回用污水

 

 污水回用既可以有效地節約和利用有限的和寶貴的淡水資源，又可以減少污水或廢水的排放量，減輕水環(huán)境的污染，還可以緩解城市排水管道的超負荷現象，具有明顯的社會(huì )效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。將廢水或污水經(jīng)二級處理和深度處理后回用于生產(chǎn)系統或生活雜用被稱(chēng)為污水回用。污水回用的范圍很廣，從工業(yè)上的重復利用水體的補給水和生活用水。

 

1簡(jiǎn)介

污水處理技術(shù)盡管很多，但其基本原理主要包括分離、轉化和利用。[1] 分離是指采用各種技術(shù)方法，把污水中的懸浮物或膠體微粒分離出來(lái)，從而使污水得到凈化，或者使污水中污染物減少至最低限度。轉化是指對已經(jīng)溶解在水中、無(wú)法“取”出來(lái)或者不需要“取”出來(lái)的污染物，[2] 采用生物化學(xué)、化學(xué)或電化學(xué)的方法，使水中溶解的污染物轉化成無(wú)害的物質(zhì)，或者轉化成容易分離的物質(zhì)。總之，污水處理應使水中污染物朝有利于治理的方向發(fā)展。

2作用

污水處理后可應用于農業(yè)、工業(yè)、建筑、地下水回灌、景觀(guān)、娛樂(lè )、河流生態(tài)維持等方面，不同的用途對污水處理有不同的要求。

一、農業(yè)用水

農業(yè)用水是城市污水回用的一個(gè)大用戶(hù)，主要包括大田作物、花卉和林地的灌溉。污水回用于農田灌溉時(shí)，不僅能給農業(yè)生產(chǎn)提供穩定的水源，而且污水中的氮、磷、鉀等成分也為土壤提供了肥力，既減少了化肥用量，又增加了農作物產(chǎn)量，而且通過(guò)土壤的自?xún)裟芰墒刮鬯玫竭M(jìn)一步的凈化，尤其污水回用可控制農村地區無(wú)節制地超采地下水。但如果污水水質(zhì)不能滿(mǎn)足要求，則會(huì )破壞土壤結構，使農藥以及重金屬在作物和土壤中積累，降低農產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量。回用污水中污染物的限度要以作物種類(lèi)及生長(cháng)階段以及水文地質(zhì)條件等為依據，其水質(zhì)必須符合《農業(yè)灌溉水質(zhì)標準》。

污水灌溉是具有風(fēng)險的，由于對污水處理程度不夠或長(cháng)期灌溉風(fēng)險估計不足，我國的污水灌溉已有很多經(jīng)驗教訓，如沈陽(yáng)張士灌區用污水灌溉20多年后，污染耕地2500h㎡，造成嚴重的鎘污染，稻田含鎘5—7mg/Kg；天津近郊因污水灌溉導致2．3萬(wàn)h㎡農田受到污染；廣州近郊因為污水灌溉污染農田2700h㎡，因施用含污染物的底泥約13333h㎡的土壤被污染，污染面積占耕地面積的46%；20世紀80年代中期，對北京某污灌區進(jìn)行的抽樣調查表明，大約60%的土壤和36%的糙米存在污染問(wèn)題。

二、環(huán)境用水

主要用于城市水系補充用水以及綠化隔離帶和園林灌溉用水。一個(gè)城市沒(méi)有水就沒(méi)有靈氣。用中水補充河湖水系，替代其它水源一舉兩得，既達到優(yōu)水優(yōu)用、節約用水的目的，又美化了環(huán)境。水資源缺乏是北京生態(tài)環(huán)境建設的重點(diǎn)和難點(diǎn)，充分開(kāi)發(fā)利用中水將為城市水系補充用水和綠化用水提供充足的水資源保證。隨著(zhù)北京生態(tài)居住區的建設，城市綠化用水將不斷增加，中水將成為城市綠化用水的主要來(lái)源。

三、工業(yè)用水

據調查，北京工業(yè)用水占全市各業(yè)用水的25%左右，在節水方面仍有很大潛力。面對淡水日缺、水價(jià)上漲的嚴峻現實(shí)，工業(yè)企業(yè)除了盡力將本廠(chǎng)廢水循環(huán)利用以提高水的重復利用率外，對城市污水回用也日漸重視。工業(yè)用水根據用途的不同，對水質(zhì)的要求差異很大，水質(zhì)要求越高，水處理的費用就越高。理想的回用對象應是冷卻用水和工藝低質(zhì)用水(洗滌、沖灰、除塵、直冷等)。當考慮某項工藝是否可以利用回收的污水時(shí)，必須滿(mǎn)足需要的水質(zhì)，并要計算回用污水及其處理的費用，以求最大的經(jīng)濟效益。

