污水回用技术在城市节水与环境保护中的应用

摘要：随着社会的发展，工业、农业生产以及生活用水量不断增加，可用淡水资源日渐紧缺。在此背景下，社会愈发关注城市污水的处理与回用工作。应用污水回用技术，对于城市节水与环境保护具有重要意义。基于此，分析污水处理以及污水回用技术，阐述其在城市节水与环保中的应用，以期为相关工作提供参考。

关键词：污水处理；污水回用；城市节水与环保

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）08-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.08.074

The Application of Wastewater Reuse Technology in Urban Water Conservation and Environmental Protection

YANG Liu

（Shaanxi Luhuan Environmental Protection Engineering Co.， Ltd.， Xi’an 710002， China）

Abstract： With the development of society， the amount of water used for industrial and agricultural production as well as domestic use is increasing， and available freshwater resources are becoming increasingly scarce. In this context， society is paying more and more attention to the treatment and reuse of urban wastewater. The application of wastewater reuse technology is of great significance for urban water conservation and environmental protection. Based on this， we analyze the wastewater treatment and wastewater reuse technology， describe its application in urban water conservation and environmental protection， in order to provide reference for related work.

Keywords： sewage treatment; wastewater reuse; urban water conservation and environmental protection

在我国城市化进程不断加快的背景下，城市水资源短缺与水环境污染问题日益突出。处理城市污水并加以回用，能够有效缓解城市水资源短缺问题，提高城市水资源节约与环境保护成效。对于城市而言，应当根据自身情况与各方面客观条件，酌情应用不同污水回用技术，以实现水资源的有效节约与利用。

1 城市污水处理步骤

城市污水是指城市生活与生产活动中所排放的废水，包括居民日常生活排水（洗涤、厨卫废水等）、工业和商业生产与活动排水以及部分路面雨水径流，具有水量大、污染成分复杂等特点[1]。城市污水中通常包含有机物、营养盐（氮、磷等）、病原微生物、悬浮固体、油脂等多种污染物。城市污水若未经妥善处理直接排放，将严重污染水体，破坏生态环境，影响人类健康和城市可持续发展。

城市污水的处理不仅是环境保护的基本要求，而且是实现水资源循环利用的关键环节。有效的处理过程需综合考虑污染物种类、浓度及处理目标，通常分为预处理、生物处理及深度处理等多个阶段，以逐步去除污水中的有害物质，最终使水质达到排放标准或回用要求。这一系列处理步骤对于有效管理城市水资源、促进生态文明建设具有重要意义。

1.1 污水预处理

污水预处理是整个污水处理流程的初步阶段，其目的在于通过一系列物理方法有效去除污水中体积较大、易于分离的悬浮固体、浮渣及部分大颗粒杂质，为后续的生物处理和深度净化创造有利条件。污水预处理过程，对于保护后续处理设施免受损害、提高整体处理效率至关重要。

污水预处理的具体操作主要步骤如下：首先，利用格栅拦截污水中较大的固体杂物，如木块、塑料袋等，以防堵塞管道和设备；其次，通过沉砂池或沉淀池去除污水中相对密度大于水的砂粒、石子等无机颗粒，减少后续单元的磨损和污泥处理负荷；再次，利用浮选或气浮技术有效分离污水中轻质、易浮起的油类和悬浮物，如油脂、纤维等；最后，通过调节池均衡污水的流量和水质，确保后续处理过程的稳定运行。通过这些预处理措施，能够有效去除污水中的大部分悬浮物质，为后续生物处理单元提供了更加适宜的操作环境，也为整个污水处理系统的高效经济运行奠定基础。

1.2 污水生物处理

污水生物处理是污水处理的核心环节，旨在利用微生物的新陈代谢作用去除污水中的有机物、氮、磷等污染物，实现净化污水的目的。该过程模拟自然界的生物循环，通过创造适宜的环境条件，促进有益微生物的生长繁殖，高效转化污染物为无害物质或可再利用资源。

