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东北大学硕士学位论文 摘要 城市污水深度处理及地下回灌的试验研究 摘要 地球上可供开采的天然水资源是十分有限的。尤其在当今社会，工农业生产 发展迅速，许多国家和地区的水资源己经严重不足。因此，将城市污水回用，使 其资源化将成为缓解水资源短缺的一个重要途径。而在污水回用的多种形式中， 地下回灌是既有效又经济的回用方式。 城市污水经污水处理厂进行生化处理后，其中仍残留部分污染物，若直接回 灌地下，会污染地下水源。因此，在回灌前需要进行一系列的深度处理。 本文采用s b r 生化处理系统先对城市污水实施脱氮除磷的处理， s b r 处理后的 出水再通过化学混凝得到进一步净化，并采用砂柱过滤去除悬浮物，以及活性炭 吸附除去水中溶解的有机物，再进行消毒杀灭水中的病原体，经过这一系列的深 度处理后，可使污水水质满足地下回灌的要求，最后回灌到模拟土壤柱中，污水 得到综合处理。 本文给出了 城市污水深度处理及地下回灌的j _ 艺流程， 检验了 地下回灌的可 行性，并确定了 主要技术参数，为实际应用提供了 参考数据。 试验证明，经此工艺处理的城市污水，出水水质良 好，处理费用低廉，地 下 回灌后不会对地 f 水源造成污染，是一种具有综合效益的污水资源化方法。 关键词 : 城市污水回用地下回灌深度处理s b r 处理化学混凝 活性炭吸附 东北大学硕士学位论文 ab s t r a c t s t u d y o n f u r t h e r t r e a t m e n t o f mu n i c i p a l s e w a g e d r a i n a g e a n d g r o u n d w a t e r r e c h a r g e ab s t r a c t n a t u r a l w a t e r r e s o u r c e s t h a t c a n b e e x p l o i t e d i n t h e e a r th a r e e x t r e m e l y l i m i t e d . n o w a d a y s , a l o n g w i t h t h e r a p i d d e v e l o p m e n t o f i n d u s t r i a l a n d a g r i c u lt u r e , w a t e r s h o r t a g e in m a n y c o u n t r i e s a n d a re a s d u e t o r e s o u r c e s d e f i c i e n c y i s i n c r e a s i n g l y p r o t u b e r a n t . t h e r e f o r e , t h e s t r a t e g y o n m u n i c ip a l s e w a g e r e c l a m a t i o n a n d r e u s e w i l l b e o n e o f t h e m o s t i m p o r t a n t a p p r o a c h e s t o s o l v e w a t e r s h o r t a g e . a m o n g t h e s e w a g e r e u s in g w a y s , g r o u n d w a t e r r e c h a r g e i s n o t o n l y a v a i l a b l e b u t e c o n o m i c a l a s w e l l . mu n i c i p a l s e w a g e c o n t a i n s a l o w e r l e v e l o f r e m a i n s a ft e r t h e b i o c h e m i c a l p r o c e s s e s i n t h e s e w a g e t r e a t m e n t p l a n t . b e i n g r e c h a r g e d d i r e c t l y , i t c a n p o l l u t e w a t e r r e s o u r c e u n d e r g r o u n d . s o a s e r i e s o f a d v a n c e d t r e a t m e n t s a r e n e c e s s a ry . i n t h i s r e s e a r c h , n i t r o g e n a n d p h o s p h o r u s i n r a w s e w a g e i s f i r s t l y r e m o v e d b y b i o c h e m i c a l