农村生活污水回用

农村生活污水回用（精选7篇）

农村生活污水回用 第1篇

由于我国农村地域范围广阔且分散，社会组织结构、经济发展状况和生活水平与生活习惯等千差万别，这不仅决定了生活污水的来源、水质、水量的多样性，而且决定了其处理工艺选择、工程建设与投资、运行管理的模式等方面的复杂性。因此，如何控制与治理农村生活污水，是需要不断实践探索与探讨的过程。文章从农村生活污水排放的基本情况出发，根据污水处理的要求和流程提出了农村污水处理的三种模式，然后对分别应用三种不同处理方式的污水回灌情况进行分析，从经济效益的角度研究其经济指标并提出相应的结论，其结果可以为新农村建设中农村生活污水处理提供借鉴和参考依据。

一、农村生活污水的基本情况

（一）农村生活污水的构成。

农村生活污水主要是洗涤、沐浴和部分卫生洁具排水，水量因地区经济程度的差异而不同，因其含有大量的营养盐及细菌、病毒，容易造成地表水及地下水的污染，具有分布散、污染物浓度相对较高、水量差异大等特点。另外，农村地区居民分布广且分散，生活污水属间歇排放，其水质、水量波动性大，所含有机物浓度相对偏高;并且含有较高的人畜粪尿成分，氮、磷含量特别是磷含量较高。因此，处理时不仅要消减有机物还要脱氮除磷。

（二）农村生活污水的水量状况。

农村居民生活用水量受生活条件状况(给水系统、卫生器具完善程度、水资源利用方式等)、生活习惯、节气等因素直接影响。在具体确定用水量时，可参照表1，在调查分析当地居民的用水现状、经济条件、用水习惯、发展潜力等状况的基础上酌情确定，一般在居住较为集中、卫生设施与排水管网相对完善的村庄，生活污水排放量一般为总用水量的75%～90%。

（三）水质特征。

农村生活污水含有机物质、氮磷营养物质、悬浮物及病菌等污染成分，各污染物排放浓度一般为：COD(化学耗氧量)为250～400mg/L, NH3-N(氨氮)为40～60mg/L, TP(总磷)为2.5～5mg/L。

二、农村生活污水的处理要求和流程

根据村庄所处地理位置、人口规模、集聚程度、地形地貌、排水特点及排放要求、经济承受能力等具体情况，采用适宜的污水处理模式和处理技术。一般的处理要求是：当农村靠近城镇且满足市政排水接入要求的，可纳入城镇生活污水处理系统;对于人口相对集中的较大村庄可采用生态处理、常规生物处理等集中治理技术处理后再排放的方式，对于较为偏远人口密度小的小型村庄可采用简单生态处理后直接排放的方法;充分利用村庄地形地势、可利用的水塘及废弃洼地，采用生物生态组合处理技术实现污染物的生物降解和氮、磷的生态去除;优先选用工程造价低、运行费用少、低能耗或无能耗、操作管理简单、维护方便且出水水质稳定可靠的生活污水处理工艺。

农村生活污水处理一般可以分为以下三个阶段：第一阶段是简单处理，又称预处理，主要是去除污水中悬浮状态的固体污染物质，常用沉淀、拦截、过滤等物理方法。第二阶段主要是大幅度的去除污水中呈胶体和溶解状态的有机性污染物质，常用接触氧化、生物滤池、氧化沟等生物处理方法。第三阶段主要是进一步去除未能降解的有机物和易导致水体富营养化的可溶性无机物等污染物，常用生物脱氮除磷、化学除磷、砂滤、活性炭吸附、人工湿地、氧化塘等处理方法。

三、农村生活污水处理的三种模式

（一）经济发达、规模大且用地紧张的乡镇，其生活污水处理工艺应优先采用处理后回用工艺：

即污水管网→厌氧(或化粪池)→好氧处理→沉淀→过滤→除臭消毒→回用。该工艺的污水先经过厌氧发酵处理后，可以去掉污水中部分有机物;再用常规好氧处理，然后出水经过消毒除臭回用于当地居民冲厕所、绿化浇灌、道路冲洗等。该工艺处理后回用所涉及的回用管道系统，在规模不大、经济条件较好的乡镇，其改造敷设是可行的;处理设施的日常维护费用，可以从收取排污费、中水使用费来维持。

（二）经济发达、规模小且用地紧张的乡镇，其生活污水处理工艺应优先采用微动力充氧好氧生物处理加土壤渗滤工艺：

即污水管网→厌氧(或化粪池)→好氧处理→土壤渗滤→回用。该工艺的好氧处理可以采用固定生长型反应器，土壤渗滤可以选择绿化用地等。前段采有好氧处理后的出水有利于土壤渗滤处理，可以减少土壤处理占地面积且卫生条件好。

（三）规模小且闲置土地多的乡镇，其生活污水处理工艺应优先采用生态处理工艺，即污水管网→厌氧（或化粪池）→生态处理→回用。

生态处理处理单元的形式多种多样，如土壤渗滤、生物氧化塘、湿地处理以及它们的组合体。

四、农村生活污水回用于灌溉技术的经济效益分析

农村生活污水经过处理后回用于农田灌溉，既可提高水资源的利用率，也可为灌区提供稳定的水源，同时也减轻了污水处理的投资。特别是把污水处理中难于去除的氮、磷等营养物作为农作物的肥料，这也一定程度上避免生活污水直接排入水体而引起富营养化。污水回灌前要求水质必须达农田灌溉标准，这样才能保证对作物生态环境不至于产生危害。

