城市污水資源化利用技術(shù)分析

張愛娟

（達(dá)力銀川污水處理有限公司 寧夏 銀川 750021）

0 引言

我國人口眾多，人均水量低，水資源在時空上分布極不平衡。隨著現(xiàn)代化工業(yè)的迅猛發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市用水量和廢水量不斷增加，造成城市水源水量日益不足，水質(zhì)日趨惡劣，日漸嚴(yán)重的水資源危機(jī)，用傳統(tǒng)解決水源及水污染的方法已不能適應(yīng)社會飛速發(fā)展的新形勢，污水資源的再利用正是順應(yīng)這一形勢，逐漸顯示出其開源節(jié)流與減輕水污染的雙重功能。

1 生物處理技術(shù)

生活污水的處理中常用的生物方法主要有活性污泥法、生物膜法、氧化塘、土地處理等。

生物處理技術(shù)又可分為懸浮生長工藝和附著生長工藝。目前應(yīng)用較多的懸浮生物工藝有A/O工藝、AB法、A2/O、可變?nèi)莸腟BR法等。附著生長工藝生物量大，污泥齡長、操作穩(wěn)定性好，可以有效地抵抗多數(shù)毒物的沖擊影響。

生物過濾技術(shù)在污水回用領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣。該技術(shù)充分利用了濾池中濾料的攔截作用和濾料上附著生物膜的降解作用，將二沉池出水中未能去除的大多數(shù)物質(zhì)能夠有效地去除并減少后繼消毒費用。濾池的濾料對處理效果的好壞影響很大，目前比較新的濾料有酶促陶粒濾料，它利用多孔陶粒的微孔增加了生物的附著量，同時酶的催化作用也加強(qiáng)了處理效果。

近年來污水處理技術(shù)取得很大發(fā)展，但人們?nèi)栽诓粩嘀铝τ诟咝?、低耗、占地少的新工藝的開發(fā)和研究，主要通過兩條途徑:一是從“質(zhì)”出發(fā)，提高微生物的生物活性；二是從“量”出發(fā)，增加參與作用的微生物量。活性污泥法中的生物吸附法、生物膜法中的高負(fù)荷生物濾池/固體接觸工藝和生物曝氣濾池的開發(fā)就是從上述思路出發(fā)的，其出水水質(zhì)良好，可直接回用于農(nóng)業(yè)灌溉。

2 膜分離技術(shù)

在廢水處理中，應(yīng)用的膜技術(shù)主要有電滲析（ED）、微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（RO）等。 對于 MF 和 UF膜來說，一般可用常規(guī)的過濾過程來描述其分離機(jī)理:而對于NF和RO膜來說，它們的分離機(jī)理一般用溶解-擴(kuò)散模型和非平衡熱力學(xué)模型來解釋。有一些納濾膜表面帶電荷，它們的分離機(jī)理比較復(fù)雜，一般用電荷模型和空間位阻模型來闡明其分離過程。

膜過濾與其他分離過程相比具有許多優(yōu)點:l）一般不發(fā)生相變，能耗低；2）分離效率高，效果好；3）通常在室溫下工作，操作、維護(hù)簡便，可靠性高；4）設(shè)備的體積較小，占地面積少。按成膜材料不同，膜可以分為有機(jī)膜和無機(jī)膜。無機(jī)膜制備工藝較復(fù)雜，但膜不易變形、耐高溫、耐有機(jī)溶劑、抗微生物腐蝕，但無機(jī)膜易碎是其缺點。隨著材料制造工藝的提高和市場的發(fā)展，一度被認(rèn)為昂貴的膜分離技術(shù)正變得越來越經(jīng)濟(jì)。

3 混凝沉淀-過濾技術(shù)

混凝沉淀是混凝劑投入污水中，經(jīng)過充分?jǐn)嚢?、反?yīng)，使污水中呈微小懸浮顆粒和膠體顆?；ハ喈a(chǎn)生凝聚作用，形成易于沉淀的絮凝體，通過沉淀除去?；炷齽┌椿瘜W(xué)組成有無機(jī)鹽類和有機(jī)高分子類。

近年來一些新型混凝劑得到初步應(yīng)用，如聚合硫酸鐵、聚硫氯化鋁、復(fù)合聚氯化鐵鋁，堿式氯化鐵和堿式硫酸鐵等無機(jī)高分子混凝劑。聚合硫酸鐵具有形成礬花密實、沉淀性能好、殘鐵含量低于0.1mg/L等特點。其凈水效果明顯好于硫酸鋁、三氯化鋁和硫酸亞鐵等低分子混凝劑。聚硫氯化鋁可凈化濁度和色度較高的水，其投量僅為硫酸鋁的1/3?；炷齽┑恼_選用是混凝沉淀處理的關(guān)鍵，對于給水處理己有較成熟的經(jīng)驗，但對污水的深度處理尚缺乏足夠可以直接引用的數(shù)據(jù)。因此，需要通過實地試驗，才能確定最佳的工藝技術(shù)參數(shù)。

4 活性炭吸附技術(shù)

