环境化学(城市工业污水深度处理及回用技术).doc

城市工业污水深度处理及回用技术摘要：通过对现有各种污水回用深度处理工艺进行归纳整理，概要介绍了城市污水回用深度处理技术与工艺，重点阐述了膜分离技术与污水深度处理工艺的集成与组合在污水回用中的应用，指出了污水回用工艺的优化组合与集成对缓解淡水资源短缺、实施水资源的可持续利用具有深远的战略意义。关键词：城市 工业污水 回用 污水深度处理技术及工艺由于现代科学技术突飞猛进、经济快速发展和人口剧增,对水的需求量越来越大,造成世界范围内水资源短缺;同时随着工业与城市规模的发展,大量工业和生活废水肆意排入水体,造成水体污染,水质恶化。水污染加剧了水资源的短缺,威胁着人类的生存与发展,成为全球共同面对与关心的问题。经过对城市水资源现状的调查分析和供需水量预测,水资源紧缺已成为城市经济和社会发展的重要制约因素,将严重影响城市经济的可持续发展。根据目前城市的实际情况及其水资源存在的主要问题,在解决其水资源的具体对策上,污水处理和回用是解决水资源缺乏最有效的措施1 污水深度处理技术与工艺所谓污水深度处理有别于污水三级处理。三级处理是在二级处理流程之后再增加处理设施来取得良好的水质而深度处理则不限于此采用二级处理新工艺取得更好的水质也是深度处理。目前污水深度处理工艺主要有：(1)以污水处理厂二级出水为原水，再经过以物理化学方法为主的深度净化处理最常用的深度处理T艺为混凝+沉淀+过滤和连续微滤(CMF)。(2)采用生化与膜分离结合的处理工艺将污水直接处理使其达到回用水质要求如MBR(膜生物反应器)。(3)活性炭吸附法。活性炭处理占地少易于自动控制，对水量、水质、水温变化适应性强，饱和炭可再生使用，是一种具有广阔应用前景的技术 但工艺的基建投资、运行费用及活性炭再生成本是今后研究重点。(4)臭氧氧化法。臭氧具有极强的氧化性，可与许多有机物或官能团发生反应，能有效地改善水质但运行费用较高推广尚有难度。污水深度处理工艺的确定是污水处理工程设计的关键处理工艺确定的是否得当不仅影响污水处理丁程的处理效果、出水水质，而且还影响工程的基建投资大小、运行是否可靠、运行费用的高低、管理操作的复杂程度、占地面积大小、工程人员指标多少等各个方面，因此，必须综合实际情况慎重地选择处理工艺，以便达到最佳效果1。2 以膜分离为主的工艺2.1膜分离技术回用水处理应用较广泛的膜技术有微滤(MF)、超滤(uF)、渗析、纳滤、反渗透、电渗析等。微孔过滤能够分离所有悬浮颗粒，超滤可有效地去除污水中颗粒物及大分子物质。膜分离技术是一种新型的高效分离技术。研究表明，将超滤膜技术用于城市污水的深度处理，可以完全脱除中水的细菌和大肠杆菌，有效地清除水中的ss，并在一定程度上降低BOD 、CODcr、 总氮和总磷等污染物浓度，获得稳定优异的中水水质。纳滤、反渗透则对水中溶解性小分子物质较有效。纳滤对一价阳离子和分子量低于150的有机物去除率低，对二价和高价阳离子及分子量200的有机物质的选择性较强，可完全阻挡分子直径在1 nm以上的分子，可除去二级出水中23的盐度、45的硬度、超过90的溶解碳和三氯甲烷前体，出水接近安全饮用水标准。2.2 膜生物反应器技术(MBR)超滤或微滤与传统的活性污泥生化处理技术相结合而成的膜生物反应器(MBR)，以膜分离过程取代重力沉降过程，不论固体颗粒的沉降性能如何，均可完成固液分离过程，并且可以避免因生物体流失而造成的系统失效。