（一）生活污水回用灌溉的效益分析。

生活污水回用灌溉的成本和损失包括：(1)水处理成本，它包括污水处理费用、污水贮存和运输费用;(2)因污水回灌引起土壤盐分含量增大而导致作物需水量增加，引起灌溉成本的提高;(3)由于硝酸盐渗滤引起含水层破坏的损失;(4)由于污水灌溉对作物适应性的要求，使得作物组合发生变化而导致的收入损失;(5)污水灌溉中营养物质较多，这些多余的营养物质所造成产品收益的减少;(6)受污水中盐分的影响，而导致作物组合变化引起收益的减少。

生活污水回用灌溉的收益包括：(1)农产品的赢利，(2)灌溉对含水层补水的效益;(3)由于污水处理中营养物质的价值而充当作物需要肥料产生的价值;(4)避免污水直接排河而减少污水处理成本。

上面的分析忽略污水回灌所引起的对人体健康造成的损失，污水回用的净效益就等于总收益减去上述成本和损失。

（二）生活污水回用灌溉的应用实例分析。

下面以三个村庄的生活污水处理方法为例说明三种处理模式的经济效益分析。

村庄一经济相对较发达、规模大且用地紧张，该村选择的生活污水处理方式为生活污水→厌氧处理池→好氧处理→过滤→出水。工程设计处理能力为200吨/天，工程建设费用为35万元，设备运行成本约为0.2元/吨水。

村庄二经济相对较发达、规模小且用地紧张，该村选择的生活污水处理方式为生活污水→厌氧池→接触氧化→人工湿地→出水。工程设计处理能力为42.5吨/天，工程建设费用为6万元，无设备运行费用。

村庄三规模小且闲置土地多，该村选择的生活污水处理方式为生活污水→厌氧池→人工湿地→出水。工程设计处理能力为20吨/天，工程建设费用为1.9万元，无设备运行费用。

表2是三个村庄同一测试时刻的进出水水质检测指标。

从表中数据可以看出，村庄一的处理模式工程费用和管理费用最高，但工程处理能力大，且去除效果最佳，村庄三的处理模式工程费用和管理费用最低，但工程处理能力有限，且去除效果有限，但上述三种方式均能满足农田灌溉水质标准。

（三）生活污水回用灌溉应用实例的经济效益分析。

假定使用上述三种处理模式的出水灌溉同一气候条件下同一种作物组合的农田，可以列出三种模式下的经济效益分析成果，见表3。

由表中数据可以看出，由于各种方法处理后均能满足农田灌溉要求，灌溉水质对作物产量的影响并不明显，而方式一由于投资和运行费用较高，经过计算后村庄二的水处理模式净效益最大，可以作为推荐方案进行推广。

五、结论

污水回用于农业是污水资源化的一个途径，有利于农业、生态环境和社会的协调发展。当然，这其中有利也有弊，可以节约淡水水源和化肥，同时减少排河水处理的成本，但是可能引起对含水层的破坏、耕作层营养物质的过剩、盐分的累计等等。因此，进行污水灌溉时，必须进行定期监测和谨慎使用，并制定合理的施肥政策，减少硝酸盐的渗透破坏，并和其他方法联合使用减少盐分和其他污染物质累积。

节水减排,污水回用 第2篇

随着水资源危机的加剧和水环境的不断恶化,水资源问题已成为21世纪全球环境资源的首要问题,而节约用水和重复利用水资源(污水回用)是解决有限水资源和用水量之间矛盾的最为有效、经济的办法。

在污水回用中,过滤是保证再生水质的一项关键过程,其目的是通过具有孔隙的过滤介质(滤料)去除水中悬浮物和胶体,使水获得澄清的物理处理,通常作为二级水处理后的三级或深度水处理。但在处理微污染水情况下,污水也可经过深度过滤后直接排放或回用。

过滤可分为深层过滤和表层过滤(滤饼过滤)。深层过滤是利用相当厚的滤料的巨大表面积,依靠筛除、吸附、沉淀、接触絮凝等复杂作用截留滤液中的悬浮物和胶体,其过滤效果比表层过滤优胜。

过滤和反冲洗是深层过滤的两个基本操作,性能良好的深层过滤处理应能满足在过滤时滤料排列紧密,滤床横断面上孔隙均匀分布,沿过滤方向滤层孔隙由大到小、过滤效率由低到高的理想过滤状态;而反冲洗时则能达到滤层蓬松舒展,内部孔隙充分张开,滤料间剧烈碰撞摩擦,以保证滤料的彻底清洗。

二、传统过滤存在的缺陷

传统深层过滤使用石英砂、无烟煤、铁矿石等颗粒滤料,其固有缺陷为:

首先:为防止反冲洗效果的降低和过滤阻力的增大,滤料粒径不应小于0.5mm,因此过滤精度不高;

其次,在反冲洗时会产生水分级现象,即自动按反冲洗水流方向从大到小颗粒排列,使过滤孔隙也是从大到小,但过滤时水流方向逆反,过滤孔隙沿过滤方向从小到大,因此水流经过小粒径、小孔隙滤层,悬浮物大部分被截留在表面滤层数厘米深度内,从而使滤层表面孔隙迅速堵塞,滤床压降迅速上升,而深层大部分滤层未发挥作用,使截污容量远远低于设计容量。这是颗粒滤料过滤运行一阵子后性能急剧变差的原因之一。

其三,为防止反冲洗时滤料过度流化造成滤料流失(“跑砂”现象)。反冲洗水、气强度不能很高,这使得积泥反冲洗出率较低。过滤一段时间后,其高残余积泥易结成泥球和泥饼而加剧过滤孔隙的堵塞,影响运行的稳定。这是颗粒滤料过滤运行一段时间后性能急剧变差的另一原因。

