太原市污水处理厂升级改造与再生水回用关系

刘宝香

(太原市供热管理中心，山西太原 030012)

随着我国经济的快速发展，人们对资源的索取和要求越来越大，同时给社会环境带来了巨大的破坏，在经济快速增长的同时，一方面是资源的枯竭，另一方面是环境的污染，都是我们不得不面对的问题。近年来，尤其是水环境的逐渐恶化和水资源的匮乏，引起了国内的广泛关注，以前不为人们重视的污水处理与再生水行业也由此开始蓬勃发展。作为国内最早建立污水处理厂的城市之一，太原市也面临着同样的问题，水资源的匮乏严重影响着我市社会经济的发展。据2010年太原市完成的第三次水资源评价成果显示，太原市水资源总量仅为5.33亿m3，人均水资源为168 m3，仅为全国人均量的1/12，全省人均量的1/2。由于水资源的严重短缺，太原市每年靠超采0.7亿m3地下水来支撑经济社会发展与居民生活用水。长期大量持续超采地下水，导致降落漏斗扩大，含水层疏干，地下水位下降，地面下沉，泵水断流，水源地产量减少，大批机井报废，煤碳产业的高速发展，更加剧了地下水资源的破坏，使环境水文地质条件一步步恶化。为了解决供水紧张的矛盾，涵养地下水，从“九五”期间开始，太原市开始实施跨流域、长距离的引黄入并调水工程。一方面是水资源的严重匮乏，另一方面是水污染的日趋加剧。在这种严峻的形势下，太原市的污水处理业受到了前所未有的考验。

针对这种情况，太原市相关部门在污水处理厂升级及再生水回用方面做了大量的工作，经过多方探讨和论证，确定了污水厂升级及再生水回用的方向项目。

1 太原市污水处理厂的升级

太原市现有3座城市生活污水处理厂，这3座污水处理厂承担着太原市污水处理的主要任务，升级改造前形成的设计处理能力仅为28.64万t/d，改造后设计处理能力达到36万t/d。其中，北郊污水厂2006年改造完成(设计处理量4万t/d，出水标准一级A)，其他两座厂始建于二十世纪七八十年代，出水标准均为二级。随着国家对污水处理厂除磷脱氮要求的提高以及山西省蓝天碧水工程的需要，原有污水厂大多面临升级改造，因此太原市在2008年～2011年对河西北中部污水处理厂及杨家堡污水处理厂进行了改扩建和升级改造。

1)原杨家堡污水厂建设于20世纪70年代，一级处理系统于1986年10月1日投产运行，二级处理于1990年8月开始运行。处理规模为16万t/d，出水标准为二级标准，处理工艺为传统活性污泥法，流程如下:进水→粗格栅→细格栅→提升泵→曝气沉砂池→初沉池→传统活性污泥曝气池→二沉池→消毒→出水→排入汾河。原河西北中部污水处理厂工程于1999年9月1日正式开工建设，2002年5月投入运行。规模为7.5万t/d，出水标准为二级标准，处理工艺为AB法，流程如下:进水→粗格栅→提升泵→细格栅→曝气沉砂池→A段曝气池→A段沉淀池→B段曝气池→B段沉淀池→消毒→排放汾河。

2)结合目前的污水处理技术，经过合理的优化组合，在保证出水达标的前提下，进行了多方案的比较，最终确定两个原有项目及新建项目采用除磷脱氮效果好的改良AAO工艺+深度处理，其工艺流程如下:进水→粗格栅→提升泵→细格栅→曝气沉砂池→初沉池→预反硝化池→厌氧池→缺氧池→好氧池→二沉池→中间提升→高效混合反应沉淀池→转盘滤池→消毒→出水。项目完成后，太原市城市污水处理厂出水标准达到GB 18918-2002中的一级A标准，且基本上可达到城市污水的全处理。项目前后形成的对比，设计处理量实现翻番，达到了国家对36个大中城市污水处理能力的要求。

3)项目工艺选择的原则和特点。a.处理工艺先进成熟，要有较强的除磷脱氮能力，主要污染物的去除以生物处理为主，减少运行费用。b.布局布置合理，尽量减少占地，在改造项目中，充分利用旧有构、建筑物。c.始终贯彻节能降耗的宗旨，减少投资，降低运行成本。d.进水格栅间隙设计5 mm，大大的减轻了后续处理工艺的负担。e.减少初沉池的停留时间，并对初沉池设计超越，一方面对去除SS起到积极的作用，减轻生化处理段的负担，另一方面有效的解决了反硝化段碳源不足的问题。f.在生化池前段设计预反硝化段，使回流污泥得到反硝化，成功的解决了硝态N进入厌氧池对聚磷菌的影响。g.在风机和脱水机的选择上遵循节能的原则，选择了高速单级离心风机和带式压滤机，有效的降低了运行成本。h.在深度处理的选择上，为了保证出水水质的稳定达标，同时兼顾到未来再生水回用的需求，在高效混合反应池后设计转盘过滤。