p r o c e s s i n s b r ( s e q u e n c i n g b a t c h r e a c t o r ) s y s t e m . t h e e f fl u e n t i s r e c e i v e d b y c h e m i c al c o a g u l a t i o n f o r f u rt h e r t r e a t m e n t , a n d t h e n fl o w s t o a c o l u m n f i l l e d w i t h s a n d t o r e m o v e s u s p e n d e d s o l i d s a n d a c o l u m n f u l l o f a c t i v a t e d c a r b o n t o a b s o r b s o m e s o l u b l e o r g a n i c m a t e r i a l s . s t e r i l i z a t i o n i s c a r r i e d o u t n e x t t o e l i m i n a t e p a t h o g e n . wh e n t h e e f f l u e n t r e a c h e s a p r e d e t e r mi n e d l e v e l t h a t a t t a i n t o t h e s t a n d a r d o f g r o u n d w a t e r r e c h a r g e , i t i s p o u r e d i n t o a c o l u m n f i l l e d w i t h s o i l . t h u s t h e s e w a g e c a n b e p r o c e s s e d c o m p r e h e n s i v e l y . t h e r e s e a r c h p r e s e n t s t h e fl o w d i a g r a m o f f u rt h e r t re a t m e n t o f m u n i c i 叫 s e w a g e d r a i n a g e a n d g r o u n d w a t e r r e c h a r g e . t h e f e a s ib i l i t y o f g r o u n d w a t e r r e c h a r g e i s t e s t e d . p r i m a ry t e c h n i c a l p a r a m e t e r s a r e d e f i n e d t h a t t h e y p r o v i d e r e f e r e n c e d i n f o r m a t i o n f o r p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n 东北大学硕士学位论文 ab s t r a c t a s a r e s u l t o f o u r e x p e r i m e n t s , w e c o n c l u d e d t h a t t h e t e c h n i q u e w e a p p l i e d i s i n e f f e c t . t h e q u a l i t y o f e f fl u e n t i s s o g o o d t h a t t h e s a f e t y o f w a t e r r e s o u r c e u n d e r g r o u n d c a n b e g u a r a n t e e d . t h e p r o c e s s e x p e n s e i s l o w . t h e t e c h n i q u e i s p r o v e d t o b e a n e x c e l l e n t w a s t e wa t e r r e u s e me t h o d . k e y w o r d s : mu n i c i p a lr e u s e , g r o u n d w a t e r r e c h a r g e , a d v a n c e d s b r p r o c e s s , c h e m i c a l c o a g u l a t i o n , a c t i v a t e d c a r b o n a b s o r p t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取 得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或 撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学 位 论 文 作 者 签 名 : 勒t 日期: ,4v 5 - n 5 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学 位论文的规定 复印件和磁盘 即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师同意网_.