三、长效纤维过滤的出现

理想的滤层应沿过滤方向孔隙尺寸从大到小递减分布,从而使更多悬浮物进入更深滤层而被截留,使整个滤层的过滤效能得以充分发挥。

以纤维取代传统的颗粒滤料,是近年过滤技术创新的发展。纤维滤床不仅具有巨大的比表面积和较高的孔隙率,在水力压缩的作用下可形成上述“理想滤层”的过滤方式,使过滤床层结构更合理,过滤效率更高。

比较不同过滤的优劣是在其平均滤速、过滤周期、截污周期、截污容量、过滤效率(包括出水浊度、过滤精度、各种污染物去除率)、反冲洗效率(包括反洗时间、积泥反洗出率、滤床成熟期)、运行耗损(包括反冲洗水耗、反冲洗气耗、电耗)等多方面进行衡量对比。

四、使用长效纤维过滤是过滤技术的一场创新

经过长期试验、分析和研究,总结出一种最佳的纤维过滤结构方式——长效纤维过滤,可达到很好的综合过滤性能及持续、稳定地运行。无论是和传统的颗粒滤料相比,还是和现有的各种其它纤维滤料措施相比,在平均滤速、过滤周期、截污容量、过滤效率、反冲洗效率、运行耗损等各方面,长效纤维过滤都具有无可比拟的优越性。

五、长效纤维过滤的性能优势

1、采用纤维丝滤材,使过滤的结构轻型化,过滤组件更换方便;

2、滤料强度高,使用寿命长,不流失、无损耗、无毒性;

3、滤料孔隙率高,大大降低过滤阻力,可在低水压下使用,降低了过滤处理有效高度,节省运行能耗;

4、滤料面积比表面积大,使截污容量大大提高,有效改善了出水水质;

5、不仅对低浊度水(例如浊度<20mg/L的沉淀出水)的过滤性能优异,对高浊度(100NTU以上)的混凝出水也可直接过滤,而且过滤出水浊度皆能保持在0.3 NTU以下;

6、滤速快,净化水能力高,大大降低造价,减少占地面积,降低制水成本;

7、过滤出水水质优异而稳定,可用于直接过滤水库、湖泊及相关地表、地下水以作为生活用水;

8、反冲洗容易,反洗时间短,可大大节省反冲洗用水,用气量;

9、反冲洗彻底,过滤周期长,可长期稳定、高效运行;

1 0、设备结构简洁、紧凑,运行维护和维修简单、快捷。

六、长效纤维过滤的流程示意

长效纤维过滤器以无毒、无害的人造纤维为过滤介质,采用专门设计和结构形式研究生产而成,具有高滤速、低滤阻、高出水水质、低能耗、运行操作简便等特点,适合各类水的过滤分离。(图1)

七、长效纤维过滤的性能参数

表1是长效纤维过滤的具体技术性能以及和传统的颗粒滤料过滤的对比。

八、长效纤维过滤的经济效益比较10

下面案例以处理产水量2000m3/d为例子,比较颗粒滤料过滤与长效纤维过滤的使用经济性。(表2)

九、长效纤维过滤的适用范围

1、城市各中小商业的污浊水净化回用,如酒店洗涤水、酒楼洗菜水、桑拿浴室洗浴水、洗车水等等;

2、城乡净水厂的给水净化,可取代一般自来水厂的过滤池及部分原水水质较好(浊度低于20 NTU)水厂的“沉淀+过滤”段;

3、农村边远地区用水的简易处理;

4、城市污水及工业废水的深度处理与回用;

5、雨水、冷却水回用;

6、人工湖泊、景观水体的循环净化;

7、游泳池、温泉用水的循环过滤;

8、富营养湖泊、养渔业水体的澄清除藻;

污水回用技术研究进展 第3篇

污水回用经过近40年的发展, 已成功开发一批先进、可靠、经济适用的污水回用技术并得到较为广泛的推广和应用, 取得了显著的社会效益和经济效益。国外污水回用已有很长的历史, 规模也很大, 如美国、日本等。我国对水资源和水污染问题认识较晚, 近年来开始关注污水回用技术并加强研究开发, 但是我国污水回用技术还不成熟, 推广程度不够, 有待结合实际深入研究。

污水回用技术根据机理可分为物理法、化学法、物理化学法和生物化学法等。单元技术包括:混凝、沉淀、过滤、活性炭吸附、离子交换、膜分离与膜生物反应器、臭氧氧化、光催化氧化、加氯、紫外消毒等[1,2]。为了提高处理效果, 通常将单元技术进行组合应用以适应不同的回用要求。目前, 常用的单元技术有:

1 混凝、沉淀

混凝是向水中投加药剂, 通过快速混合, 使药剂均匀分散在污水中, 然后慢速混合形成大的可沉絮体, 进而进行沉淀。混凝可去除或降低悬浮的有机物和无机物, 溶解性磷酸盐以及某些重金属, 降低水中细菌和病毒含量。

2 过滤

过滤是使二级生物处理或物理化学处理的出水通过颗粒滤料, 将水中悬浮杂质截留到滤层上, 从而使水澄清的过程。过滤是保证处理水质的不可缺少的关键过程。目前新兴的高效纤维过滤技术采用软填料纤维束作为滤元, 具有巨大的比表面积和表面自由能, 单丝直径仅为几十微米到几微米, 过滤阻力小, 具有极高的过滤精度;并且纤维束的寿命在十年以上, 使用过程中无任何流失。该技术具有适应水质广、过滤精度高、滤速快、占地面积小、自耗水率低等优点。

