城市污水再生回用技术研究进展

宁豪明 张亦明

摘 要：近年来随着水资源短缺问题日益突出，市政污水再生水的回用已经成为北方地区新建电厂的普遍选择。市政污水再生水电厂回用技术，不但解决了市政污水资源化利用问题，同时对污水再生水取用的适当收费可降低地方政府的财政负担，有利于调动地方政府治理污水的积极性，促進市政污水的治理工作，因此是一项利国、利民、符合国家提倡的节约型社会和循环经济要求的技术。

关键词：城市污水；再生回用；技术

1.城市污水再生回用

1.1城市污水再生回用的概念

城市污水再生回用按服务范围可分为三类：（1）建筑中水回用，指在大型建筑物或几栋建筑内建立小型中水处理站，以生活污水、（优质）杂排水为水源，经适当处理后回用于建筑冲厕、建筑周围绿地道路浇洒等生活杂用。（2）小区污水再生回用，指在小区（住宅或工业）、机关院校内建立中小型中水处理站，以生活污水或（优质）杂排水、工业废水等为水源，经适当处理后回用于建筑冲厕、汽车冲洗、区内绿地道路浇洒等市政杂用。（3）区域污水再生回用，指在城市区域范围内建立大中型再生水厂，以城市污水或污水处理厂的二级出水为水源，经适当处理后回用于生活、市政、环境等范围内的非饮用水方面。

1.2城市污水再生回用规划流程及基本原则

城市污水再生回用规划需按照一定原则和方法流程进行。污水再生回用规划合理与否，直接影响其经济、社会和环境效益，应遵循以下原则：（1）可持续发展原则。污水再生回用可节约水资源，减轻水体环境污染，是国家实施可持续发展战略的重要措施。（2）统一规划原则。城市污水再生回用规划应纳入城市水资源系统规划之中，从城市总体规划出发，并结合城市供水、排水、雨水利用和公路交通等规划，统筹考虑，协调发展。（3）全面规划，合理布局原则。我国城市污水再生回用总体在还处在发展阶段，有不少城市甚至处在起步阶段，对污水再生回用及其所带来的效益认识不够，污水再生回用在城市的推广不可能一步到位，故应按照“长远规划、分期实施”的原则，逐步推进。

2.城市污水再生回用处理技术途径

2.1化学混凝技术

混凝处理技术已经在污水处理中得到广泛的应用，通过混凝处理可以降低色度、浊度、化学需氧量（COD），也可以去除一部分重金属和导致水体富营养化的氮磷等营养元素。在城市污水再生回用处理中，混凝技术也得到了应用。祝社民等开发了一种新型混凝剂，采用组合工艺（混凝-离子交换-活性炭吸附-消毒）处理南京某城市污水处理厂的生活污水，研究结果表明，混凝工艺处理后的污水COD可以去除70%左右，磷的去除率可以达到一级A出水标准。龙向宇研究了用改进后的石灰混凝法处理城市污水处理厂的二级出水。试验结果表明，该工艺对污水中的COD去除率高达30%，采用干投法比湿投法对有机物的去除效率要好；当将沉淀工艺的活性泥渣进行回流时，碳酸盐碱度的去除效率高达70%。

2.2物化法

城市污水再生回用技术的物化法以过滤、活性炭吸附、膜分离技术为主。过滤技术在城市饮用水处理中已经日臻成熟，近几年也被广泛用于城市污水的深度处理。刘剑采用传统无烟煤、石英砂双层滤料滤池处理城市污水厂二级出水，试验结果表明，双层滤料滤池对浊度、COD、总磷（TP）的平均去除率分别为80%、85%、30%、28%，出水中的浊度、COD、TP平均为1NTU、33.5mg/L，0.97mg/L。活性炭是一种具有巨大比表面积的吸附剂，能够去除水中的浊度、色度、有机污染物等。杨义采用吸附试验处理淮南市第一污水处理厂出水并用于中水回用，试验结果表明，在25℃，活性炭吸附金属锌离子的最佳pH为6.5，吸附剂最佳投量为0.15g/L，同时对水中的色度、浊度、COD也有较高的去除率。

膜分离技术广泛应用于城市污水的深度处理，已经成为一种新兴的污水处理工艺。戴艺等用超滤-反渗透工艺处理宁波岩东污水处理厂二沉池出水，试验期间反渗透系统运行状况良好，出水质稳定。连续运行结果表明，原水的浊度在2～5NTU，出水浊度在0.0～0.3NTU，浊度的去除率高达95%；超滤与反渗透系统的出水总回收量在75%以上，反渗透系统所投加的阻垢剂维持在2mg/L左右；反渗透系统的脱盐率在97%以上。膜生物反应器是结合了污水的生物处理技术与膜法高效截留能力的一种新型污水处理技术，在城市污水再生回用中被广泛应用。杨春等设计了一个处理规模为36m3/d的缺氧-厌氧膜生物反应器并对北京某污水厂污水回用进行了连续试验研究。连续试验运行结果表明，A/O+MBR工艺不受进水水质的影响，出水水质稳定，均能达到相应回用水标准。其对COD的去除率可达95%，对氨氮的去除率可达98%，系统较长的污泥停留时间与微生物量保证了系统的稳定运行。

2.3生物处理技术

生物处理技术主要是利用生物处理单元中微生物的新陈代谢活动去除污水中有机污染物的一种方法，生物处理技术具有处理效率高、出水水质稳定等特点。根据微生物的生长状态，生物处理技术可以分为活性污泥法与生物膜法。济南市某国企住宅家属小区为了实行节约用水政策，减轻城市环境污染负担，决定采用小区中水回用技术。葛会超等设计了一套以生物膜法A2O为核心的中水回用处理工艺，该工程自2011年正式投产运行以来，出水水质稳定。工艺的出水水质监测结果表明：pH值=8.0～8.4、COD=28～37mg/L、氨氮=7～8mg/L、BOD5=5～8mg/L、浊度在15～16NTU、总大肠杆菌数≤3个/L。采用中水回用技术后，该小区每年可以节约21.9万t的自来水用量，工程经济效益每年高达32.4万元。

3.结论

市政污水再生水电厂循环水回用应作为一个系统工程加以全面考虑，虽然循环水处理的目的主要是防腐、防垢，但市政污水再生水经过深度处理后，其防垢工作比较容易实现，因此它在电厂能否成功应用的重点在于循环水系统的防腐。循环水系统材料的腐蚀涉及材料特性、温度、细菌、pH值、材料表面状态、水质、水流状态等诸多因素，因而在制定再生水深度处理工艺、杀菌工艺、凝汽器选材和运行管理、循环水阻垢工艺时，研究的重点也是防腐蚀问题。循环水系统腐蚀的危害不仅表现在对凝汽器管材、循环水碳钢管道和凉水塔水泥构件的直接破坏上，同时凝汽器腐蚀泄漏后，高含盐量和高有机物含量的循环水进入锅炉后还可能导致炉水的pH值在短时间内急剧下降，导致发生锅炉大面积腐蚀爆管的恶性事故。

参考文献：

[1]虞启义，黄种买.城市污水再生回用作循环冷却水的相关问题[J].中国给水排水，2016，19（3）.

[2]王培风.城市污水再生回用技术途径[J].浙江水利水电专科学校学报，2017，18（3）.

作者简介：

宁豪明（1998-），男，汉，学生，籍贯：湖南省邵东县，专业：给排水科学与工程，研究方向：污水处理与再生，身份证号：430521199804167552。

张亦明（1996-），男，汉，学生，籍贯：河南省巩义市，专业：给排水科学与工程，身份证号：410181199601095035。