四、市政雜項用水

主要用于建筑施工、噴灑路面、洗車(chē)和沖廁等。據測算，北京200多萬(wàn)輛車(chē)如果都用中水洗車(chē)，每天能節省近1．3萬(wàn)戶(hù)居民一個(gè)月的生活用水。中水回用時(shí)應格外注意衛生，以免危害消費者的身體健康。此外，中水中不應含有致病菌，應清潔、無(wú)臭、無(wú)毒，且懸浮物含量滿(mǎn)足應用要求。

五、地下水回灌

近幾十年來(lái)由于持續干旱造成地下水過(guò)度開(kāi)采，北京已形成了超過(guò)2500k ㎡的漏斗區，嚴重地影響了地面生態(tài)系統和地下水吸取水層的安全。將城市污水二級處理后回灌于地下，水在流經(jīng)一定距離后同原地下水源一起作為新的水源開(kāi)發(fā)。這樣既可以阻止因過(guò)量開(kāi)采地下水而造成的地面沉降，還能利用土壤自?xún)糇饔锰岣呋厮|(zhì)，直接向工業(yè)和生活雜用水供水。污水回灌地下水對水質(zhì)要求很高，回灌前須經(jīng)生物處理(包括硝化與脫氮)，還必須有效去除有毒有機物與重金屬，一旦回灌水質(zhì)達不到要求，將會(huì )對地下水含水層造成污染. 

3注意事項

（1）對人體健康不應產(chǎn)生不良影響；

（2）對環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)系統不應產(chǎn)生不良影響；

（3）對產(chǎn)品質(zhì)量不應產(chǎn)生不良影響；

（4）應符合應用對象對水質(zhì)的要求或標準；

（5）應為使用者和公眾所接受；

（6）回用系統在技術(shù)上可行、操作簡(jiǎn)便；

（7）價(jià)格應比自來(lái)水低廉；

（8）應有安全使用的保障。

4發(fā)展前景

我國是一個(gè)水資源貧乏的國家，人均水資源占有量?jì)H為世界平均水平的1/4。隨著(zhù)經(jīng)濟發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市缺水問(wèn)題日益突出。當前相當一部分城市水資源短缺。據統計，全國669個(gè)城市中，400個(gè)城市常年供水不足，其中110個(gè)城市嚴重缺水。為了解決水資源短缺的問(wèn)題，污水回用工作日益受到重視，國內許多城市的污水處理廠(chǎng)建設了回用處理設施。

從國內外污水回用的發(fā)展狀況來(lái)看，污水回用現已受到比較普遍的重視，許多缺水地區已經(jīng)建立了一批技術(shù)可靠、管理科學(xué)、運行穩定的回用工程。就當前國內外的形勢來(lái)看，污水回用的發(fā)展方向可以總結出以下幾點(diǎn)：

1、制定合理的、完善的回用水水質(zhì)標準 對于污水回用，仍存在一些對人體健康和環(huán)境的不確定因素。由于對污水回用還沒(méi)有全面的科學(xué)依據，各國制定的回用水水質(zhì)標準有較大差異。因此深入研究，制定合理的、完善的回用水水質(zhì)標準，將大大推動(dòng)污水回用的發(fā)展。

2、發(fā)展高效價(jià)廉的污水回用處理技術(shù) 完善的污水回用處理技術(shù)是促進(jìn)污水回用進(jìn)一步發(fā)展的保證，常用的污水回用處理方法有：

(1) 固液分離：絮凝、沉淀和過(guò)濾；

(2)生物處理：好氧生物處理、氧化塘和消毒；

(3)深度處理：活性炭、空氣吹脫、離子交換、石灰處理、膜工藝和反滲透。

5相關(guān)技術(shù)

污水工藝——MBFB膜生物流化床

MBFB膜生物流化床工藝用于污水回用，能在原有污水達標排放的基礎上，經(jīng)過(guò)生物流化床和陶瓷膜分離系統，進(jìn)一步降低COD、NH-N、濁度等指標，一方面可直接回用，另一方面也可作為RO脫鹽處理的預處理工藝，替代原有砂濾、保安過(guò)濾、超濾等冗長(cháng)過(guò)濾流程，同時(shí)有機物含量的降低大大提高RO膜使用壽命，降低回用水處理成本，無(wú)機陶瓷膜分離系統，是世界第一套污水處理專(zhuān)用的無(wú)機膜分離系統，和其它的有機膜、無(wú)機膜相比，具有膜通量大、可反沖、全自動(dòng)操作等優(yōu)勢。