3 活性炭吸附

活性碳吸附可去除水中残存的有机物、

胶体粒子、微生物、余氯、痕量重金属等, 并可用来脱色、除臭。由于活性炭具有极大的比表面积, 处理效率高, 装置占地少, 易于自动控制, 对水量、水质、水温变化适应性强, 可再生使用, 是一种具有广阔应用前景的污水回用处理技术。但是, 活性炭吸附对大部分极性短链含氧有机物不能去除, 同时再生费用高, 很难就近迅速处理, 限制了该技术的应用。

4 臭氧氧化

臭氧是国际公认的绿色环保型杀菌消毒剂, 消毒效率高, 对各种病毒、细菌均有很强的杀灭能力, 它还能除味、脱色, 改善水质, 而且没有二次污染。臭氧处理技术被认为是未来水处理领域的新兴技术[3]。但是, 臭氧在氧化污染物的同时, 其自身也产生一些有害物质, 与氯消毒相比, 产生的副产物较少。目前, 由于国内的臭氧发生技术和工艺比较落后, 所以运行费用过高, 推广有难度。

5 臭氧生物活性碳吸附

利用臭氧预氧化作用, 可降低生物活性炭滤池的有机负荷, 使难降解有机污染物转化为可生物降解物质, 同时, 臭氧还能起到充氧作用, 使生物活性炭滤池有充足的溶解氧用于生物氧化。但是, 生物活性碳对预处理的要求较高, 进水p H值对大多数细菌、藻类、原生生物的生长极为重要, 一般其最佳p H值为6.5~7.5, 进水浓度浊度较高时, 活性炭微孔极易被堵塞, 缩短活性炭运行周期, 降低处理效果。

6 膜分离与膜生物反应器

膜分离法主要指的是纳滤、超滤、微滤、渗透及反渗透等分离技术, 是一种新兴的高分离、浓缩、提纯和净化技术, 具有出水水质好、效率高、占地小的显著特点。自20世纪90年代以来, 膜技术用于水处理方兴未艾, 取得了巨大成功。但是膜分离的水源通常要求比较清澈, 基建投资和运转费高, 易发生堵塞, 需要高水平的预处理和定期的化学清洗, 还存在浓缩污泥处置的问题。

膜—生物反应器 (MBR) 是把生物处理与膜分离相结合的一种组合工艺, 它不仅能高效地进行固液分离, 得到可以直接回用的稳定出水, 而且可在生物反应池内维持高浓度的微生物量, 提高处理装置的容积负荷, 节省占地面积、剩余污泥产生低、操作管理方便。近年来, 国内外在这方面的报道甚多, 研究活跃。MBR推广应用的关键在于解决膜污染和经济可行的问题。如研究低成本、耐污染、耐酸碱、耐生物腐蚀, 有一定机械强度的高性能超滤膜, 使膜的清洗和更换不至过于频繁;采用浸没式膜生物反应器, 以节省循环泵所消耗的能源等。

7 光氧化法

光化学氧化是利用具有高氧化性的羟基自由基对污染物进行处理, 对微量难降解物质十分有效, 且将紫外光辐射与臭氧结合使用, 更能使氧化速度大大提高。目前该项技术研究进展很快, 但是运行成本较高。

8 组合工艺

选择污水回用技术, 必须考虑污水源和回用用途, 从而确定污水回用需要达到的水质标准, 选择适当的技术组成组合工艺。从污水源看, 污水回用首先从污染程度较轻、水质较好的城市污水开始, 随后发展到水质较差的生活小区、工业园区和工业企业内部污水等。从污水回用用途看, 首先是对水质要求较低的农田灌溉用水、生活杂用水、绿化用水、景观用水、循环冷却水, 再发展到回用于饮用水、化学脱盐水和锅炉给水等要求严格的用水。

根据不同的回用用途, 组合工艺通常有:回用于工业循环冷却水的“混凝沉降-砂滤-离子交换”工艺;回用于农田灌溉的“混凝沉降-砂滤”工艺;回用于景观娱乐用水的“曝气-混凝沉降-砂滤-臭氧生物活性炭”工艺;回用于生活杂用水的“曝气-混凝沉淀-砂滤-臭氧生物活性炭-加氯消毒”工艺。此外, 还有“臭氧-生物活性炭-膜分离”工艺, “活性炭吸附-光氧化”工艺, “活性炭-超滤”工艺等。

污水回用是解决缺水问题的有效途径, 同时减少了向水域的排污量, 带来了可观的环境效益。美国等发达国家十分重视污水回用, 已经设有专门的管理资源再利用机构, 并设有污水回用的专项贷款和基金[4]。目前, 我国污水回用技术已日趋成熟, 一些新型、高效的处理技术如膜分离技术和膜生物反应技术也相继诞生并应用。污水回用将进一步开辟水源, 扩大应用, 污水回用技术将进一步组合、集成, 最终实现零排放的目标。

摘要：污水回用是解决我国水资源短缺、减少水体污染的重要途径。介绍了国内外污水回用技术研究的现状, 分析了常用污水回用技术的特点, 并对污水回用的前景进行展望。

关键词：污水回用,膜技术,研究进展

参考文献

[1]李本高, 汪燮卿.污水回用技术进展与发展趋势[J].工业用水与废水, 2006, 37 (4) :1-6.

[2]Norrie Hunter.Water reuse:Making use of wastewater.Filtration&Separation.2007, 44 (7) :24-27.

