再生水实验室污泥处置技术及再利用研究

2023-02-02脱颖

佛山陶瓷 2023年12期

脱颖

（西安思源学院，西安 610038）

1 前言

所谓再生水，即废水或者污水以适度方式进行处理，达到一定的水质标准之后，可再次利用的非饮用水。其不仅可以在一定程度上减少水资源开采量，还可以有效减少水资源污染，切实缩短水资源净化时间。我国对于再生水的相关科研与实践，总体而言起步较晚，且北方频发水危机，正是如此，污水再生利用研究与技术研发开始深受社会各界高度关注。在我国持续加快再生水发展进程的趋势下，城市污水再利用全方位启动，国家与地方政府均积极推进了再生水科研项目与工程实践，从而为再生水利用行业的可持续稳定发展奠定了坚实基础。

在市场经济高速更新发展趋势下，资源需求度日趋攀升，怎样充分发挥资源优势，加快再生水资源合理利用，早已演变为可持续发展战略所急需思考的关键问题之一。为更好地适应社会发展现状，满足社会大众日常生产生活需求，需深度解析再生水再利用的相关要素，以统筹评估与分析再生水合理化再利用方式、优化改进举措、操作设施设备、管理与规划方案等一系列有关内容，从而切实提高水资源利用率。另外，再生水再利用的前提是合理处置污泥，因此本文主要对再生水污泥处置技术及再利用进行全面分析。

2 再生水实验室污泥处置技术

2.1 浓缩干化技术

浓缩即将再生水实验室污泥内含水量降低，促使体积缩减，以利于后续处理。脱水即将再生水实验室污泥内水分缩减，使得成为半干燥状态。干化即将再生水实验室污泥利用太阳能、热风、微波等方式由半干燥状态处理至干燥状态，以杀死其中病菌，灭活其中肠道病菌，增强干化物剩余强度，有效抑制异味，缩小体积，节省运输成本。

在再生水实验室污泥处置时，浓缩处理作为常见处置技术，旨在将污泥内含水率降低，以减少污染体积，确保污泥处理有序开展。现阶段而言，浓缩处理技术主要包含离心浓缩技术、气浮浓缩技术、沉降浓缩技术等等。离心浓缩技术原理为基于再生水实验室污泥液相与固相间的密度差，利用离心机高速旋转以分离污泥固液，以此实现污泥浓缩显著效果；气浮浓缩技术原理是将微小气泡粘附于淤泥颗粒，促使再生水实验室污泥密度小于水密度，使其由水中分离，以此实现污泥浓缩显著成效；沉降浓缩技术原理为引污水进入连续污泥浓缩池或者间隙污泥浓缩池内，通过污泥固体颗粒与水之间的密度差实现污泥沉降，以实现污泥浓缩显著成果。

在再生水实验室污泥处置时，干化技术可切实划分为自然干化技术与热干化技术两种。热干化技术是目前常用主要技术，污泥经过热干化处理之后性质稳定，不仅可以灭杀病菌，推进污泥无害化与稳定化建设，且污染性气体排放量少。随着环保要求深化，污泥干化技术实现了高速发展，衍生了许多新型干化技术，常见的有太阳能干化、化学干化、微波干化等。

2.2 厌氧消化技术

厌氧消化处置技术实际上就是通过细菌与微生物转化有机物质为沼气，其在再生水实验室污泥处理中发挥着不可替代的重要作用，可促使污泥内多数有机物质转换成沼气，并降解有机质为低分子量物质。再生水实验室污泥厌氧消化技术的主要作用体现于污泥稳定化、污泥减量化、消化产生沼气三个层面。再生水实验室污泥厌氧消化实际上是一项系统且复杂的工程，其针对生化过程的三段理论即经过水解酸化阶段、乙酸化阶段、甲烷化阶段，其中各个阶段间相互联系与影响，且各自独具特色微生物群体。其一，水解酸化阶段。再生水实验室污泥内非水溶性高分子有机物以微生物水解酶的实际效用进一步水解转化为溶解性物质，水解之后物质基于碱性菌和厌氧菌作用转变为短链脂肪酸；其二，乙酸化阶段。水解阶段生成的简单可溶性有机物基于产氢与产酸细菌作用分解为挥发性脂肪酸醇、酮、醛、二氧化碳、氢气等；其三，甲烷化阶段。甲烷菌可发挥作用直接转换乙酸、氢气、二氧化碳为甲烷。

2.3 好氧消化技术

好氧消化处置技术实际就是暴露微生物于空气中，以自由氧气与微生物消化、降解、氧化有机物质，不仅消化效率高且所生成污泥稳定性更好。再生水实验室污泥好氧消化处理是污泥稳定化与减量化处理的易维护运行方式，由消化池与曝气设备构成。好氧消化处理方法主要包括三种，其一，延时曝气。延时曝气活性污泥方式就是将再生水实验室活性污泥放置于曝气生物反应池内，污水在曝气生物反应池内需要进行适度停留，具体时间需严格控制在24～30h 之间，以此可显著增大曝气池容积，污泥处理能耗猛增，因此只限于小型再生水污泥处理厂使用；其二，单独好氧消化。再生水实验室污泥的单独好氧消化工艺实际上是活性污泥方式整个过程的传承和延续，污泥在好氧消化池内停留时间主要由再生水污泥处理工艺所用泥龄所决定，通常污泥处于好氧消化池内的泥龄与污泥处理时活性污泥于曝气生物反应池内的泥龄之和需超25d，因此只限于小型再生水污泥处理厂使用；其三，高温好氧消化。再生水实验室污泥的高温好氧消化池内温度需要进行严格且适当控制，具体于50℃～60℃之间，停留时间在8d 左右。消化池需要通过采用一定的隔热处理措施加以修整，以保障消化池的温度即使冬天依然能够保持高温状态，且通过进泥温度、进化池形状、环境温度等多重因素稳定进入消化池的污泥含固率通常需严格控制，此方法可杀灭病原菌，且有机物降解效率较高，可达到更高污泥稳定化程度。

