 (3)控制智能化，管理操作简单。 术，省去了繁琐的预处理过程，显著减少了控制环节，使系统控制实现智能化，使运行管理简化。 7 / 8 (4)占地面积省。 术由于水力停留时间减少和紧凑的设备化设计，系统占地面积较传统工艺可节省 2040。 (5)运行成本低。 术不需要任何前处理，不需要向系统中投加任何化学药剂，不需要传统工艺过程中的多次输送和反冲洗，因此在运行能耗和管理费用上也显著低于传统污水二级处理 +深度处理的工艺模式。 (6)二次 污染较少。 实现污泥龄与水力停留时间的彻底分离，污泥龄较长，从而显著减少了系统剩余污泥的产量，在减少二次污染的同时，大大降低污泥处置费用。 (7)模块化设计。易于实现整体规划、分步投资、逐量运行。使实际工程应用具有更好的灵活性，减少投资浪费。 2术的经济分析 (1)建设投资。 程投资可分为 2 个层次： 较小规模的 程 (日处理量小于 500m)，其设备化比较强，从设计、土建、设备安装到调试正常运行，通常每立方米水投资规模约在 2000 元。 对于有一定规模的污水处理厂 (日处理量超过 1 万 m)，其投资将会更省，一般每立方米水 1800元左右。 (2)运行费用。运行费用包括能耗、人工、药剂以及维修等费用。 运行费用每立方米水约在 0 5 0 7 元之间，其中每立方米水电耗约为 0 5kwh 。 8 / 8 (3)折旧与日常维护。 乙烯中空纤维膜的寿命在5 年左右，而 质的中空纤维膜寿命在 8 年左右，