[3]张晔, 冯春杨, 黄骏.臭氧处理生活污水的应用研究[J].四川环境, 2006, 25 (2) :14-17.

物化法处理回用城市生活污水的研究 第4篇

Fenton氧化是指由H2O2和Fe2+的结合，二者反应生成氧化能力很强的·OH自由基，可以氧化水中大多数有机物，能将大分子有机物降解为小分子有机物或完全矿化[1]，具有操作简单、反应迅速，且无二次污染等优点[2]。针对生活污水生化处理的缺点，本研究将采用纯物化的方法对生活污水进行回用处理，达到快速处理的目的。

1 试验材料与方法

1.1 试验药剂

聚合硫酸铁(SPFS)、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝铁(PAFS)、H2O2、硫酸铁、硫酸亚铁、聚丙烯酰胺(PAM)、硫酸、氢氧化钙。

1.2 试验污水水质

试验用水来源于小区生活污水管路排水，由于不同时段水质波动较大，多次取样充分混合后测定其指标平均值，水质如表1所示。

1.3 污水处理回用流程

生活污水处理流程如图1所示：通过隔栅去除生活污水大颗粒固体及垃圾，之后采用混凝沉淀法对废水中大颗粒悬浮物、固体COD进行去除。出水调pH后进入Fenton氧化反应器，以Fe2+和Fe3+作为催化剂催化过氧化氢分解产生·OH，去除水中溶解性COD。氧化出水加入氢氧化钙调pH至8-10并加入聚丙烯酰胺(PAM)进行混凝，用以去除水中过量的总磷及残余有机物。混凝沉淀后的上清液通过折点氯化法进行脱氮处理，出水经过消毒灭菌后作为城市杂用水回用。本文将以混凝和Fenton氧化为重点研究对象，并对其条件进行优化。

1.4 水质检测方法

COD的测定方法：重铬酸钾法;氨氮的测定方法：纳氏试剂比色法;固形物的测定方法：重量法;磷酸盐的测定方法：钼锑抗分光光度法;BOD5的测定方法：稀释与接种法;总大肠杆菌群：多管发酵法。

2 试验结果与讨论

2.1 生活污水混凝试验

生活污水含有较多的固体悬浮物，这也是造成生活污水CODCr、浊度较高的主要原因。本研究采用混凝沉淀法去除废水中悬浮物，选用聚合硫酸铁(SPFS)、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝铁(PAFS)、硫酸铁、复配混凝剂Ⅰ和复配混凝剂Ⅱ对生活污水进行混凝处理，试验结果如图2所示：

由图2可以看出FP-1混凝剂混凝效果最好，在进水COD浓度为350mg/L时，出水COD浓度可以降至110mg/L左右，COD去除率可以达到68.2%。FP-1混凝剂为本公司研发的混合混凝剂，主要成分为硫酸铁、聚合硫酸铝铁和聚合硫酸铁，因此选择复配混凝剂FP-1对生活污水原水进行混凝。

2.2 混凝出水Fenton氧化试验

生活污水经过混凝沉淀后大部分悬浮固体及有机物得以去除，剩余溶解性有机物拟通过Fenton氧化进行去除，本研究通过大量试验对Fenton氧化条件进行优化。

(1)Fenton氧化pH及反应时间的确定

混凝出水COD约为110mg/L，以混凝出水作为原水进行Fenton氧化试验。设定过氧化氢(30%)加入量为0.1%，催化剂采用硫酸亚铁，考察不同反应pH对Fenton氧化的影响，试验结果如图3所示。

结果表明：在反应pH为3时，反应120min之后COD去除率达到66.3%，Fenton氧化效果最好，反应pH为4时反应120min后COD去除率可达65.5%，Fenton氧化效果随着pH的升高逐渐降低。分析原因是因为pH值过高时，OH-会直接抑制·OH的生成，同时Fe3+和Fe2+也会以氢氧化物的形式沉淀而降低或失去催化作用。在pH为4，反应时间80min时，COD去除率为62.5%，剩余COD浓度约为40mg/L,BOD5浓度小于20mg/L，已经满足城市杂用水水质要求。因此，确定反应pH为4，反应时间80min。

(2)Fenton氧化H2O2加量的确定

设定Fenton氧化pH为4，反应时间80min，催化剂采用硫酸亚铁，考察不同H2O2(30%)加入量对COD去除率的影响，试验结果如图4所示。

由图4可以看出：Fenton氧化COD去除率随H2O2(30%)加入量的增加而升高，当H2O2(30%)加入量为0.1%时COD去除率为63.1%，COD降至40mg/L以下，满足城市杂用水水质要求。过氧化氢加量继续增加，COD去除率增幅逐渐减小，分析原因可能H2O2作为·OH的捕捉剂也会消耗·OH，过氧化氢的用量过高时，无效降解也变得越来越严重。因此确定Fenton氧化的最佳过氧化氢的加入量为0.1%

(3)Fenton氧化催化剂的选择

Fenton试验结果表明：采用硫酸亚铁作为催化剂，氧化后混凝效果较差，出水中含有较多的Fe2+，呈黄绿色。因此考虑筛选一种类Fenton催化剂，能够提高催化氧化效率或者提高氧化后混凝效果，试验结果如图5所示。

由图5可以看出采用锰砂或废铁屑作为催化剂，催化效率远低于硫酸亚铁。采用混合催化剂，Fenton氧化COD去除率达到62.2%，略低于硫酸亚铁的63.6%，混合催化剂为含Fe SO4和Fe2(SO4)3的混合物，催化效率虽然略低，但是废水氧化后易进行混凝沉淀，出水澄清。因此，选用混合催化剂催化Fenton氧化反应。