生物处理主要分为活性污泥法和生物膜法两类。活性污泥法是以悬浮状态的微生物群体，即活性污泥为核心，通过曝气提供氧气，促进微生物对有机物的氧化分解。该过程中，微生物群落不断吸附、降解污水中的有机污染物，随后在二沉池中实现泥水分离，部分活性污泥回流至曝气池维持系统稳定。生物膜法是在载体表面形成一层生物膜，污水流经时，污染物被生物膜上的微生物吸附并降解，代表性工艺如生物滤池、生物转盘以及生物接触氧化池等。

除了基本的有机物去除，生物处理还包括硝化与反硝化过程，即通过专性好氧和兼性厌氧微生物分别将氨氮转化为硝态氮和最终的氮气，实现脱氮。同时，通过特定的微生物作用去除污水中的磷元素，以防止水体富营养化[2]。

1.3 污水深度处理

污水深度处理是继预处理和生物处理之后的高级净化步骤，旨在进一步去除污水中残留的溶解性有机物、营养盐、病原体、微小悬浮物以及部分难以降解的污染物，以满足高标准的回用水要求或严格的排放限制。污水深度处理对于实现水资源的高效回用和保护敏感水体环境具有不可替代的作用。深度处理技术包括过滤技术、吸附法、高级氧化技术、反渗透技术以及消毒处理等。过滤技术主要通过砂滤、双层滤池或多介质过滤，有效去除细小悬浮物和部分细菌；超滤和纳滤膜过滤技术能进一步截留更小的颗粒物和部分大分子有机物，为出水提供更高透明度和纯净度。吸附法是利用活性炭或其他吸附材料的强吸附性能，去除水中的有机物、色素、嗅味物质及部分重金属，改善水质感官指标[3]。高级氧化技术则是利用臭氧氧化、过氧化氢/紫外线联合氧化等工艺，通过生成强大的氧化剂快速分解难降解有机物，提高污水的可生化性和生物安全性。反渗透技术是利用半透膜在高压下选择性透过溶剂（水）而截留溶质（盐分、有机物、细菌等），实现高度脱盐和净化。消毒处理则是采用氯气、臭氧、紫外线等手段杀灭残留病原体，确保出水微生物安全，是深度处理重要的一环。

2 污水回用技术在城市节水与环境保护中的应用价值

污水回用技术是城市节水与环境保护的重要举措，其应用价值体现在多个维度，对推动可持续城市发展具有深远意义。

首先，污水回用在城市节水与环保中的应用有效改善城市水资源压力。随着城市化进程加速，水资源短缺成为制约城市发展的重要因素。污水回用技术通过先进的处理工艺，将生活和工业废水转化为符合特定用途的再生水，如工业冷却、景观补水、市政杂用乃至饮用水补充，有效缓解了城市供水压力，提高了水资源的循环利用率，确保了城市的水安全。其次，环境效益显著。污水回用大幅度减少直接向自然水体排放的污水量，减轻水体富营养化和生态系统的污染负担，有助于恢复和保护城市水环境质量，相比远距离调水或开采地下水，本地污水回用减少了能源消耗和碳足迹，符合低碳发展的要求。再次，在经济层面上，污水回用技术的应用降低了城市对传统水源的依赖，减少了水费支出，并通过提供可靠的第二水源增强了城市的水资源管理弹性。最后，对于工业用户而言，使用再生水可降低生产成本，同时响应绿色制造的国际趋势，提升企业形象和社会责任感。

3 污水回用技术及其应用

3.1 A2O+MBR技术及应用

厌氧-缺氧-好氧（Anaerobic-Anoxic-Oxic，A2O）+膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor，-MBR）技术集成了传统A2O生物处理工艺与MBR深度处理技，旨在实现更高效的污水处理与回用。该技术综合了厌氧、缺氧、好氧3种生物处理环境，以及膜分离技术的优势，不仅大幅提高污染物去除效率，还实现了高标准的出水质量，广泛应用于城市污水及部分工业废水的深度处理与回用领域。