2 太原市再生水回用

长期以来，人们把使用过的水称为“污水”，总是把这种水与“污垢”“肮脏”等形象相联系，难以相信和接受它还能再用。事实上水在自然界中是唯一不可替代，也是唯一可以再生的资源，人类使用过的水，污染杂质只占0.1%左右，比海水3.5%少得多，其余绝大部分是可再用的清水。污水经过再生处理，即可以重复利用，实现水在自然界的良性循环。城市污水就近可得，易于收集，易于处理，数量巨大，稳定可靠，不受制于天、不受制于人。作为城市第二水源，要比海水、雨水来得实际，比长距离引水花钱更少，实现污水资源化，对保障城市安全供水具有重要的战略意义。

作为一个缺水型城市来讲，太原市有着丰富的污水资源，每日排放近64万t污水，为了解决太原市水资源紧张的情况，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)太原市中水回用现状。

北郊污水厂较早回用太钢作为工业用水，1987年市政府投资200万元建成了北郊污水厂1万t/d回用太钢高炉冷却水工程，经过多年的改造提升，目前回用量为2万t/d;杨家堡污水厂多年前就已经将二级水用于农业灌溉、出水长期用于园林绿化，但是农灌并未形成体系，也从未收费，只是近年来才意识到，但也只是象征性的收取，园林等市政杂用水只限于车拉，用量极其有限。近年来，高新区的一些小型企业也回用杨厂水作为冷却水使用。

2)目前制约中水回用的因素。

a.人们对中水的认识有误区，对中水回用的安全性仍有顾虑，再生水原水毕竟是污水，即便是园林灌溉等用户在使用方面也存在着疑虑。b.污水厂处理规模不足，城市中水生产能力有限。c.原有污水厂处理工艺简单，大多都是只有二级处理，出水只能达到GB 18918-2002中的二级标准，对于影响中水回用的N，P指标很难得以控制。由于没有深度处理系统，目前各厂出水很难达到回用水的水质指标。d.输配设施落后，除杨家堡供太化、北郊供太钢两条管网外，基本上没有中水输配管网。e.再生水回用政策不健全，没有明确的回用法律、法规。政策导向不明显，缺少对回用水的总体规划和政策优势。随着污水厂升级和改造项目的完成，污水处理规模不足及标准偏低的问题将得到解决，就出水一级A标准的水质来看，几项主要指标基本符合再生水回用于景观水体标准及循环冷却系统补充水标准，为再生水回用于工业及景观奠定了基础。通过对各种再生水回用水质标准的比较，污水处理厂达GBF 18918-2002一级A标准的水质后，几项主要的考核指标均能满足再生水回用景观观赏性河道类水质标准与工业回用锅炉循环冷却水水质指标。这也是我们选择城镇污水厂出水达一级A标准的原因，以避免重复的投资和增加运行成本，力争在污水厂设计和运行中考虑再生水回用的问题，也为下一步再生水的回用创造了条件。污水厂再生水的回用，不仅可以改变汾河污染状况，改善太原市生态环境和气候条件，同时可以实现污水资源和水资源的优化配置，达到分质供水，优水优用的效果。为了实现这一目标，太原市确定了未来再生水回用的规划。

3)太原市再生水利用设想。

北郊污水处理厂3万t出水回供于城西水系作为景观补充水。杨家堡污水厂出水3万t用于学府公园景观水，8万t用于太原一电厂循环。河西北中部污水厂15万t沿汾河供上游太钢及二电厂作为循环冷却水，多余部分作为汾河景观的补充水。城南污水厂出水10万t用于清徐工业园区工业用水。届时，太原市再生水利用量将达到40万t左右，再生水回率将达到60%的水平。

4)太原市再生水回用的原则。

坚持可持续发展的原则和理念，合理利用有限的水资源，实现水资源的优化配置，将环境效益、社会效益、经济效益有机的结合起来。把握工业、景观、市政杂用、农灌顺序的原则。结合产业结构特点及污水处理厂的情况，制定相应的措施，并借助市场经济的价格杠杆作用，促进污水的再生利用。确定可靠的回用水源，合理的回用方向、回用对象以及再生水回用规模。

3 结语

通过污水厂的升级改造和再生利用项目，不但有效的改善了太原市的生存环境，而且可以成功的缓解太原市水资源短缺的状况。我们有机的结合了污水厂升级改造及再生水回用的工作，将它们看作一个整体来考虑，在污水厂升级改造项目的确定中，充分考虑到了未来中水回用的目的，在工艺设计上兼顾了达标水质和回用水质的要求，为中水回用奠定了良好的基础。在再生水回用方面，还有待完善相应的政策、法规，建立激励机制，利用政策和经济杠杆的双重作用来推动再生水事业的发展，另外还需要大力宣传中水回用，增强全体市民对再生水的认识，提高社会对再生水的心理接受能力，为再生水的发展创造良好的环境，实现环境效益和经济效益的双赢。

［1］ 周 彤.污水回用决策与技术［M］.北京:化学工业出版社，2002.

［2］ 王业俊，许保玖.水和废水技术研究［M］.北京:中国建筑工业出版社，1992.