城市再生水处理工艺

吴 蕾，张征世

(1.上海洗霸科技股份有限公司，上海 200437；2上海昂未环保发展有限公司，上海 200437)



城市再生水处理工艺

吴 蕾1，张征世2

(1.上海洗霸科技股份有限公司，上海 200437；2上海昂未环保发展有限公司，上海 200437)

摘要：指出了城市再生水处理回用是解决城市水资源紧张的重要途径，对再生水处理发展现状、用途和常规的处理工艺进行了阐述，得出了以下结论：因地制宜，合理选择再生水组合工艺是提高再生水水质、缓解城市缺水问题的有效途径。

关键词：再生水；混凝过滤；膜处理

1引言

我国是个水资源缺乏的国家，随着经济的高速发展，水资源缺乏的问题日益突出，虽然早在20世纪50年代我国就开始采用污水灌溉的方式回用污水，但真正将污水深度处理后回用于城市生活和工业生产是近十几年才迅速发展起来，在地球上，只有大约0.6 %的水资源是可以被人类所利用的，而且分布也及其不均。据有关资料显示，目前中国有400多个城市缺水。正常年均缺水达到60×108m3，预计2030年缺水量将达到400～500×108m3，因此水资源短缺和水污染加剧所形成的水危机也已经成为21世纪中国所面临的最严峻的问题之一[1～3]。

2再生水使用现状

目前，再生水处理是为了满足城市污水处理回收利用的要求，对城镇污水处理厂二级处理达标之后的水进行三级处理的深度处理工艺，常规的处理工艺主要包括混凝沉淀、过滤、高级氧化、离子交换、人工湿地以及膜法处理工艺等，国内再生水的用途主要有：农田灌溉，生活杂水，河道补水，清洁景观用水，工业冷却循环水等。

3再生水常规处理工艺

3.1混凝沉淀过滤工艺

这种组合工艺主要是通过化学法将水中的胶体和微粒等物质凝聚起来，形成体积较大的颗粒物质，再通过滤池中生物膜的生物过滤和降解作用将废水中的污染物质截留处理，从而使出水水质提升。滤池在运行过程中需要定期反洗，现场操作人员需要根据出水水质和水量的变化确定反洗周期，反洗水通过底部流入，在滤料填充区形成湍流，从而使老化的生物膜随着水流的剪切力脱落下来[4]。

这种组合工艺由于造价低、占地面积小，在城市污水处理厂深度处理过程中得到了广泛的应用。

3.2臭氧氧化工艺

臭氧具有很强的氧化性，其不仅能氧化水中的无机物，还能氧化很多难以生物降解的有机物，臭氧可以直接与水中的有机物进行反应，缓慢地将有机物分解，也可以在碱性特殊条件下生成羟基自由基等中间产物，羟基自由基再间接地氧化有机物、微生物等。臭氧工艺还可以有效去除水的色度、浊度、悬浮固体以及异臭味，通过调节臭氧量和反应时间，使出水清澈透明。另外，臭氧还可以用来杀毒，杀死水体中的病原菌，并且其对温度和pH值的适应性很好，实验证明，臭氧的杀毒效率比氯更快[5]。

臭氧氧化法与常规水处理方法相比具有显著的特点，对于生物难降解处理效果好，降解速度快，占地面积小，自动化程度高，无二次污染、浮渣和污泥产生量较少，同时杀菌、漂白、防垢效果较佳[6]。随着科技的发展，臭氧在水处理工程中的应用越来越广泛，虽然目前各项技术和配套工艺还处于起步阶段，但臭氧工艺在水处理领域的潜力越来越大，随着专业技术开发工作不断深入研究，臭氧氧化法一定会在水处理领域尤其是再生水处理领域得到更多青睐。

3.3人工湿地工艺

人工湿地是由人工建造的表面类似沼泽的地面，是一个综合性的人工生态系统，主要利用土壤、滤料、表面植被及系统运行过程中微生物的物理、化学、生物3重协同作用，对污水进行深度处理。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解等，在系统运行过程中，微生物是降解水中污染物的主要工具，通过微生物的日常呼吸代谢，废水中的大部分有机物都能得到降解和通话，成为其细胞的一部分。

