城市中水回用常用生物膜法处理工艺及回用方式探讨

程文 杜肖哲

摘要：下文主要介绍了中水回用几种常用的生物膜法处理工艺，并结合实际情况对中水回用方式进行简单探讨。

关键词：中水回用；处理工艺；回用方式

城市中水回用普遍采用生物处理工艺，不仅有效而且处理费用低廉。常用的生物处理方法包括活性污泥法和生物膜法，由于活性污泥法不适用于污水深度处理，因此，中水回用多采用生物膜法。

1、几种常用生物膜法的工艺比较

常见的生物膜工艺主要有生物接触氧化、生物流化床、曝氣生物滤池和生物转盘等，下面对上述工艺进行比较。

1.1接触氧化

生物接触氧化池内的填料淹没在污水中，污水与填料上生物膜接触过程中，水中的有机物被微生物吸附、氧化分解和转化为新的生物膜，从填料上脱落的生物膜，随水流到二沉池后被去除，污水得到净化。优点：①填料形式多样，比表面积大，池内液、固、气三项共存体系，溶解氧充沛，适于微生物存活增值，生物膜上能够形成稳定的生态系统与食物链；②对冲击负荷有较强的适应能力，间歇运行条件下，能够保持良好的处理效果；③操作简单、运行方便、易于维护管理，不需要污泥回流，不存在污泥膨胀，不产生滤池蝇。缺点：①进水通常要求预处理，增加了工艺的复杂性，适应性稳定性差，生物相易波动；②接触氧化池内布水、布气要求较高，有臭味和不快感，有机物降解不充分；③滤料间水流缓慢水力冲刷小，填料易堵塞，布水曝气不均匀局部易产生死角，影响处理效果。

1.2生物流化床

生物流化床中的填料增加了微生物载体的表面积，加强了微生物群体降解有机物的功能，提高了处理设备单位容积的生物量，强化了传质作用，加速有机物从污水向微生物的传质过程。优点：①容积负荷高，抗冲击能力强；②微生物活性高；③传质效果好。缺点：①脱落在处理水中的生物膜颗粒细小，用单纯的沉淀法难以去除，必须应用混凝沉淀和气浮进行固液分离；②布水装置要求高，需保证流化床均匀布水，否则导致载体沉积不易形成流化，流化床的正常工作受到影响；③填料的流化状态直接影响处理效果，流化状态不仅与曝气量有关而且与填料的粒径有关，但曝气量增加又会抑制脱氮作用和增加能耗。

1.3曝气生物滤池

曝气生物滤池结合了污水生物膜处理技术和给水滤池过滤技术，以颗粒状填料及其附着生长的生物膜为处理单元，充分发挥生物代谢作用、物理过滤作用，以达到对污水降解净化处理的目的。集生物处理和截留悬浮固体于一体，节省了后续二次沉淀池，在保证处理效果的前提下使处理工艺简化。优点：①具有较高的生物浓度和抗冲击能力强；②工艺简单、出水水质好；③占地面积小，基建投资省；④氧的传输效率高；⑤易挂膜、启动快；⑥菌群结构合理；⑦自动化程度高；⑧脱氮效果好；⑨构筑物模块化设计灵活，有利于今后的扩建。缺点：①对进水SS要求较高，需采用对SS去除率较高的预处理工艺，且进水SS浓度不能太高，否则容易引起滤料结团、堵塞，导致频繁的反冲洗；②水头损失较大，大部分建于地面上进水提升水头较大；③反冲洗是决定滤池运行的关键因素之一，滤料冲洗不充分，可能出现结团现象，导致工艺运行时失效；④该工艺在国外比较成熟，但国内在土建施工、滤料研发、设备选型、安装工艺等与国外还存在着很大的差距；构筑物紧凑，立体建设，土建施工难度较大；⑤单独利用曝气生物滤池磷很难达到排放标准，通常采用物理-化学方法进行深度处理，若同时实现脱氮除磷会增加系统复杂性。

1.4生物转盘

生物转盘由盘片、接触反应槽、转轴及驱动装置组成。优点：①微生物浓度很高，处理效率高；②工艺简单、出水水质好；③具有硝化反硝化的功能；④耐冲击负荷较强；⑤污泥量较少；⑥动力消耗低；⑦便于维护管理；⑧不存在发生二次污染的现象。缺点：①除磷效果不是很好；②季节性适应性与稳定性差；③水深浅占地面积大，管理不善时气味较大；