(4)Fenton氧化催化剂加量的确定

设定H2O2(30%)加入量为0.1%，反应pH4，反应时间80min，催化剂为混合催化剂，考察催化剂加量对Fenton氧化的影响，试验结果如图6所示。

由图6可以看出：在0-0.2g/L范围内，COD去除率随着催化剂加量的增加而迅速升高，当催化剂加量为0.2g/L时COD去除率最高为63.8%，之后随着催化剂加量的继续增加，COD去除率呈逐渐降低的趋势。这是由于催化剂加量过多，会造成过氧化氢的无效分解，反而不利于Fenton氧化的进行，同时会造成混凝泥量大增。因此，确定催化剂的加入量为0.2g/L。

3 污水的后续处理

通过混凝沉淀-Fenton氧化-混凝沉淀后，污水的主要指标COD、BOD5、悬浮物、总磷等均达到城市杂用水回用要求，只是氨氮浓度仍为30mg/L左右，因此采用折点氯化法对水中过量氨氮进行去除。脱氮后将污水进行消毒处理，水质完全达到城市污水再生利用城市杂用水水质(B/T18920-2002)标准，如表2所示。

4 结论

完全采用物化法对小区生活污水进行快速处理回用，以减少外部环境对污水处理效果的影响。筛选了适用于生活污水的FP-1复配混凝剂，有效降低生活污水中的固体悬浮物、COD等指标。对于溶解性有机物、胶体等采用Fenton氧化对其进行去除，通过大量试验得出了Fenton氧化的优化条件为：pH4，反应时间80min，过氧化氢(30%)的加入量0.1%(体积分数)，催化剂采用Fe SO4和Fe2(SO4)3混合催化剂，催化剂加量为0.2g/L。经过后续折点氯化、消毒灭菌等工艺处理，污水水质达到城市污水再生利用城市杂用水水质(B/T18920-2002)标准。此法虽然成本稍高，但仍具有良好的应用前景。

摘要：采用物化法对某小区生活污水进行处理。通过大量试验筛选了适用于该污水的复配混凝剂并对关键步骤Fenton氧化进行了条件优化,实验结果表明:Fenton氧化的最佳反应条件为:pH4,反应时间80min,过氧化氢的加入量0.1%(体积分数),催化剂采用FeSO4和Fe2(SO4)3,催化剂加量为0.2g/L。经过后续工艺处理,污水水质达到城市污水再生利用城市杂用水水质(B/T18920-2002)标准。

关键词：生活污水,混凝,Fenton氧化,回用

参考文献

[1]陈传好.Fenton试剂处理废水中各影响因子的作用机制[J].环境科学,2000,21(5):15-18

[2]Pigllatello J J.Dark and Photoassisted Fe2+Catalyzed degradation of Chlorophenoxy Heerbicides by Hydrogen Peroxide[J].Environmental Science&Technology,1992,26(12):944.

[3]方建章,雷恒毅,李浩,等.物化生化联合工艺处理城市废水生产试验研究[J].环境科学与技术,2004,27(4):10-58

[4]张其春,卢渊,薄和秋,等.镀铜铁屑-Fenton氧化反应的一种新催化剂[J].成都理工大学学报(自然科学版),2004,31(4):436-440

城市污水回用技术发展探讨 第5篇

我国水资源贫乏, 是世界上13个贫水国之一, 人均水资源占有量仅达世界平均水平的 1/4。水资源短缺与水污染是全球淡水资源领域面临的主要问题, 也是中国经济快速发展中遇到的严峻挑战。目前, 一些城市为解决水资源匮乏问题, 千方百计寻找与开发新的水源, 很多城市在数百公里之外也找不到新的淡水资源。据统计, 目前全国城市污水排放量大约为414×108m3/年, 城市污水处理率和二级处理率仅为30%和15%, 而城市污水处理厂每年产生的近百亿吨清洁水几乎都被白白排掉, 污水平均回用率只有10%。我国污水回用尚属起步阶段, 只有少数城市进行污水回用。城市污水是水量稳定、供给可靠的一种潜在水资源, 我国城市污水回用是缓解水资源短缺的重要方法, 具有巨大的市场潜力。

2 我国水资源现状分析

随着人口的快速增长、经济的飞速发展和城市化进程的加快, 原始资源型和污染型水资源短缺问题也日益突出, 并成为亟待解决的全球性问题。从20世纪80年代初开始, 我国社会经济一直处于快速发展状态, 用水总量明显增长, 原始资源型缺水日益突出。以全国城镇生活用水为例, 从1980到1999年用水量增长4倍, 为同期城镇人口增长率的两倍。目前我国有400多个缺水城市, 正常年份城市缺水60亿m3, 日缺水量达1 600万m3。2000年我国北方遭受百年不遇大旱, 许多水库河流出现断流和枯干等现象, 城市供水出现前所未有的紧张局面。大连市花费巨资、耗时20余年的引碧工程, 本以为可解决大连供水问题, 可1999、2000两年的干旱, 碧流河水库9.3亿m3库容只剩1亿m3 (还包括0.7亿m3死库容) , 很快便无水可供。市里紧急启动投资11亿元引英入连应急工程, 也只解决7 000万m3水, 220万人口日供水量由120万m3压到77万m3, 每户每月供6m3水, 超过的收10倍水费, 工业上超过限额按20倍收费, 全市一般桑拿全部关闭。