A2O工艺通过3个阶段的生物处理，针对性地去除污水中的有机物、氮、磷等污染物。首先，在厌氧段，微生物在无氧环境下进行发酵产酸，实现部分有机物的转化，同时为后续的反硝化过程提供碳源；在缺氧段，主要进行反硝化作用，将硝态氮还原为氮气释放，有效去除总氮；在好氧段，通过好氧微生物降解有机物，并进行硝化反应，将氨氮转化为硝态氮，同时促进磷的吸收与去除。A2O生物处理过程有效利用了微生物的代谢机制，全面去除污水中污染物。MBR技术则在A2O系统的基础上引入超滤或微滤膜组件，取代了传统工艺中的二沉池。膜组件能够高效截留活性污泥，使得出水清澈、悬浮物（Suspended Solids，SS）含量极低，同时增加生物反应器内的污泥浓度，增强污水处理效能。

随着技术的不断成熟，A2O-MBR在众多城市中得到了广泛的应用，如西安市。西安市自古就有“八水绕长安”的美誉。20世纪80年代以来，随着经济社会快速发展，用水量激增，西安成为我国缺水最为严重的城市之一。2020年，西安人均水资源量约为全省的1/5，仅为全国的1/10。面对缺水之困，西安市持之以恒推进水资源节约集约利用，优化水资源配置，加大再生水资源利用力度，增强区域水资源承载能力，实现了节水与增效同频、绿色与发展共振。

3.2 高效沉淀池+V型滤池技术及应用

高效沉淀池与V型滤池相结合的污水回用技术，是基于传统水处理工艺的优化升级。其将物理处理技术与深度处理技术融合，旨在高效去除悬浮物、胶体及部分溶解性有机物，提升出水水质，满足不同回用需求。此组合技术在城市节水与环保领域展现出其独特优势，尤其是在提升污水处理厂出水质量、促进水资源循环利用方面起到关键作用。

高效沉淀池，又称高速沉淀池或澄清池，是对传统沉淀池的一种改进。其通过优化池体结构设计、强化水流动力学特性，以及加入混凝剂和助凝剂等化学药剂，显著提高了悬浮物去除效率。高效沉淀池能够在较短的水力停留时间内实现泥水分离，其特点是占地面积小、处理能力强，能够有效去除污水中大部分悬浮固体及部分胶体物质，为后续深度处理提供良好的预处理条件。V型滤池是一种深度过滤技术，其特征在于滤池呈V字形，底部宽顶部窄，这样的设计有利于均匀布水和分配反冲洗时的水力。滤料多采用双层或三层配比，上层粗下层细，以提高过滤效率和延长过滤周期。V型滤池不仅能够有效去除悬浮物，还能够通过滤料表层形成的生物膜进一步降解水中的有机物，提升出水的生物稳定性。

例如，西安水务集团净水处理公司第四再生水厂即采用了高效沉淀池＋V型滤池处理工艺。该厂于2008年投入运行，经过两次提标改造，现出水指标稳定达到《陕西省黄河流域污水综合排放标准》的A标准，处理后的出水一部分经漕运明渠流入渭河，一部分用于工业用水和市政杂用等。2023年，西安水务集团净水处理公司第四再生水厂共处理污水1.81亿t，其中1.75亿t用作渭河生态补给，改善渭河流域水生态环境。目前，西安市已新建、扩建污水处理厂46座，污水处理能力达到407.1万m3/d，出水标准由一级B提升到准Ⅳ类，再生水已广泛应用到工业利用、绿地灌溉、农业灌溉等多个领域，城市再生水利用率由2020年的26.46%提高到34.3%。

4 结论

污水回用技术在城市节水与环保中的应用具有重要意义，能够提高城市水资源利用率，缓解用水紧张情况，并为当地生态文明建设和经济社会高质量发展提供坚实的水资源支撑和保障。西安市作为我国缺水情况最严重的城市之一，在A2O+MBR技术、高效沉淀池+V型滤池等污水回用技术应用方面做出典范，其污水回用的成功经验为其他地区城市提供了借鉴。

参考文献

1 王俊凯.市政污水处理工艺与回用技术探析[J].石材，2024（5）：80-82.

2 王慧俊.市政污水处理工艺与污水回用技术研究[J].居业，2024（4）：34-36.

3 梁 杰.简述市政污水处理工艺与污水回用技术[J].皮革制作与环保科技，2023（4）：92-94.

4 郝静远，李 东，马青华，等.A2/O-MBR污水再生回用成本精算及经济评价：以西安思源学院为例[J].山西科技，2019（1）：125-128.