活性炭具有發(fā)達(dá)的細(xì)孔結(jié)構(gòu)和巨大的表面積，一般達(dá)500-1700m2/g，具有良好的吸附特性，在所有吸附劑中，活性炭的吸附能力是最強(qiáng)的。活性炭吸附工藝可有效地去除色度、臭味，脫氯，去除水中大多數(shù)的有機(jī)污染物及有毒的重金屬。二級出水中也含有不被活性炭吸附的有機(jī)物，例如蛋白質(zhì)的中間降解產(chǎn)物，比原有的有機(jī)物更難被活性炭吸附?；钚蕴繉HMS的去除能力較低，僅達(dá)到23%-60%。影響活性炭吸附效果的因素主要是污染物的分子量大小和吸附塔內(nèi)微生物的滋生。分子量在1500以下的環(huán)狀化合物和不飽合化合物以及分子量在數(shù)千以上的直鏈化合物有較強(qiáng)的吸附能力。吸附塔內(nèi)的微生物一方面可分解部分有機(jī)物，從而提高吸附塔去除溶解性有機(jī)物的功能。另一方面，如在吸附塔內(nèi)形成厭氧狀態(tài)，就會滋生硫酸還原菌，產(chǎn)生硫化氫，腐蝕設(shè)備。此時可向水中投加硝酸鈉，同時也可以提高活性炭的有機(jī)負(fù)荷。活性炭有粒狀和粉狀兩種類型，在污水處理中多使用粒狀炭，因為粉末活性炭污染負(fù)荷的適應(yīng)性差，且炭漿分離及再生較復(fù)雜，使用一次后多數(shù)情況下廢棄，導(dǎo)致處理費用較高。

活性炭吸附是城市污水高級處理中最重要最有效的處理技術(shù)，得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)城市污水深度處理水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及活性炭再生頻率的不同，活性炭與污水的接觸時間一般為15-35min?；钚蕴课椒ㄅc其他處理方法聯(lián)用，出現(xiàn)了臭氧-活性炭法、混凝-活性炭法、活性炭-硅藻土法等，使活性炭的吸附周期明顯延長，用量減少，處理效果和范圍大幅度提高?；钚蕴勘旧硪蔡幱诓粩喟l(fā)展之中，除顆?；钚蕴?、粉末活性炭外，又出現(xiàn)了球形活性炭、高分子涂層活性炭、纖維活性炭等多種類型，其中纖維活性炭是有機(jī)碳纖維經(jīng)活化處理后形成的，由于其具有發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)，巨大的比表面積，及其大量的官能團(tuán)，因此其吸附性能得到進(jìn)一步的提高。

5 臭氧氧化技術(shù)

臭氧長期以來就被認(rèn)為是一種十分有效的氧化劑和消毒劑。在酸性條件下，臭氧主要是一種氧化劑，而在中性和堿性條件下，則主要依靠自由基反應(yīng)。由于臭氧能迅速而廣泛地分解水中大部分有機(jī)物，因此能有效去除水中雜質(zhì)所造成的色、臭、味，但一般不能完全氧化成二氧化碳和水。臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑和消毒劑，其特點是氧化能力強(qiáng)，為最活潑的氧化劑之一，氧化后變成氧氣達(dá)到無害化，對微生物、病毒均具有殺傷力，消毒效果好，除嗅、去色、除酚、不生成有機(jī)氯化物，反應(yīng)快，適應(yīng)能力強(qiáng)，在pH5.6-9.8，水溫0-37℃的范圍內(nèi)，臭氧具有良好的消毒能力。臭氧氧化能降低出水濁度，起到良好的絮凝作用，提高過濾的濾速或延長過濾周期，臭氧加傳統(tǒng)處理可除去55%的UV消光值，55%的色度。臭氧氧化可去除二級出水中80%的ABS和80%的COD。臭氧對二級處理水進(jìn)行以回用為目的的處理，其主要的任務(wù)是:①去除污水中殘余有機(jī)物；②脫色作用；③殺菌消毒。由于二級出水成分復(fù)雜，存在許多難以被臭氧氧化的有機(jī)物或是反應(yīng)速度太慢，在不加任何催化劑的條件下，用臭氧直接氧化二級出水時，臭氧投加量大，COD下降少。如在臭氧氧化同時向水中投加H202，則可大大有利于臭氧氧化反應(yīng)。

6 結(jié)束語

總之，節(jié)約用水，改進(jìn)技術(shù)，提高水價和遠(yuǎn)地引水都能在一定程度上緩解水資源短缺的情況，但目前世界各國都將污水回用作為解決缺水問題的首選方案。因為城市污水中只含有0.1%的污染物質(zhì)（而海水為3.5%），就近可得，水量穩(wěn)定，易于收集，基建投資比遠(yuǎn)距離引水經(jīng)濟(jì)。

［1］賽興超.城市污水回用技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].環(huán)境保護(hù)，1996（8）:15-17.

［2］陳漢輝.污水回用的發(fā)展與前景[J].污染防治技術(shù)，1999，12（3）:55-57.