由于尚未完全摆脱资源粗放利用的生产模式, 不仅直接造成水资源浪费, 而且导致水资源可利用性明显降低, 广东、江苏、上海等一大批省市已面临日益严重的水质污染型缺水。经济建设要发展, 城市人口要增加, 城市用水需求也就必然增长, 城市的供水、节水和水污染防治工作将面临十分严峻的形势, 除积极开发新的水资源、严格控制水污染和积极推广节水措施外, 水的再生利用是解决水资源紧张行之有效的措施。

3 城市污水回用的巨大潜力

长期以来, 人们把用过一次的水称为废弃、污水、下水, 总把这种水与污垢、肮脏相联系, 难以想象它还能再用。实际上水是自然界唯一不可替代且唯一可以再生资源。人类使用过的水, 污染杂质只占0.1%左右, 比海水3.5%少得多, 经适当再生处理可重复利用, 实现水在自然界的良性大循环。城市污水易于收集、处理, 数量巨大, 稳定可靠, 作为城市第2水源要比海水、雨水来得实际, 比长距离引水花钱要少得多。开辟这种非传统水源, 实现污水资源化, 对保障城市安全供水具有重要的战略意义。

3.1 污水回用能增加城市水量

粗略计算, 城市供水量80%变为城市污水排入管网中, 收集起来再生处理后70%可以安全回用, 则二者合计起来, 即城市供水量的一半以上, 可以变成再生水返回到城市水质要求较低的用户, 替换出等量自来水, 相应增加了城市一半供水量。我国正常年份全国城市缺水60亿m3, 日缺水量达1 600万m3/d。污水回用量相当于全国城市缺水量的一半, 污水回用具备其它节水措施达不到的规模效应, 对缓解水资源危机将发挥重要作用, 这种潜力的开发非常值得。

3.2 污水回用工程的投资

目前城市污水处理 (二级处理) 投资大约为900～1 400元/m3·d水, 在此基础上的再生处理约400～600元/m3·d。加上管网配套总计600～1 000元/m3·d, 则形成40亿m3水源的投资约在100亿元左右。以大连引英为例, 形成同样规模的长距离引水则需600亿元左右, 海水谈化需1 000亿元, 可见污水回用在经济上具有明显优势。

3.3 回用工程投资渠道

近年来, 国家拨巨款、利用外资贷款等形式基本解决了污水厂建设资金问题, 但回用工程资金不到位, 各地缺口很大, 不少城市形成上了污水厂而不上回用, 或上了回用设施没有管网配套, 不能形成供水能力。建议国家成立污水回用投资咨询公司, 帮助各地解决资金困难, 解决各地不懂回用, 缺钱缺技术问题, 公司帮助落实回用项目, 作好先期论证和技术评估, 并给予资金和技术的支持。污水回用是商业回收率很高的事业, 国家应抢占这块市场, 形成最大市场份额。

3.4 我国主要城市污水回用工程实例分析

3.4.1 北京市污水回用工程

北京市政府为缓解北京水资源紧张状况, 将高碑店污水处理量的50%即50×104m3/d回用于工业冷却、景观河道、城市绿化及城市喷洒公路用水等。华能北京热电厂使用了高碑店污水处理厂2×104～4×104m3/d的出水作为冷却用水, 为耗水量大的电力行业全面推广污水回用起到了良好示范作用。2007年, 北京市开建和续建了北小河、吴家村、卢沟桥、小红门4座再生水厂及配套管网, 目前北小河、吴家村2座再生水厂可向奥运中心区及凉水河上游提供景观补充水源。

3.4.2 大连市污水回用工程

大连市的污水回用示范工程己正常运行十几年, 污水厂二级出水经深度处理后的再生水主要用于工业冷却、园林绿化、建筑施工、市政施工等方面。大连开发区建成的64km的草地喷水管道, 用于浇灌城市的中心绿化带, 创全国以再生水自动喷洒草地的先河。

4 结语

城市污水的资源化应该建立在水的良性社会循环基础上, 这对水资源的可持续性开发和再生利用至关重要。今后城市污水回用是解决城市缺水的有效途径, 不仅可节约大量的新鲜水, 而且可以降低排污水对环境的污染, 对经济发展有着重要作用, 同时还有助于水体系的维护, 可谓经济效益、社会效益双丰收, 中国水工业的朝阳产业之一。

摘要：对我国水资源现状进行分析, 指出了城市污水回用具有一定的可靠性, 且可以带来显著的环境效益, 在缓解城市缺水问题上, 城市污水回用可开辟城市第二水源, 探讨了城市污水回用的潜力, 并对工程实例进行了阐述。

关键词：城市污水,水环境污染,污水回用

参考文献

[1]陈亚萍, 康永祥, 韩东锋, 等.西北地区废水资源化探讨[J].水资源与水工程学报, 2004, 15 (2) :66~68.

[2]宋序彤.中国城市供水发展特征及对策[J].中国给水排水, 2000, 16 (1) :21~25.