丘 交流， 请在下 方签名; 否则视为不同意。 ) 学 位 论 文 作 者 签 名 :勒;g 签字日 期: z o o s , i . s 导师签名 签字日期 : 汤万资 : 乒 1 - . r . 夕 1 东北大学硕士学位论文 第一章 绪论 第一章绪论 1 . 1 污水资源化的意义与途径 水不仅可以供给人们生活使用，还支持着工农业生产和交通运输。在人类社 会不断向前迈进的同时，人们对水的需求也在迅猛增长;与此同时，大量废水也 被源源不断地排出。虽然地球上水的总量很大，但可被人类开发和利用的淡水资 源却不充裕。人类已经意识到，水资源不足将严重影响经济的发展，特别是在一 些国家和地区， 早已出现了缺水的危机。 因此， 在合理利用和保护水资源的同时， 人类不得不思考如何将废水回用， 使其得以资源化， 以缓解水资源短缺的压力。 . 我国被联合国列为1 3 个典型贫水国之一， 人均水资源占有量只相当于世界平 均水平的1 / 4 t ) ， 尤其北方地区更是干旱少雨， 水资 源短缺的矛盾尤为突出。 近 些年来，随着社会的发展，生产、生活废水的排出 使有限的水资源又遭受到水质 恶化和生态失衡等威胁。因此，利用废水更成为了我国环境科学工作者所面临的 艰巨任务之一。 我国每年约排放4 1 4 亿矿 废水12 1 ，让 废水白白 流失， 既浪费了资源， 又污染 了 环境。 如果将其中可以再利用的部分回收、开发， 使其资源化， 不但可以 缓解 水资源短缺的供需矛盾，还将在环境与经济两方面均取得显著成效。因为在水的 各种用途中，对水质的要求不同，许多在生活上不与人体直接接触的水，以 及在 生产中不作为食品原料的水都可以采用经过处理的污水。 污水按其处理后的水质不同， 可以回用于多种途径， 在工业上可用于冷却水、 锅炉补给水与工艺用水:在农业上可用来灌溉农田;还可作为市政用水来绿化、 娱乐、消防，或补给景观水， 甚至经深度处理后作为饮用水源。这样，就可以尽 量减少优质天然水资源的需求量，既缓解了水资源匾乏的压力，又保护了 人类赖 以生存的生态环境。 1 . 2 污水资源化的现状 1 . 2 . 1 国际现状 东北大学硕士学位论文 第一章 绪论 第一章绪论 1 . 1 污水资源化的意义与途径 水不仅可以供给人们生活使用，还支持着工农业生产和交通运输。在人类社 会不断向前迈进的同时，人们对水的需求也在迅猛增长;与此同时，大量废水也 被源源不断地排出。虽然地球上水的总量很大，但可被人类开发和利用的淡水资 源却不充裕。人类已经意识到，水资源不足将严重影响经济的发展，特别是在一 些国家和地区， 早已出现了缺水的危机。 因此， 在合理利用和保护水资源的同时， 人类不得不思考如何将废水回用， 使其得以资源化， 以缓解水资源短缺的压力。 . 我国被联合国列为1 3 个典型贫水国之一， 人均水资源占有量只相当于世界平 均水平的1 / 4 t ) ， 尤其北方地区更是干旱少雨， 水资 源短缺的矛盾尤为突出。 近 些年来，随着社会的发展，生产、生活废水的排出 使有限的水资源又遭受到水质 恶化和生态失衡等威胁。因此，利用废水更成为了我国环境科学工作者所面临的 艰巨任务之一。 我国每年约排放4 1 4 亿矿 废水12 1 ，让 废水白白 流失， 既浪费了资源， 又污染 了 环境。 如果将其中可以再利用的部分回收、开发， 使其资源化， 不但可以 缓解 水资源短缺的供需矛盾，还将在环境与经济两方面均取得显著成效。因为在水的 各种用途中，对水质的要求不同，许多在生活上不与人体直接接触的水，以 及在 生产中不作为食品原料的水都可以采用经过处理的污水。 污水按其处理后的水质不同， 可以回用于多种途径， 在工业上可用于冷却水、 锅炉补给水与工艺用水:在农业上可用来灌溉农田;还可作为市政用水来绿化、 娱乐、消防，或补给景观水， 甚至经深度处理后作为饮用水源。这样，就可以尽 量减少优质天然水资源的需求量，既缓解了水资源匾乏的压力，又保护了 人类赖 以生存的生态环境。 1 . 2 污水资源化的现状 1 . 2 . 1 国际现状 东北大学硕士学位论文 第一章 绪论 水资源不足是全球共同面临的危机，面对这个严重的威胁，世界各国的环境 工作者正夜以继日 地奋斗，寻找解决这个矛盾的方法。许多国家的科学家己经取 得了可喜的成果。 以色列在污水净化和回收利用方面始终处于世界领先地位。早在六十年代便 将回用所有的污水列为一项国家政策。目 前己建成2 0 0多个规模大小不等的污水 回用工程，全国共建有 1 2 7 座污水库，4 座为地下蓄水库，并做到再生水与其他 水源水联合调控使用a 日 本也早在六十年代就靠污水回用支撑了 经济的复苏，在各大城市创建并保 留使用至今的 “ 工业用水道”纵穿全市，形成了和自来水管道并存的又一条城市 动脉2 。 