太原市污水處理廠升級改造與再生水回用關(guān)系

劉寶香

(太原市供熱管理中心，山西太原 030012)

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對資源的索取和要求越來越大，同時給社會環(huán)境帶來了巨大的破壞，在經(jīng)濟快速增長的同時，一方面是資源的枯竭，另一方面是環(huán)境的污染，都是我們不得不面對的問題。近年來，尤其是水環(huán)境的逐漸惡化和水資源的匱乏，引起了國內(nèi)的廣泛關(guān)注，以前不為人們重視的污水處理與再生水行業(yè)也由此開始蓬勃發(fā)展。作為國內(nèi)最早建立污水處理廠的城市之一，太原市也面臨著同樣的問題，水資源的匱乏嚴重影響著我市社會經(jīng)濟的發(fā)展。據(jù)2010年太原市完成的第三次水資源評價成果顯示，太原市水資源總量僅為5.33億m3，人均水資源為168 m3，僅為全國人均量的1/12，全省人均量的1/2。由于水資源的嚴重短缺，太原市每年靠超采0.7億m3地下水來支撐經(jīng)濟社會發(fā)展與居民生活用水。長期大量持續(xù)超采地下水，導致降落漏斗擴大，含水層疏干，地下水位下降，地面下沉，泵水斷流，水源地產(chǎn)量減少，大批機井報廢，煤碳產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，更加劇了地下水資源的破壞，使環(huán)境水文地質(zhì)條件一步步惡化。為了解決供水緊張的矛盾，涵養(yǎng)地下水，從“九五”期間開始，太原市開始實施跨流域、長距離的引黃入并調(diào)水工程。一方面是水資源的嚴重匱乏，另一方面是水污染的日趨加劇。在這種嚴峻的形勢下，太原市的污水處理業(yè)受到了前所未有的考驗。

針對這種情況，太原市相關(guān)部門在污水處理廠升級及再生水回用方面做了大量的工作，經(jīng)過多方探討和論證，確定了污水廠升級及再生水回用的方向項目。

1 太原市污水處理廠的升級

太原市現(xiàn)有3座城市生活污水處理廠，這3座污水處理廠承擔著太原市污水處理的主要任務(wù)，升級改造前形成的設(shè)計處理能力僅為28.64萬t/d，改造后設(shè)計處理能力達到36萬t/d。其中，北郊污水廠2006年改造完成(設(shè)計處理量4萬t/d，出水標準一級A)，其他兩座廠始建于二十世紀七八十年代，出水標準均為二級。隨著國家對污水處理廠除磷脫氮要求的提高以及山西省藍天碧水工程的需要，原有污水廠大多面臨升級改造，因此太原市在2008年～2011年對河西北中部污水處理廠及楊家堡污水處理廠進行了改擴建和升級改造。

1)原楊家堡污水廠建設(shè)于20世紀70年代，一級處理系統(tǒng)于1986年10月1日投產(chǎn)運行，二級處理于1990年8月開始運行。處理規(guī)模為16萬t/d，出水標準為二級標準，處理工藝為傳統(tǒng)活性污泥法，流程如下:進水→粗格柵→細格柵→提升泵→曝氣沉砂池→初沉池→傳統(tǒng)活性污泥曝氣池→二沉池→消毒→出水→排入汾河。原河西北中部污水處理廠工程于1999年9月1日正式開工建設(shè)，2002年5月投入運行。規(guī)模為7.5萬t/d，出水標準為二級標準，處理工藝為AB法，流程如下:進水→粗格柵→提升泵→細格柵→曝氣沉砂池→A段曝氣池→A段沉淀池→B段曝氣池→B段沉淀池→消毒→排放汾河。