2、中水回用方式探讨

中水回用的方式主要影响因素为中水水源与中水用户。本文从以下3个方面对城市中水回用的方式进行探讨。

2.1从城市污水处理厂做起

我国城市的绿化用水和道路洒水等市政用水多取自自来水，大量优质的自来水用于绿化及道路喷洒不但加剧了城市的供水矛盾，而且随着市政基础设施的完善和绿化面积的增加，自来水费用日益增加。作为市政基础设施之一的城市污水处理厂拥有得天独厚的条件，一方面依托前期污水处理设备配套建设中水处理设备不需投入大量资金，另一方面城市污水处理厂出水量大，可满足多种用户需求。当前各城市污水处理厂对出水进行提标改造的同时也在逐步建设配套的中水回用设备。城市污水处理厂日处理量通常可达数十万吨，将其达标排放的出水作为中水水源进行二次深度处理，不仅可以为工业企业等用水大户提供廉价中水水源并且还可以作为城市景观用水、绿化喷灌和道路洒水。

2.2重视大型工业企业自身污水处理站出水利用

我国当前工业企业发展势头良好，各城市工业园区内有多座工业污水厂在正常运营，其处理后的污水达标后排入污水管道，最终汇入城市污水处理厂后排放。一方面是水资源短缺和费用高，另一方面是符合利用条件的污水大量外排，颇为可惜。第三，大量处理后的工业污水无形中加大了城市污水处理厂的纳污负荷。因此大型的工业企业污水处理站出水也应引起重视，可尝试采取政府与企业合作或进行环保投资优惠等政策的方式，鼓励对大型企业污水处理站的出水进行中水处理及回用。可大大减少企业对新鲜水的耗量和费用高额等问题，同时集中处置和回用，也可降低长距离建设配套输水管线的投资强度和缩短企业中水回用的资金和时间成本。

2.3尝试大型社区生活污水的中水处理和回用

我国是人口大国，居民数量众多决定了日常生活污水的排水量也不容小觑。城市家庭日常生活中的洗涤用水（主要包括洗衣服、洗菜等用水）排放量占生活污水排放量的75%-80%。同时居民日常生活中涉及到的汽车冲洗、冲厕水、消防用水等方面都是用的自来水，仅冲厕一项，我国每年就消耗大约100多亿立方米自来水，相当于50座中型城市的年自来水用量。事实上，并非所有用水场合都需要优质水，而只须满足一定的水质要求即可。以生活用水为例，有相当一部分不需要与人体直接接触的生活杂用水并不需要太高的水质要求。如果将城市生活污水在原有处理工艺的基础上，进行深度处理，使其符合一定的水质标准，回用于对水质要求不高的园林绿化、汽车冲洗、居民生活杂用等，既可以节省大量的洁净水，缓解了城市用水的供需矛盾，又可以减少排污，实现污水资源化，在经济、社会、环境效益方面都具有现实和长远意义。对缺水城市来说，这种水源是一笔宝贵财富。这种潜力的开发非常值得。因此可以考虑尝试在人口数量较大的大型社区或相邻的社区联合建设，将中水回用处理装置安装在小区内，减少了输水管线的基建投资和运行费用，将污水处理到杂用水程度。小区污水回用开辟了第二水源，降低了新鲜水取用量，经处理后的污水回用于小区，减少了污水的排放量，减轻了受纳水体的污染，也减少了治理环境污染的投资。

3、结语

我国是一个严重缺水的国家，解决水资源短缺的主要办法有三种：节水、蓄水和调水。而节水是三者中最可行和最经济的。节水主要有两种手段：总量控制和再生利用。中水利用则是再生利用的主要形式，是缓解城市水资源紧缺的有效途径，是开源节流的重要措施，是解决水资源短缺的最有效途径。中水回用在我国推广已进行了十几年。本文介绍了几种常用的中水回用生物处理工艺并对中水回用方式进行了简单探讨，也希望随着中水回用技术日趋成熟，中水回用的方式和理念能够得到大力推广和实行。