它利用了膜分离的选择透过性与高效性，又利用了生物处理的有效性及彻底性，使有机物深度氧化，还同时可以硝化、反硝化脱氮。出水不含固体颗粒，能完全保留生物体，将水中的有机物质最大限度地去除。即使污水BOD5、CODcr的含量高达1万mgL，也可以达到很好的处理效果。当污水中BOD5、CODcr的含量为1 000 mgL以上时，出水BOD5、CODcr的含量仅为10 mgL,可以达到回用水标准。MBR技术具有众多优点：处理后的污水水质清澈，有机物含量极低，可直接回用；无需二沉池，所以装置占地面积小，总占地面积减小30 ；运行成本低，运行费用0608元t；操作简单，运行维护方便，可实现全自动控制，处理效果不受污泥性能影响。MBR是20世纪末发展起来的水处理高新技术，是一种新兴工艺，是国际上水环境领域研究的热点，近年来已被逐步应用于城市污水和工业废水的处理。美国于60年代末就将膜生物反应器用于废水处理，但直到1985年以后，人们才对这项技术引起重视。1989年日本已有十几家公司采用膜生物反应器工艺回用污水，进入90年代后，膜生物反应器工艺被广泛接受。目前，这项技术已在欧洲、北美及亚洲一些国家得到较快的发展，并已在水处理的许多领域得到应用。我国应用此项技术进行废水资源化的研究始于1993年，目前已在中水回用、石化企业污水回用和污水除磷脱氮的研究中取得了阶段性研究成果。2.3膜集成污水再生系统膜集成技术主要是将超滤、微滤和反渗透、纳滤相结合。采用超滤、微滤过程作为反渗透、纳滤的前处理工艺，可以大大提高反渗透、纳滤膜的工作。效率和使用寿命2。集成膜抗污染能力强，性能优越的超滤、微滤单元代替了复杂的传统处理工艺，而且出水品质远高于三级出水指标。不但可以完全去除污水中的细菌和悬浮物，对COD BOD 也有一定的去除效果h。在超滤、微滤之后使用的反渗透膜，其清洗周期由采用传统预处理工艺的34周增加到半年以上。膜集成污水再生工艺具有系统稳定、维护少、占地小、化学品用量少、流程简单和运行费用低等优点。与单独膜分离技术一样，如何有效地保护膜不受污染是膜集成的技术关键，有代表性的品种有增强中空纤维超滤膜(系列)、人造丝的改性聚乙烯微滤膜，以及聚丙烯微滤膜。世界主要膜制造商针对污水深度处理开发了具有良好抗污染性能的新一代反渗透复合膜，FR系列(FIMTECH)通过平滑无皱折的微观表面提高膜的耐污染性能，LFC系列(海德能)的抗污染机理是无电荷的中性膜表面。针对易污染环境设计的超滤、微滤设备运行工艺能够有效地控制膜的污染，保证膜性能的稳定和可恢复性。低压运行是目前所有污水处理膜过程的共同特征，在比较低的运行压力下在膜面上不易形成高密度的滤饼，易于清洗再生3。3 其它深度处理新工艺3.1 污水深度处理工艺(Living Maehine，LM)LM工艺是一种生态深度处理工艺。并在20世纪80年代末90年代初投入生产试验。处理出水水质稳定。该工艺是全新的生态技术深度处理工艺，在厌氧池加好氧池的基础上加入了改进的曝气氧化塘和高效湿地这两个深化处理单元，使出水水质达到生活杂用水的标准，可用来冲厕、洗车、浇灌绿地作物等。LM的基本工艺流程为：生物厌氧池一封闭好氧池一开放好氧池一澄清池一人工湿地一uV消毒一蓄水池(人工湖)一回用，或以接触氧化池和生态氧化槽代替封闭好氧池及开放好氧池。LM工艺利用强化的自然生态深度处理功能，剩余污泥少、运行费用低、管理方便，还具有景观审美功能。有关经济分析表明，要达到同样的水质标准，当处理水量在300 td以下时，LM与其他处理工艺相比更经济。