美国也是较早回用污水的国家之一，仅加利福尼亚州其废水再生与回用工程 在 1 9 7 5 年就有3 7 9 项，1 9 8 7 年则达到8 5 4 项，回用废水量为9 0 万矿 d 。 在八 十年代初约4 0 %美国人口 所饮用的水己 经在工业和生活方面使用过一次以 上31 南非自 七十年代始即有占城市污水处理厂废水总量 3 1 %的废水经过再生后 回用3 1 以上实例表明，污水的再生与回用，己发展成为第二水源，不同程度地缓解 了水资源危机。目 前，许多国家已开展了这方面的合作，使得污水回用向更加广 泛的领域发展，并且促进了污水资源化在全球范围内的研究与应用。 1 .2 .2 国内现状 在我国，污水回用的巨大潜力更值得挖掘，因为污水回用既经济又有效，比 较符合我国的国情。 只是我国的污水回用事业起步较晚， 从“ 六五” 期间才开始。 科研人员也在辛勤工作，刻苦钻研，积极探讨国外的丰富经验， 相继建成了规模 不等、回用目的不同的回用水设施。 大连春柳污水处理厂污水回用工程是我国第一个城市污水回用示范工程，其 回用水己 成功应用于煤气厂和焦化厂冷却用水、印染厂工艺用水等方面， 取得了 显著的社会效益和经济效益l2 青岛市海泊河污水处理厂利用污水二级处理出水，进行深度处理后，用于厂 区清扫和绿化，并计划应用于附近的热电厂、港务局、农场以及其他一些工业企 业i l 一 z- 东北大学硕士学位论文 第一章 绪论 水资源不足是全球共同面临的危机，面对这个严重的威胁，世界各国的环境 工作者正夜以继日 地奋斗，寻找解决这个矛盾的方法。许多国家的科学家己经取 得了可喜的成果。 以色列在污水净化和回收利用方面始终处于世界领先地位。早在六十年代便 将回用所有的污水列为一项国家政策。目 前己建成2 0 0多个规模大小不等的污水 回用工程，全国共建有 1 2 7 座污水库，4 座为地下蓄水库，并做到再生水与其他 水源水联合调控使用a 日 本也早在六十年代就靠污水回用支撑了 经济的复苏，在各大城市创建并保 留使用至今的 “ 工业用水道”纵穿全市，形成了和自来水管道并存的又一条城市 动脉2 。 美国也是较早回用污水的国家之一，仅加利福尼亚州其废水再生与回用工程 在 1 9 7 5 年就有3 7 9 项，1 9 8 7 年则达到8 5 4 项，回用废水量为9 0 万矿 d 。 在八 十年代初约4 0 %美国人口 所饮用的水己 经在工业和生活方面使用过一次以 上31 南非自 七十年代始即有占城市污水处理厂废水总量 3 1 %的废水经过再生后 回用3 1 以上实例表明，污水的再生与回用，己发展成为第二水源，不同程度地缓解 了水资源危机。目 前，许多国家已开展了这方面的合作，使得污水回用向更加广 泛的领域发展，并且促进了污水资源化在全球范围内的研究与应用。 1 .2 .2 国内现状 在我国，污水回用的巨大潜力更值得挖掘，因为污水回用既经济又有效，比 较符合我国的国情。 只是我国的污水回用事业起步较晚， 从“ 六五” 期间才开始。 科研人员也在辛勤工作，刻苦钻研，积极探讨国外的丰富经验， 相继建成了规模 不等、回用目的不同的回用水设施。 大连春柳污水处理厂污水回用工程是我国第一个城市污水回用示范工程，其 回用水己 成功应用于煤气厂和焦化厂冷却用水、印染厂工艺用水等方面， 取得了 显著的社会效益和经济效益l2 青岛市海泊河污水处理厂利用污水二级处理出水，进行深度处理后，用于厂 区清扫和绿化，并计划应用于附近的热电厂、港务局、农场以及其他一些工业企 业i l 一 z- 月 b k * %a f * li i$ j,一 一 一 一一一一一一 一 - 一一 -t, - 主0 ig 北京于九十年代建立了 全国最大的高碑店污水处理厂，设计规模一期 5 0万 耐 d , 期1 0 。 万砰 d ， 并己 建立了 一座处理规模为1 万m a d 的中水回用系统， 主要用于厂区污泥脱水车间的冲洗滤布、检修、喷洒、浇灌绿地、洗车等杂用。 现在正在着手3 0 万 am d 的回 用工程，用于护城河景观用水和环线绿化等圈 。 污水回用受到了我国政府主管部门的高度重视，一些相关的政策和机制已 经 出台，这无疑也将大力促进我国污水回用事业的发展。 1 . 3 城市污水深度处理及地下回灌技术 1 .3 . 1 污水处理基本方法 污水的水质和回用目的确定以后，可以 选择不同的处理方法，使污水达到不 同的处理程度。污水的处理方法很多，可以归纳为以下几种: 物理法:利用物理作用像沉淀、 气浮、过滤、离心分离、 超滤、 反渗透等方 法来分离污水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变其化学性质。 化学法:利用化学反应的作用来处理污水中的溶解性污染物或胶体物质。比 如:中和、氧化还原、混凝、电解、萃取、吸附、离子交换、电 渗析等方法。 生物法: 主要利用微生物的作用， 使污水中 呈溶解和胶体状态的有机污染物 转化为无公害的物质。 