污水深度处理技术助力水资源再利用

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污水深度处理是指城市污水或工业废水经一级、二级处理后，为了达到一定的回用水标准使污水作为水资源回用于生产或生活的进一步水处理过程。针对污水（废水）的原水水质和处理后的水质要求可进一步采用三级处理或多级处理工艺。常用于去除水中的微量化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）有机污染物质，悬浮固体（SS）及氮、磷高浓度营养物质及盐类。常见的深度处理技术包括混凝沉淀、介质过滤（含生物过滤）等。膜处理及氧化等深度处理方法费用昂贵，管理较复杂，处理每吨水的费用约为一级处理费用的4～5倍以上。

一、 混凝沉淀技术

混凝沉淀技术是利用混凝剂使水中的悬浮颗粒物和胶体物质凝聚形成絮体，然后通过沉淀的方式去除絮体。混凝剂混合反应方式可采用管道混合或机械搅拌等方式。宜选择铝盐和铁盐为主的混凝剂，必要时可投加有机高分子助凝剂。沉淀设施主要有平流、竖流、辐流和斜板（管）沉淀池，也可利用澄清池去除絮体。

这种技术的优点在于经济、简便、适用范围广，对浊度、磷及表观色度均有较好的祛除效果。运行实践证明，这项工艺可使沉后水浊度稳定在3NTU（散射浊度单位）以下，滤后水接近0度，这就形成了水质效益。水质效益一方面就是社会效益，另一方面是潜在的经济效益。随着我国生活饮用水标准的将进一步提高，已逐渐要求出厂水达到1NTU，那么大部分城市现有处理设备和工艺是难以达到的，只有通过大幅度投资扩建新水厂，才能解决水质和水量的矛盾。而采用此工艺可稳定保持出厂水浊度低于1NTU。由此可见，其水质效益是相当可观的。

在经济上，一是由于该技术采用先进的混合及反应设备，可节省投药量；二是由于该技术沉后水浊度在3NTU以下，减轻了滤池负担，因此滤池反冲洗水可节省50%左右，并可延长滤料更换周期；三是通过改造旧水厂，水量增加而管理人员无需增加，运行管理费用大为降低；四是基建费用的大幅度节省，可较大程度减低投资折旧率。

二、 介质过滤技术

介质过滤技术包括砂滤、滤布滤池、生物过滤等SS去除技术。在此我们主要介绍生物过滤技术。

生物过滤是利用滤料及其表面附着的生物膜去除氮、有机污染物和悬浮物。根据处理目标不同可分为曝气生物滤池和反硝化滤池。曝气生物滤池适用于氨氮的去除，反硝化滤池适用于硝态氮的去除。

美国里托顿市与英格尔伍德市共用一家污水处理厂，该水厂在升级改造过程中采用了深床脱氮系统的滤池设计和处理设备。水厂建设了8个深床反硝化重力滤池，每个滤池宽3.6米，长29.3米，且包含深度为2.4米的粒径为2～3毫米的圆砂层。滤池拥有独立碳源投加点，可调节的进水分流器以及先进的监控机制和监控仪器，从而保证滤池使用的灵活性及水处理的可靠性。

三、 膜处理技术

膜处理技术包括基于微滤和超滤的固液分离技术，以及基于反渗透的脱盐及溶解性污染物去除技术。具体包括：膜生物反应器（MBR）技术、微滤/超滤膜过滤技术；反渗透（RO）技术等。

膜生物反应器技术是指效膜分离技术与活性污泥法相结合的新型污水处理技术，其主要工艺原理是用超/微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的二沉池和常规过滤单元，实现高效的固液分离和生物菌群的截留，经其处理后的出水直接达到高品质再生回用水标准。

膜生物反应器技术应用的三大核心领域为膜材料制造技术、膜组器设备技术和膜生物反应器工艺技术。膜材料制造技术的核心是膜材料的成型与成孔技术，其决定着膜的通量、强度、寿命及亲水性等主要性能指标。膜材料的成本直接决定了应用膜生物反应器技术的性价比。膜组器设备技术是通过设备结构设计和辅助技术的运用来影响膜的抗污染性、能耗、单套通量及成本等主要性能指标，从而影响膜生物反应器技术的实施效果。

这种技术的优点是可克服传统活性污泥法的污泥流失和膨胀问题；容积负荷高，处理效果稳定，出水水质总体上优于常规生物处理技术。缺点是容易出现膜污染问题，对运行管理要求高，检修及化学清洗较复杂，需进行定期在线清洗和离线清洗；膜组件采用中空纤维更换周期一般为3～5年，采用板式更换周期一般为5～8年，需要考虑膜组件更换费用；由于受膜通量限制，遇到水力冲击负荷时调节余量较小；反应器内污泥浓度高，膜组件出现损坏等问题时，需注意出水的水质安全。

微滤/超滤膜过滤是利用微滤膜或超滤膜去除水中SS和胶体物质的处理技术，主要包括外置式和浸没式两种应用方式。常用组件类型主要有板式、管式和中空纤维三种。

该技术可替代常规的沉淀-过滤工艺，具有高效去除悬浮物和胶体物质的能力，出水水质优于常规介质过滤；占地面积小，自动化程度高；浸没式采用负压抽吸方式出水，运行成本较外置式低20%～50%；外置式具有产水通量大，相同处理规模使用膜面积少，投资节省的优点。需定期进行在线和离线化学清洗，膜组件更换周期为 3～5 年。

反渗透技术是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。由于反渗透膜的膜孔径非常小（仅为10A左右），因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率高达97%～98%）。

该技术的原理是反渗透，是一种以压力为推动力的膜分离过程。反渗透过程是自然界的逆过程，在使用过程中为产生反渗透压，过程需用水泵将含盐水溶液、含污废水等施加压力，以克服自然渗透压，从而使水透过反渗透膜，而将水中溶解盐等杂质阻止在反渗透膜的另一侧。

我们需要注意的是反渗透对预处理要求高，一般要求有超滤或微滤预处理，并使用一次性的保安过滤器（一般采用5微米滤元）；反渗透出水pH值偏低，需根据水质需求进行调整；有大量浓水产生，浓水无机盐和有机质含量高，其处理处置需要给予充分的考虑；反渗透膜用于污水再生处理容易产生膜污染问题，每年需进行2～6次膜的化学清洗，3～5年需更换膜组件；实际运行中，进水泵不能停水，冬季低温期需采取适当的保温措施。

四、 氧化技术

氧化技术是利用臭氧等强氧化剂对水中色度、嗅味及有毒有害有机物等进行氧化去除的技术，根据来水水质状况和出水水质要求还可以采用臭氧-过氧化氢、紫外-过氧化氢等高级氧化技术。

城市污水深度处理普及率现已逐渐成为城市用水健康循环的重要标志，污水再生和有效利用不仅是维持健康水循环、恢复良好水环境、保持水资源可持续利用的重要支柱，而且对建立循环型社会更有非常积极的意义。