3.2 生物活性快速滤池(ABRF)生物过滤是一种将常规过滤与生物膜氧化技术结合在一起的新型过滤工艺4。采用生物活性滤池代替常规滤池，不需要增加多少投资，只需对现有的常规过滤适当加以改进(如更换滤料、培养生物膜、改变预消毒方法和用不含氯水进行反冲洗等)即可达到去除水中悬浮颗粒和微量有机物的双重目的。生物活性滤池的处理过程包含了物理化学、生物化学和水力学等诸多过程。这种处理技术是利用生物滤料巨大的比表面积和大量微孑L的吸附截污作用，以及滤料表面形成的一层生物膜的生物降解作用来完成去除污染物的功能5。4 城市工业污水回用规划4.1回用方式污水回用的方式大致可分为两种,即分散回用和相对集中回用。分散回用是指在单个或某几个建筑物(如宾馆、综合楼、工厂等)中设置中水系统,将自身排出的污水经处理后再回用。相对集中回用是指以全市为区域,利用城市污水处理厂处理后的出水,再作适当深度处理,送入城市中水管网,分配到各个用户。分散回用最大的优点是可根据不同的回用对象,不同的水质要求,确定灵活的处理工艺,节约费用;另外,就地回用可以大大节约输水管线。而集中回用,主要是可提高规模效益,便于宏观管理。目前,国内一些试用过中水的城市基本上是以单个建筑物设置中水回用系统为主。采取两种方法相结合的方式,中水系统从服务范围可分为以下三类:(1)建筑中水系统,是在大型建筑物或建筑群中建立的中水系统。建筑中水系统多收集杂排水,处理站一般设在裙房或地下室,中水作为冲厕、洗车、道路保洁、绿化等使用。(2)区域中水系统,是在建筑小区或院校、机关大院内建立的中水系统。小区中水可采用多种原水类型(就近污水处理厂出水、工业相对洁净排水、小区内杂排水、生活污水、雨水等)。 (3)城市中水系统,我国称污水回用系统,是在整个城市规划区内建立的污水回用系统。城市污水回用系统以生活污水为原水,经过污水处理,再进行深度处理,回用于城市工业冷却、城市河湖补水和城市清洁道路绿化等用水。以上三种类型,第一种和第二种即为分散回用方式,第三种属于相对集中回用方式。4.2分散回用规划单独循环方式是指在单体建筑物中建立污水处理和回用设施,将单体建筑物产生的一部分污水处理后作为中水进行循环利用。这种方式不需要在建筑物外建立污水管道,容易实施,但其处理费用较高。如在小区内、工厂内等,均可以采取这种回用方式。随着经济的不断发展,城市面积的不断扩大,小区或工厂污水排放也随之增加,利用大型污水管道截流至城市污水处理厂集中处理的要求也越来越高。而建立大型污水管道截流工程投资大、工期长。现有的市政管网大部分还远远没有达到这种截流要求。因此,现有的住宅生活小区或工厂自建生活污水站,处理生活污水达标后,排放至市政管网或回用是解决现有污水排放和污水资源回收最行之有效的手段。5 结束语我国现有的许多处理厂的陈旧工艺设备已不能满足不断提高的水质标准及回用水要求，在原有处理设施上进行改造使其具有更优的处理效果是一种行之有效的方法。但统计的水处理方法已无法满足以再生回用为目的的污水深度处理要求，必须依靠与膜技术的组合与集成来实现。需要针对不同用水途径，以城市污水或工业污水的二级处理出水为水源，以高效除磷脱氮、膜生物反应器、微滤膜、反渗透、化学絮凝、沉淀过滤、生物过滤、电聚浮等单元技术为核心，通过不同的组合方式，将现有的成熟技术最大程度地整合，研究开发分别或者同时满足生活杂用、市政杂用、园林绿化、生态景观、工业冷却等水质要求的城市污水再