2)結(jié)合目前的污水處理技術(shù)，經(jīng)過合理的優(yōu)化組合，在保證出水達標的前提下，進行了多方案的比較，最終確定兩個原有項目及新建項目采用除磷脫氮效果好的改良AAO工藝+深度處理，其工藝流程如下:進水→粗格柵→提升泵→細格柵→曝氣沉砂池→初沉池→預反硝化池→厭氧池→缺氧池→好氧池→二沉池→中間提升→高效混合反應(yīng)沉淀池→轉(zhuǎn)盤濾池→消毒→出水。項目完成后，太原市城市污水處理廠出水標準達到GB 18918-2002中的一級A標準，且基本上可達到城市污水的全處理。項目前后形成的對比，設(shè)計處理量實現(xiàn)翻番，達到了國家對36個大中城市污水處理能力的要求。

3)項目工藝選擇的原則和特點。a.處理工藝先進成熟，要有較強的除磷脫氮能力，主要污染物的去除以生物處理為主，減少運行費用。b.布局布置合理，盡量減少占地，在改造項目中，充分利用舊有構(gòu)、建筑物。c.始終貫徹節(jié)能降耗的宗旨，減少投資，降低運行成本。d.進水格柵間隙設(shè)計5 mm，大大的減輕了后續(xù)處理工藝的負擔。e.減少初沉池的停留時間，并對初沉池設(shè)計超越，一方面對去除SS起到積極的作用，減輕生化處理段的負擔，另一方面有效的解決了反硝化段碳源不足的問題。f.在生化池前段設(shè)計預反硝化段，使回流污泥得到反硝化，成功的解決了硝態(tài)N進入?yún)捬醭貙哿拙挠绊憽.在風機和脫水機的選擇上遵循節(jié)能的原則，選擇了高速單級離心風機和帶式壓濾機，有效的降低了運行成本。h.在深度處理的選擇上，為了保證出水水質(zhì)的穩(wěn)定達標，同時兼顧到未來再生水回用的需求，在高效混合反應(yīng)池后設(shè)計轉(zhuǎn)盤過濾。

2 太原市再生水回用

長期以來，人們把使用過的水稱為“污水”，總是把這種水與“污垢”“骯臟”等形象相聯(lián)系，難以相信和接受它還能再用。事實上水在自然界中是唯一不可替代，也是唯一可以再生的資源，人類使用過的水，污染雜質(zhì)只占0.1%左右，比海水3.5%少得多，其余絕大部分是可再用的清水。污水經(jīng)過再生處理，即可以重復利用，實現(xiàn)水在自然界的良性循環(huán)。城市污水就近可得，易于收集，易于處理，數(shù)量巨大，穩(wěn)定可靠，不受制于天、不受制于人。作為城市第二水源，要比海水、雨水來得實際，比長距離引水花錢更少，實現(xiàn)污水資源化，對保障城市安全供水具有重要的戰(zhàn)略意義。

作為一個缺水型城市來講，太原市有著豐富的污水資源，每日排放近64萬t污水，為了解決太原市水資源緊張的情況，太原市在城市污水再生回用方面作了大量的努力和工作。

1)太原市中水回用現(xiàn)狀。

北郊污水廠較早回用太鋼作為工業(yè)用水，1987年市政府投資200萬元建成了北郊污水廠1萬t/d回用太鋼高爐冷卻水工程，經(jīng)過多年的改造提升，目前回用量為2萬t/d;楊家堡污水廠多年前就已經(jīng)將二級水用于農(nóng)業(yè)灌溉、出水長期用于園林綠化，但是農(nóng)灌并未形成體系，也從未收費，只是近年來才意識到，但也只是象征性的收取，園林等市政雜用水只限于車拉，用量極其有限。近年來，高新區(qū)的一些小型企業(yè)也回用楊廠水作為冷卻水使用。