2.4 堆肥化技术

再生水实验室污泥中富含丰富的有机物与大量氮磷元素，以及植物生长所需微量元素，是改良土壤、提高土壤肥力、促进植物生长的重要元素，可作为缓效肥料使用，效果显著。再生水实验室污泥的堆肥化利用早已在农田、林地、园林绿化等层面实现了应用与推广，且已经大体实现了固体废弃物资源化利用目标。其中农田利用层面，可改良农田理化性状，以微生物新陈代谢增加农田空隙，提高通气性与含水率，生物之间物理化学反应可缓冲农田酸碱性，且可丰富土壤微生物数量与类型，显著增加细菌与放线菌数量，增强土壤代谢强度；林地利用层面，可进行造林与成林施肥，还可在缺乏养料的林地荒山充分释放与利用污泥内N、P 等元素。

3 再生水再利用措施

3.1 积极开展试点

国家层面，近年来已有多部门出台了再生水相关政策，鼓励打造区域再生水循环利用体系、建设标杆性再生水厂、开展区域性再生水循环利用试点，并提出了针对性开放再生水政府定价，以及鼓励以政府购买服务形式促进污水实现再生利用等政策建议。地方层面，部分区域充分发挥作用持续推动再生水循环利用进程，并颁布了再生水再利用相关法规与制度，以助于合理规划与部署再生水再利用。

在主要排污口下游或者支流和干流等一些关键性节点建设人工湿地净化系统，并纳入已达标排水适度于水资源合理调配系统中，以适度拓展再生水再利用规模。将区域内城市群的市区打造为再生水再利用试点城市，以推动城市群其他市区污水资源化建设。并基于生活污水处理厂进行试点工程建设，以贯彻落实污水处理厂内水灌溉工程，以统筹再生水再利用的生态化建设。

3.2 健全标准规范

为进一步贯彻落实再生水再利用，就有关单位与部门而言，需致力于提升人员与系统体系建设能力，于再生水再利用标准与规范基础上，积极构建有关规范标准。其中，地级市的地方层面可就水资源实际状况深度分析水资源需求量、用水结构、再生水利用需求，科学合理且因地制宜地规划再生水再利用项目，并切实针对国家相关政策进行项目点申报，以生成相对完善的地方性标准规范；国家层面可在再生水再利用体系建设中不断汇总整合基层试点经验，以构成再生水再利用技术指南体系，有效促进地级市与区域积极开展再生水再利用工程项目，充分以水环境、水资源、水生态有效解决缺水区域的生态环境相关问题，实现水资源利用率显著提升。在再生水再利用项目推进下积极开展再生水再利用标准规范合理规划与编制。

3.3 加强市场激励

基于设置再生水再利用专项基金，以奖代补政策，全力支持再生水再利用重点工程项目，并将奖补资金充分投入技术研发与管网设计中。遵守多用多补原则，以财政补贴政策、减免税费、减征免征常规水资源税等一系列可行性措施，面向已经达标且投入湿地生态补水的再生水企业给予经济奖励作为补贴，以激发企业与公众再生水再利用积极性与自主性。政府还应鼓励与利用绿色债券与绿色信贷等，适度拓展再生水企业及配套官网融资渠道，持续有效推进PPP 模式贯彻落实。就再生水再利用量大的企业主体，则鼓励双方自主协商定价格，及时取消阶梯定价模式。与此同时，还可针对性构建价格体系，就水质供水与定价的价格体系，就再生水再利用的价格明文规定，不可超出政府规定最高指导价格，而市政杂用再利用与景观环境再利用等方面则可适用。需要深度净化处理的再生水或者公众拥有特殊水质要求的再生水价格，则可双方商定价格以实施市场调节价格。

3.4 强化风险防范

再生水再利用风险方案原则具体体现为：（1）全程管理。在整个过程始终贯彻风险防范意识与措施；（2）预防为主。全方位辨别与管理各环节可能潜藏风险与来源；（3）运维为要。严格控制污水处理、再生水生态净化、蓄存输配等运维管理以针对性制定各环节以再利用为载体的管理规范；（4）监控预警。就再生水系统关键节点明确监控指标并构建在线监测预警系统以及时发现潜在风险；（5）立体监管。构建政府、第三方、运营企业一体化监管体系并健全相关机制以落实风险防范措施。

再生水再利用风险防范措施主要包括：（1）污水收集、源头管控。明确污水，尤其是工业污水排入收集系统的具体要求与监管方式，有毒有害污染的工业污水不可排入市政污水管网；（2）污水处理、达标保障。污水处理工艺运行，污水稳定达标有效保障，需特别关注消毒操作与运行管理，保障消毒单元正常稳定运行与达标，从而控制病原微生物风险；（3）水质生态、净化保障，湿地等水质净化系统优化设计与高质高效运行；（4）蓄存输配、水质保障。再生水天然存储与输配时水质劣化防控，针对微生物生长与毒害污染物累积等构建长效生态环境风险监控系统。

3.5 调动公众参与

基于适度扩大再生水再利用宣传推广，调动公众再生水再利用正确观念，于精神与心理层面实现价值观实时转变。通过营造人人参与、人人共享的生态文明建设新局面，倡导公众积极投身低碳出行和生态环保实践，宣传减霾、减塑、减排和资源节约等生态文明理念。并适度强化节约与环保意识，致力于培养生态化道德和行为准则，贯彻落实简约与低碳生活方式，切实加入节水行动，共同营造人人关心节约水资源、人人身体力行节约用水的良好氛围。