常用的有活性污泥法、 生物膜法、 生物氧化塘、 污水灌溉、 土地处理系统等。 每种污水处理方法都有各自 的特点和适用条件，在实际应用中，单纯使用某 一种处理方法通常难以使污水中的全部污染物都被除去。为了 达到预期效果，往 往是几种方法配合使用而构成一个较大的系统。 这些系统还可以 分为以下几种: 一级处理:去除污水中较大的悬浮物质。一级处理主要使用物理法，一般污 水经一级处理后仍达不到排放或回用要求，须进行二级处理。 二级处理:去除污水中溶解的和呈胶体状态的有机物质。二级处理通常使用 生物法，所以也被称作生物化学处理。经二级处理后的污水基本上可以达到排放 要求，也可以满足部分用途的回用需求。 三级处理: 也叫深度处理， 可进一步去除污水中的营养物质 ( 氮和磷) 、 生物 难降解的有机物质和溶解盐类。经深度处理后的污水水质较好.可直接回用于工 业 。 月 b k * %a f * li i$ j,一 一 一 一一一一一一 一 - 一一 -t, - 主0 ig 北京于九十年代建立了 全国最大的高碑店污水处理厂，设计规模一期 5 0万 耐 d , 期1 0 。 万砰 d ， 并己 建立了 一座处理规模为1 万m a d 的中水回用系统， 主要用于厂区污泥脱水车间的冲洗滤布、检修、喷洒、浇灌绿地、洗车等杂用。 现在正在着手3 0 万 am d 的回 用工程，用于护城河景观用水和环线绿化等圈 。 污水回用受到了我国政府主管部门的高度重视，一些相关的政策和机制已 经 出台，这无疑也将大力促进我国污水回用事业的发展。 1 . 3 城市污水深度处理及地下回灌技术 1 .3 . 1 污水处理基本方法 污水的水质和回用目的确定以后，可以 选择不同的处理方法，使污水达到不 同的处理程度。污水的处理方法很多，可以归纳为以下几种: 物理法:利用物理作用像沉淀、 气浮、过滤、离心分离、 超滤、 反渗透等方 法来分离污水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变其化学性质。 化学法:利用化学反应的作用来处理污水中的溶解性污染物或胶体物质。比 如:中和、氧化还原、混凝、电解、萃取、吸附、离子交换、电 渗析等方法。 生物法: 主要利用微生物的作用， 使污水中 呈溶解和胶体状态的有机污染物 转化为无公害的物质。 常用的有活性污泥法、 生物膜法、 生物氧化塘、 污水灌溉、 土地处理系统等。 每种污水处理方法都有各自 的特点和适用条件，在实际应用中，单纯使用某 一种处理方法通常难以使污水中的全部污染物都被除去。为了 达到预期效果，往 往是几种方法配合使用而构成一个较大的系统。 这些系统还可以 分为以下几种: 一级处理:去除污水中较大的悬浮物质。一级处理主要使用物理法，一般污 水经一级处理后仍达不到排放或回用要求，须进行二级处理。 二级处理:去除污水中溶解的和呈胶体状态的有机物质。二级处理通常使用 生物法，所以也被称作生物化学处理。经二级处理后的污水基本上可以达到排放 要求，也可以满足部分用途的回用需求。 三级处理: 也叫深度处理， 可进一步去除污水中的营养物质 ( 氮和磷) 、 生物 难降解的有机物质和溶解盐类。经深度处理后的污水水质较好.可直接回用于工 业 。 二竺进竺兰进全乞一一一一一一一一 _第 一 章绪 论 1 .3 .2 污水的深度处理 如前所述，深度处理即三级处理，是进一步去除常规二级处理所不能完全去 除的污水中杂质的净化过程。有一些污染物质，如营养型无机盐氮磷、胶体、细 菌、病毒、微量有机物、重金属以及影响回用的溶解性矿物质是二级处理不能完 全去除的。因而需要选择一些单元技术进一步对二级出水进行后续处理。为了满 足回用的水质要求，或者为了满足排放标准中某些指标 ( 如对磷)的要求，深度 处理提到了议程，它已是污水处理整套技术的重要组成部分。 城市污水深度处理的基本单元技术有: 混凝( 化学除磷) 、 沉淀( 澄清、 气浮) 、 过滤、消毒。对水质要求更高时还可以采用活性炭吸附、反渗透、除氨、离子交 换、 折点加氯、电渗析、臭氧氧化等， 或者使用一种或几种的组合。 城市污水回用设计规范 给出了深度处理单元技术的处理效率和目 标水质， 如表1 . 1 、表1 . 2 t a b l e 表1 . 1二级出水进行混凝沉淀、过滤的处理效率与目 标水质 1 . 1 t r e a t m e n t e f f i c i e n c y a n d o b j e c t i v e w a t e r q u a l i t y o f s e c o n d a r y e f f l u e n t t o c o a g u l a t i o n , f i l t r a t i o n 项 目 浊度/ 度 s s / m g l ， b o d , / m r. l - c o d . / m g. l 总氮/ . g l ， 总 磷 / 。 