人工湿地与传统的处理工艺相比，运行成本低，管理简单便捷，整个处理过程基本采用重力流，无能耗，日常维护仅需定期收割植物，部分工艺可利用现有条件，将湿地改造成景观池，改善居民居住环境，因此，此工艺适合在土地资源充裕的地区投资建设。目前，人工湿地根据水流态的不同，主要分为3种：表面流人工湿地、潜流人工湿地和垂直流人工湿地，与传统的污水处理厂比较，其建设运行成本可降低50 %。

3.4膜处理工艺

膜处理技术是指通过利用特殊的有机高分子或无机材料所制成的膜(半透膜)，通过利用对混合物中各组份的不同选择渗透作用，以外界能量作为推动力，对混合物液体实现分离提纯和富集等操作，其出水水质稳定、占地面积小，操作方便，对原水水质适应性好，分离效果显著，无污泥处理压力，在水处理工艺中得到了广泛的应用，但造价和运行管理费用比较高，在运行过程中需要保持一定的膜压差，能耗大，需要定期对膜系统化学清洗以保证出水水质，管理不善就会造成膜污染及堵塞，影响系统运行。同时，膜的平均寿命在5～8年，现有的更换成本虽然已经在逐年降低，但跟常规工艺相比，仍然较高[7,8]。

目前常用的再生水的膜处理技术根据截留精度的差异分成了微滤，超滤和纳滤3种：①微滤技术。微滤技术介于常规过滤和超滤之间，所使用的微滤膜多为均质膜，膜整齐，均匀的多孔结构。膜孔径 0.2～20 μm，根据微滤膜性质主要分为有机微滤膜和无机微滤膜2种。有机膜材料容易被污染，其表面易于原水中的腐殖酸类有机物产生交联作用；无机膜材料虽然造价高但稳定性强，因此大多数再生水处理工艺中以无机膜为主要材料；②超滤技术：超滤是介于微滤和纳滤之间的膜处理技术，膜孔径在3～100 nm之间，主要通过筛分及膜表面的静电作用对水进行分离处理。近些年科技发展，出现了外加振动方式的超滤设备，像振动膜工艺，就是在原有膜技术基础上通过改造，更好地实现了污染物分离。超滤在水处理工艺中主要针对大分子微粒，但因为其孔径较大，在实际工艺中滤除效率一般，对水中溶解性有机物去除效果不理想；③纳滤技术。纳滤膜为低压RO膜，膜孔径一般在纳米级以下，主要用于软化水处理，去除为污染物，硝酸盐，病毒和天然有机物等，其处理效果受膜表面的电荷量影响，电荷量越大，对水中离子的去除效果越好，因此，为了保证处理效果的稳定性，纳滤膜表面电荷量需要控制在一定范围内。

4结语

城市污水经过处理后回用是解决目前城市用水危机和实现水的科学合理循环利用的重要途径之一。在实际应用过程中，再生水处理工艺有很多种，在工艺的选择时，不仅要根据处理目标要求进行选择，同时也要对源水性质进行分析论证，结合运行成本及维保成本综合考虑，有条件时，应进行必要的实验论证，以找出最经济合理的工艺。

参考文献：

[1]陈益明, 刘坤, 郑涛,等. 城市污水回用现状及发展趋势[J].净水技术, 2003, 22(5):34～36.

[2]黄国忠, 王启山, 董晓伟,等. 新型再生水处理工艺的研究[C]∥国家建设部.2004年全国城镇污水处理工程建设与技术研讨交流会论文集.北京：国家建设部，2004.

[3]程国斌, 白青.我国再生水利用现状与发展趋势[J].水处理信息报导, 2006(1):3～6.

[4]潘孝宇,宋乾武,李秀金.化学混凝与曝气生物滤池组合工艺用于再生水处理中试研究[J].环境科学研究, 2005,18(6):64～67.

[5]王宝贞, 王欣泽, 李冰,等. 优质饮用水的消毒方法[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2002, 34(4):478～482.

[6]潘理黎, 郑红艾,浮建军. 臭氧及联用技术在水处理中的应用[J]. 环境技术, 2003, 21(1):29～31.

[7]王栩涵.膜处理技术在再生水处理上的选择应用研究[J].科技致富向导, 2014(24).

[8]冯运玲,戴前进,李艺,等.几种典型再生水处理工艺出水水质对比分析[J].给水排水,2011, 37(2):47～49.

收稿日期：2016-03-31

作者简介：吴蕾(1987—)，女，硕士，主要从事水污染控制工程方向的研究工作。

中图分类号：TV213.9

文献标识码：B

文章编号：1674-9944(2016)10-0047-02