工藝概念

膜生物流化床工藝以生物流化床為基礎，以粉末活性炭(Pow-dered activated carbon，簡(jiǎn)稱(chēng)PAC)為載體，結合膜生物反應器工藝(Membrane bioreactor,簡(jiǎn)稱(chēng)MBR)的固液分離技術(shù)，使反應器集活性炭的物理吸附、微生物降解和膜的高效分離作用為一體，使水體中難以降解的小分子有機物與在曝氣條件下處于流化狀態(tài)的活性炭粉末進(jìn)行充分地傳質(zhì)、混合，被吸附、富集在活性炭表面，使活性炭表面形成局部污染物濃縮區域；粉末活性炭同時(shí)也為微生物繁殖提供了特殊的表面，其多孔的表面吸附了大量微生物菌群，特別是以目標污染物為代謝底物的微生物菌群；同時(shí)，粉末活性碳對水體中溶解氧有很強的吸附能力，在高溶解氧條件下，微生物對富集在活性炭表面小分子有機物進(jìn)行氧化分解，然后利用陶瓷膜分離系統將水和吸附了有機物的粉末活性炭等懸浮顆粒分開(kāi)，通過(guò)錯流過(guò)濾，進(jìn)一步凈化污水，使其達到中水回用標準。研究表明，MBFB能有效除去微污染水體中氨氮、COD和其它難降解小分子有毒有機物等。

MBFB機理

在MBFB反應系統中，粉末活性碳(PAC)由于吸附大量微生物，成為生物活性碳（BAC）,使PAC不僅存在著(zhù)對小分子有機污染物的吸附和富集作用，還存在著(zhù)PAC對微生物的吸附和保護作用、PAC對溶解氧的吸附作用、在局部高污染物濃度和高溶解氧條件下微生物對小分子有機物的分解作用以及PAC的生物再生作用。PAC、微生物、溶解氧、污染物等要素在高強度流化、混合、傳質(zhì)、剪切作用下，實(shí)現對微污染小分子有機物的高效分解。

1、PAC對小分子有機物的吸附和富集作用PAC能富集污染物形成局部高濃度區，有利于微生物生長(cháng)和對微污染小分子有機物的分解作用；

2、PAC對微生物的吸附和保護作用；

3、PAC對溶解氧吸附作用，隨著(zhù)活性炭顆粒直徑變小，比表面積增加，PAC對溶解氧的吸附作用越來(lái)越強；

4、微生物對小分子有機物的分解作用，MBFB工藝通過(guò)PAC對微生物、污染物和溶解氧的吸附和富集作用；通過(guò)PAC對微生物的保護作用，使微生物能有效利用微量的有機污染物為底物，以溶解氧為電子受體，分解微污染水體中有機物，實(shí)現水質(zhì)深度凈化；

5、PAC的生物再生作用，活性炭表面生物膜對吸附的有機物具有氧化分解作用，可通過(guò)生物降解恢復活性炭吸附能力，實(shí)現PAC的生物再生，在MBFB系統中，高強度的三相傳質(zhì)、混合、紊流、剪切和活性炭顆粒之間的摩擦作用，使活性炭表面老化生物膜不斷脫落，使MBFB保持高效的吸附和生物降解功能。

MBFB特點(diǎn)

1、活性炭粉長(cháng)期使用，勿需更換或再生；

2、三相傳質(zhì)混合，反應效率高；

3、載體不流失；

4、載體流化性能好；

5、氧的轉移效率高；

6、污染物高度富集，生物量大；

7、對微污染水處理效果好。

MBFB核心—無(wú)機陶瓷膜

美國西雅圖環(huán)境科技公司研發(fā)的滌餌DECLEAN無(wú)機陶瓷膜系統，是在普通陶瓷膜研究的基礎上，通過(guò)高科技改造，減少膜污染，大大提高膜通量，有效克服了無(wú)機陶瓷膜在水處理中應用的兩個(gè)最大障礙（價(jià)格昂貴、膜通量小），使無(wú)機陶瓷膜應用于水處理成為可能。

6歷史意義

污水回用發(fā)展到今天，人們已經(jīng)認識到污水作為水源的重要意義。實(shí)際上，污水回用系統是通過(guò)工程工藝來(lái)模擬自然界的水循環(huán)。水循環(huán)系統中包括了有計劃的污水再生、循環(huán)和回用，這是社會(huì )進(jìn)步、技術(shù)發(fā)展、對公共衛生危險認識提高的反映。由于污水、再生水和水回用之間的關(guān)系鏈得到了人們越來(lái)越正確的認識，越來(lái)越小的循環(huán)圈是可能的，這意味著(zhù)污水回用有著(zhù)廣闊的發(fā)展前景。