9 l 铁 / 1 :7 l 棍凝沉淀 5 0 - 6 0 4 0 - 6 0 3 0 - 5 0 2 5 - 3 5 5 - 1 5 4 0 - 6 0 4 0- 6 0 处理效率 /% 过 滤 目标水质 综 合 3 0 5 0 4 0 - 6 0 2 5 - 5 0 1 5 - 2 5 5 - 1 5 3 0 - 4 0 4 0 - 6 0 7 0 - 8 0 7 0 - 8 0 6 0 7 0 3 5 - 4 5 1 0 - 2 0 6 0 - 8 0 6 0 - 8 0 3 - - 5 5 - 1 0 5 - 1 0 4 0 - 7 5 表1 . 2其他单元过程的去除效率/ % t a b l e 1 . 2 t h e r e m o v a l e f f i c i e n c y o f o t h e r u n i t s / % 项目活性炭吸附脱氮离子交换 2 5 5 0 2 5 - 5 0 35 0 35 0 折点加舰 一二湘二一 b o d , c o d , s s n h , -n 总磷 色度 浊度 4 06 0 4 0 6 0 6 0 - 7 0 3 0 - 4 0 8 09 0 7 0 - 8 0 7 0- 80 2 0 - 3 0 39 0 奥氧氧化 2 0 - - - 3 0 ) 5 0 反渗透 35 0 ) 5 0 ) 5 0 35 0 5 0 35 0 ) 5 0 37 0 第一章 绪论 东北大学硕士学位论文 1 .3 .3 城市污水地下回灌技术 对于某一种污水来说，采用哪些处理方法，什么样的流程和工艺，要根据污 水的水质、水量、回收价值、排放标准、处理方法的特点以及经济条件等，通过 调查、分析、试验研究，并做出技术经济比较后才能确定。 城市生活污水是居民日 常活动所产生的废水， 主要是生活废料和人的排泄物。 生活污水的水质稳定，只有0 . 1 %的 污染物质(2 1 ，而且和城市的 供水量几乎相等， 并且就近可得，易于收集，是经济可靠的第二水源。生活污水的再生处理成本比 较低廉，处理技术成熟，己 形成了一套行之有效的处理流程。图1 是城市生活污 水的一般流程。 进水 初次 沉淀他 一因 一 二 次 沉 淀 他 出水 污泥 污泥 图l . 工城市污水处理的一般流程 f i g . 1 . 1 c o m m o n f l o w c h a r t o f m u n i c i p a l s e w a g e t r e a t m e n t 城市生活污水经过处理后可用于地下回灌，地下回灌将经过深度处理的污水 再通过土壤层层过滤，流入底层与那里的地下水汇合。当污水穿过土壤基质时， 可以靠渗透、吸附、离子交换、析出、微生物作用和植物吸收得到处理。 城市污水地下回灌的好处极大。它可以补充地下水资源，进而增加地下水资 源的储备:还能够减少或阻止甚至逆转地下水位下降和地面沉陷;回灌后还能在 地下形成水力屏障，阻止海水入侵、污染地下淡水。通过地下回灌储存回用污水 不存在蒸发损失和被污染问题，因此，地下回灌是扩大污水回用最有益的方式之 地下回灌主要采用两种方式， 既漫灌和深井注入。 漫灌是最古老、 最简单的， 但又是使用最多的回灌方式，在渗滤过程中，污水经土壤的物理、化学、生物作 用，水质可以大大提高。深并注入这种方法更适于海滨地区防止盐水入侵地下淡 水，由于是直接由深井注入含水层，因此，含水层一旦受到污染，将很难恢复。 地下回灌的水质应符合以下3 个条件: 东北大学 硕士学位论文第一幸 绪论 ( 1 )回灌水的水质应优于地下水的水质，达到饮用水的水质标准。 ( 2 )回灌后不会引 起区域地下水的水质变坏或污染。 ( 3 )回灌水不应含有能使井管或滤水管腐蚀的特殊离子或气体。 目 前各国都没有制定关于回灌水质的统一标准。我国根据美国、德国的有关 法规和建议对回灌水水质提出了以下建议并在试验研究中加以遵循，见 表1 . 3 u : 表1 . 3再生水人工地下回灌水质控制标准 t a b l e 1 . 5 t h e c o n t r o l s t a n d a r d o f w a t e r q u a l i t y o f g r o u n d w a t e r r e c h a r g e d o c / m g. la o x / m g l氨氮/ m g l n o , - n / m g. l 美国、以色列、荷兰的地下回灌技术居于世界领先地位，一些其他国家正在 发展自己的地下回灌技术，我国的人工回灌技术也正处于试验阶段， 相信在未来 几年内，随着人们环保意识的进一步增强，相关法规制度的出台，一定会使地下 回灌技术得以使用和发展。 1 . 4 本研究的主要内 容 本研究的主要内容是城市污水的深度处理和地下回灌。在综合考虑了 城市污 水的水质、水量、处理方法以及经济条件等因素以后， 试验采用s b r 生化处理出 水先进行化学混凝、 砂柱过滤、活性炭吸附和消毒等深度处理，污水的主要质量 指标均符合地下回灌的要求，再使用模拟土壤柱考查了回灌对污水的处理效果， 此工艺的流程图见图 1 . 2 : 图1 . 2城市污水处理流程图 f i g . 1 . 2 f l o w c h a r t o f m u n i c i p a l s e w a g e t r e a t m e n t 东北大学 硕士学位论文第一幸 绪论 ( 1 )回灌水的水质应优于地下水的水质，达到饮用水的水质标准。 ( 2 )回灌后不会引 起区域地下水的水质变坏或污染。 ( 3 )回灌水不应含有能使井管或滤水管腐蚀的特殊离子或气体。 目 前各国都没有制定关于回灌水质的统一标准。我国根据美国、德国的有关 法规和建议对回灌水水质提出了以下建议并在试验研究中加以遵循，见 表1 . 3 u : 表1 . 3再生水人工地下回灌水质控制标准 t a b l e 1 . 5 t h e c o n t r o l s t a n d a r d o f w a t e r q u a l i t y o f g r o u n d w a t e r r e c h a r g e d o c / m g. la o x / m g l氨氮/ m g l n o , - n / m g. l 美国、以色列、荷兰的地下回灌技术居于世界领先地位，一些其他国家正在 发展自己的地下回灌技术，我国的人工回灌技术也正处于试验阶段， 相信在未来 几年内，随着人们环保意识的进一步增强，相关法规制度的出台，一定会使地下 回灌技术得以使用和发展。 1 . 4 本研究的主要内 容 本研究的主要内容是城市污水的深度处理和地下回灌。在综合考虑了 城市污 水的水质、水量、处理方法以及经济条件等因素以后， 试验采用s b r 生化处理出 水先进行化学混凝、 砂柱过滤、活性炭吸附和消毒等深度处理，污水的主要质量 指标均符合地下回灌的要求，再使用模拟土壤柱考查了回灌对污水的处理效果， 此工艺的流程图见图 1 . 2 : 图1 . 2城市污水处理流程图 f i g . 1 . 2 f l o w c h a r t o f m u n i c i p a l s e w a g e t r e a t m e n t 东 r 大学硕士学位论文第一章 绪 论 本研究通过试验检验了此工艺的可行性，并确定了主要技术参数，为实际应 用提供了参考数据，对今后城市污水的深度处理及地下回灌技术在我国深入发展 具有重要的理论和实践意义。 东北大学硕士学位论文第 二章 城市污水的s b r处理 第二章 城市污水的s b r处理 城市生活污水的水质比较稳定，但浑浊、深色且具有恶臭，呈微碱性，一般 不含有毒物质。生活污水的典型组成见表2 . 1 14 1 : 表21生活污水的典型组成 t a b l e 2 . 1 g e n e r a l c o m p o s i t i o n o f m u n i c i p a l s e w a g e 浓度. 只 l )m m40 有机的 肠65 可沉固体 不可沉固体 溶解固体 总固体 氮 磷 : 。 总的 1 4 0 9 5 : 。 卿655筋 21038020 25210275淤5 以氨计 根据城市生活污水的组成，应首先采用格栅堵截较大的固体，避免其填塞后 续的处理设备。经过格栅的污水还应采用初次沉淀进行预处理，以去除可沉降的 悬浮固体。由表 2 . 1 可以看出，经过初次沉淀的污水中仍会含有大量的有机物和 氮、 磷， 而这些污染物却是在污水中生存的微生物群落所吸取的营养物质。 因此， 我们利用这些微生物来降解污水中的污染物，这就是污水的生物化学处理。在诸 多的生化技术处理工艺中，本论文选择了s b r处理系统。 2 . 1 s b r工艺的基本流程 s b r是 英文s e q u e n c i n g b a t c h r e a c t o r 的 缩写， 即 序 批式间 歇反 应器， 又称为 序批式间歇活性污泥法。与 传统的活性污泥法相比，s b r处理工艺具有更多的优 占 . ( 1 ) 不需要二次沉淀池和污泥回流设备， 占地面积小， 投资及运行费用低; ( 2 ) 污泥指数值较低，污泥易于沉淀，不易产生污泥膨胀现象; ( 3 ) 出水水质好，降解基质速率高。 ( 4 ) 脱氮除磷的效果好，国外运行数据表明，总氮和总磷的去除率可分别 达到 9 0 %和 9 5 - l . 东北大学硕士学位论文第 二章 城市污水的s b r处理 第二章 城市污水的s b r处理 城市生活污水的水质比较稳定，但浑浊、深色且具有恶臭，呈微碱性，一般 不含有毒物质。生活污水的典型组成见表2 . 1 14 1 : 表21生活污水的典型组成 t a b l e 2 . 1 g e n e r a l c o m p o s i t i o n o f m u n i c i p a l s e w a g e 浓度. 只 l )m m40 有机的 肠65 可沉固体 不可沉固体 溶解固体 总固体 氮 磷 : 。 总的 1 4 0 9 5 : 。 卿655筋 21038020 25210275淤5 以氨计 根据城市生活污水的组成，应首先采用格栅堵截较大的固体，避免其填塞后 续的处理设备。经过格栅的污水还应采用初次沉淀进行预处理，以去除可沉降的 悬浮固体。由表 2 . 1 可以看出，经过初次沉淀的污水中仍会含有大量的有机物和 氮、 磷， 而这些污染物却是在污水中生存的微生物群落所吸取的营养物质。 因此， 我们利用这些微生物来降解污水中的污染物，这就是污水的生物化学处理。