2)目前制約中水回用的因素。

a.人們對中水的認識有誤區(qū)，對中水回用的安全性仍有顧慮，再生水原水畢竟是污水，即便是園林灌溉等用戶在使用方面也存在著疑慮。b.污水廠處理規(guī)模不足，城市中水生產(chǎn)能力有限。c.原有污水廠處理工藝簡單，大多都是只有二級處理，出水只能達到GB 18918-2002中的二級標準，對于影響中水回用的N，P指標很難得以控制。由于沒有深度處理系統(tǒng)，目前各廠出水很難達到回用水的水質(zhì)指標。d.輸配設(shè)施落后，除楊家堡供太化、北郊供太鋼兩條管網(wǎng)外，基本上沒有中水輸配管網(wǎng)。e.再生水回用政策不健全，沒有明確的回用法律、法規(guī)。政策導向不明顯，缺少對回用水的總體規(guī)劃和政策優(yōu)勢。隨著污水廠升級和改造項目的完成，污水處理規(guī)模不足及標準偏低的問題將得到解決，就出水一級A標準的水質(zhì)來看，幾項主要指標基本符合再生水回用于景觀水體標準及循環(huán)冷卻系統(tǒng)補充水標準，為再生水回用于工業(yè)及景觀奠定了基礎(chǔ)。通過對各種再生水回用水質(zhì)標準的比較，污水處理廠達GBF 18918-2002一級A標準的水質(zhì)后，幾項主要的考核指標均能滿足再生水回用景觀觀賞性河道類水質(zhì)標準與工業(yè)回用鍋爐循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標。這也是我們選擇城鎮(zhèn)污水廠出水達一級A標準的原因，以避免重復的投資和增加運行成本，力爭在污水廠設(shè)計和運行中考慮再生水回用的問題，也為下一步再生水的回用創(chuàng)造了條件。污水廠再生水的回用，不僅可以改變汾河污染狀況，改善太原市生態(tài)環(huán)境和氣候條件，同時可以實現(xiàn)污水資源和水資源的優(yōu)化配置，達到分質(zhì)供水，優(yōu)水優(yōu)用的效果。為了實現(xiàn)這一目標，太原市確定了未來再生水回用的規(guī)劃。

3)太原市再生水利用設(shè)想。

北郊污水處理廠3萬t出水回供于城西水系作為景觀補充水。楊家堡污水廠出水3萬t用于學府公園景觀水，8萬t用于太原一電廠循環(huán)。河西北中部污水廠15萬t沿汾河供上游太鋼及二電廠作為循環(huán)冷卻水，多余部分作為汾河景觀的補充水。城南污水廠出水10萬t用于清徐工業(yè)園區(qū)工業(yè)用水。屆時，太原市再生水利用量將達到40萬t左右，再生水回率將達到60%的水平。

4)太原市再生水回用的原則。

堅持可持續(xù)發(fā)展的原則和理念，合理利用有限的水資源，實現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置，將環(huán)境效益、社會效益、經(jīng)濟效益有機的結(jié)合起來。把握工業(yè)、景觀、市政雜用、農(nóng)灌順序的原則。結(jié)合產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特點及污水處理廠的情況，制定相應(yīng)的措施，并借助市場經(jīng)濟的價格杠桿作用，促進污水的再生利用。確定可靠的回用水源，合理的回用方向、回用對象以及再生水回用規(guī)模。

3 結(jié)語

通過污水廠的升級改造和再生利用項目，不但有效的改善了太原市的生存環(huán)境，而且可以成功的緩解太原市水資源短缺的狀況。我們有機的結(jié)合了污水廠升級改造及再生水回用的工作，將它們看作一個整體來考慮，在污水廠升級改造項目的確定中，充分考慮到了未來中水回用的目的，在工藝設(shè)計上兼顧了達標水質(zhì)和回用水質(zhì)的要求，為中水回用奠定了良好的基礎(chǔ)。在再生水回用方面，還有待完善相應(yīng)的政策、法規(guī)，建立激勵機制，利用政策和經(jīng)濟杠桿的雙重作用來推動再生水事業(yè)的發(fā)展，另外還需要大力宣傳中水回用，增強全體市民對再生水的認識，提高社會對再生水的心理接受能力，為再生水的發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境，實現(xiàn)環(huán)境效益和經(jīng)濟效益的雙贏。

［1］ 周 彤.污水回用決策與技術(shù)［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2002.

［2］ 王業(yè)俊，許保玖.水和廢水技術(shù)研究［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1992.