在诸 多的生化技术处理工艺中，本论文选择了s b r处理系统。 2 . 1 s b r工艺的基本流程 s b r是 英文s e q u e n c i n g b a t c h r e a c t o r 的 缩写， 即 序 批式间 歇反 应器， 又称为 序批式间歇活性污泥法。与 传统的活性污泥法相比，s b r处理工艺具有更多的优 占 . ( 1 ) 不需要二次沉淀池和污泥回流设备， 占地面积小， 投资及运行费用低; ( 2 ) 污泥指数值较低，污泥易于沉淀，不易产生污泥膨胀现象; ( 3 ) 出水水质好，降解基质速率高。 ( 4 ) 脱氮除磷的效果好，国外运行数据表明，总氮和总磷的去除率可分别 达到 9 0 %和 9 5 - l . 东 北大学硕士学位论文第 二章 城市污水的s b r 处理 本研究所采用的s b r处理系统是由五个间歇反应阶段组成， 即: ( d进水期: c 2 ) 反应期: c 3 ) 沉淀期; ( 4 ) 排水期; ( 5 ) 闲置期。 每五个操作阶段构成了 一 个周期。图2 . 1 是s b r处理系统运行的一个完整周期。 操作步骤 进水 进水期 反应期 间歇.气 排水期 闲里期 图2 . 1 s b r 处理系统一个周期的操作 f i g . 2 . 1 o n e p e r i o d i c o p e r a t i o n o f s b r p r o c e s s s y s t e m 在运行周期的第一个阶段，原污水投加到存有上个周期留下的污泥的反应池 中，投加完成以后，污水在间歇曝气的状态下接受生化处理，转入沉淀期后，形 成的絮体通过重力作用沉降从水中分离出来，水得到净化并被排出，为了防止污 泥膨胀可再排出少量污泥。这样就完成了一个周期的反应。 在实际运行中，可根据污水的流量设置两个或两个以上的反应池，按顺序交 替操作，这样可以 使污水不间断地得到处理。 每个操作周期中，各阶段的时间安 排也可根据需要进行相应的调整。s b r处理在空间和时间上都是非常灵活的。 东北大学硕士学位论文 第二章城市污水的s b r 处理 2 2s b r 处理城市污水的试验 2 2 1 试验装置 试验采用的s b r 反应器是实验室规模的，由沈阳市环境科学研究院自行设计 的一套带有自动控制系统的污水处理装置。见图2 2 。 图2 2 试验装簧图 f i g 2 2t e s t e rp i e t u r e 图中从左至右依次为：贮水池( 初次沉淀池) 、s b r 反应器和曝气系统 本装置的设计日处理量为8 0 l ，贮水池的容积为1 0 0 l ，s b r 反应池的有效容 积为6 0 l 。贮水池上端设有调节阀，控制进入反应池的水量；反应池的底部设有 曝气管，进行布气；空压机进行曝气曝气量由空气流量计控制。 2 2 2 试验分析项目及方法 试验中的分析项目及分析方法见表2 2 【6 】： 表2 2 分析项目及方法 t a b l e2 2a n a l y t i c a li t e m sa n da n a l y t i c a lm e t h o d s 分析项目分析方法 p h s 一2 c 型糟密酸度计 重铬酸钾法、酸性高锰酸钾法 五日生化培养法 重量 击 凯式定氨 纳氏试剂比色法 酚二磺酸比色法 钼蓝比色法 溶解氧测定仪 重量法州咖豁h忖忻h心 东 北大学 硕士学位论文第 二章 城市污水的s b r 处理 2 .2 .3 试验原水 试验所用污水取自沈阳市区排向浑河沈阳段的罗士圈污水排放口，罗士圈的 污水来自 于沈阳市和平区砂山地区的生活污水和部分生产废水。表2 . 3 列出了污 水的水质。 表2 ， 3原水水质 t a b l e 2 . 3 r a w s e w a g e q u a l i t i e s p h c o 。 二 / s l b o d , / m g l ， t - n / m g l n h , - n / m g l t - p / m g l 6 . 5 - 7 . 5 2 0 3 - 4 2 8 1 0 8 - 2 3 0 3 5 . 8 - 5 7 . 3 1 7 . 1 - 5 0 . 5 1 . 8 2 4 . 8 5 该 污 水的 生物 学 特 性为创皿 鱼 荷 史 性z s s 氮 食黛 较高， 原水 切纵在 _3 0 0 m g *l - 左右，氨氮含量平均为3 5 m g -l - ， 左右，总 磷含量平均为3 m g - l - ， 左右， 悬浮物含 量则较低， 平均为8 0 m g - l 左右。 2 . 2 . 4 s b r运行方案的确定 设计本试验装置的运行周期为6 小时，每周期的进水量为2 0 l 。由于试验所 用的污水中污染物浓度不高， 毒性不大， 设计充水量小， 而且在进水期前有沉淀、 排水和闲置过程，污水中的溶解氧己 近于 0 ，因而， 采用先厌氧搅拌再曝气的方 式来处理污水。 根据反应器中的水量， 拟定静置沉淀时间为1 小时， 闲置期为。 . 5 小时。为了确定厌氧搅拌和曝气阶段的时间，采用两种工况进行对比来考查最佳 处理效果。两种工况的运