石化企业污水回用问题及对策 第6篇

保护水资源、保护水环境的政策和法规日趋严格,水价正逐年大幅提高。对五大高耗水的工业行业实行水资源配额使用、污水限量排放的政策已经出台,国家经贸委要求石油石化行业“十五”期间节水35亿t,“十一五”对行业要求将更加严格。这些措施必将影响到石化企业的生存和发展,迫使行业加强节水减排、污水回用技术的开发和使用,做好节水减排、污水回用工作,降低新鲜水消耗、减少污水外排、降低企业用水成本。虽通过加强精细化管理,不断应用新型节水技术,但国外石化行业先进水平加工吨原油的新鲜水耗量及加工吨原油的工业污水排放量一定程度上仍优于我国同类企业,水资源利用率的差距依然存在。这说明节水减排工作还存在缺陷,节水减排方面的管理与技术水平均与国外同类企业相比存在较大差距。

石化企业的污水主要有含硫污水、高浓度含油污水、低浓度含油污水、生活污水和清净废水五大部分,含硫污水主要来自加氢精制、催化、延迟焦化、连续重整和加氢裂化等装置的分馏系统切水、常减压装置的“三顶”污水以及轻污油罐脱水等,进含硫污水汽提装置处理;高浓度含油污水主要有汽提净化水、电脱盐污水、碱渣污水;低浓度污水即含油污水,主要来自各装置的机泵冷却和密封水、油罐脱水、地面冲洗水等;生活污水主要来自于生活区的生活污水和厂区生活污水;清净废水主要来自净化水场排水、电站化学水处理排水和循环水场排污等。

炼油废水回用有含硫污水的串级使用、汽提净化污水的回用、达标外排污水的回用等三个层次。炼油厂三种污水回用形式都普遍存在,但就污水回用量、回用深度、存在问题来说,达标外排污水回用都比前两种回用形式影响深远,将达标外排污水回用至循环冷却水乃至锅炉,是降低工业企业新鲜水消耗,解决工业企业水资源不足,减少环境污染与工业污水外排的重要举措。所以在此主要就达标外排污水回用进行分析和讨论。

1 背景与现状

回用废水用作循环冷却水系统的补充水,最具有影响因素的污染物分别为悬浮物、COD和NH3-N。而在循环冷却水系统的补充水水质要求放宽后,一般认为达标排放的废水仅需通过低成本的适度处理,使废水中的COD小于50 mg/L、NH3-N小于8 mg/L、悬浮物小于10 mg/L、石油类小于2 mg/L,再经水质稳定处理后,就可以回用于循环水。工业污水中主要污染物指标类似于COD、NH3-N等都接近甚至优于循环水水质指标,不用再经过任何处理即可回用,因而部分公司将污水回用循环冷却水的水质指标着眼点放在去除悬浮物(SS)和降低浊度上,减少污水适度处理投资和成本。基于此,形成了达标排放污水不再进行深度处理,仅做去除悬浮物和降低浊度的适度处理的思路。保证通过适度处理获得合格的循环水补充水要解决的主要问题是如何控制水中悬浮物和降低浊度,引起水中悬浮物和降低浊度的主要因素是藻类的控制问题和微生物的控制。典型代表就是石科院采用复合缓蚀阻垢剂RP-12、杀生剂RP-78、RP-79为核心的达标外排污水直接回用循环水技术。还有一种是达标排放污水经过精滤、超滤、反渗透等深度处理后,其水质已接近新鲜水的水质标准,然后再回用循环水系统、锅炉系统。深度处理回用技术其优点是水质好,运行风险小,但一次性建设投资大,运行费用较高。而直接回用循环水技术投资小、上马快,如果运行控制的好,可很快见到效益,同时也存在着运行不稳定、风险大的缺点。

对于适度处理主要用于处理丰水地区企业的达标污水。该类污水中的含盐量较低,适度处理主要是进一步降低污水中的COD、氨氮和油类有机物,使水质分别达到《指标》中规定的COD小于等于60 mg/L,ρ(NH3-N)小于等于10 mg/L,ρ(油)小于等于2 mg/L的标准,满足循环冷却水补水的水质要求。达标回用的污水可代替新鲜水,同时应调整循环水药剂配方,使其接近或基本达到新鲜水补水的浓缩倍数。污水回用适度处理流程见图1。

对于深度处理则主要用于处理缺水或水质较硬地区企业的达标污水,主要目的是去除水中的盐,降低电导率。通常采用预处理—超滤—反渗透脱盐的处理流程,脱除水中约98 %的盐,处理费用较高。处理后的水质好于自来水,一般回用至脱盐水制备系统,以提高回用水的价值。尤其在缺水地区,水价和水的硬度均较高,具有一定的经济效益。污水回用深度处理流程见图2。

2 污水回用存在的问题

(1)污水回用没有监控池,缺乏连续性。由于受先天性缺陷及投入不足的影响,部分企业外排污水没有监控池,合格污水直接外排,不能有效存储形成固定回用水源,这不仅不利于污水回用的连续平稳性,也是企业造成环境污染事故的隐患。污水回用系统管网设置不合理也会成为限制污水回用量的瓶颈,一是各种品质的回用水没有严格区分开来,达不到高水高用,低水低用。二是同一污水回用系统内部各用水点之间不能平衡,各个用水点之间互相限制用水。

(2)污水装置受冲击影响污水回用。从各石化企业现状来看,在管理、学术、技术上都存在一些缺陷。主管部门管理不到位,质检部门跟踪分析不能及时有效,车间巡检、操作不能达到要求,同时在石化污水处理受冲击物质种类、物质浓度和机理上还没有成熟的学术理论,有进一步探讨的必要。污水装置受上游冲击时有发生,而且一旦发生冲击恢复起来需要很长一段时间,这段时间内的排水水质会明显偏差。部分高浓度废水(电脱盐、汽提水、碱水等)没有专门的处理设施,控制不好就会对污水处理造成冲击。

(3)污水回用片面追求污水回用量。目前许多石化企业为追求社会效益,扩大影响,片面追求污水回用量,而不去从真正节水角度考虑,企业的新水用量是否降低,企业的吨油耗水量是否降低,有时反而得不偿失。同时由于污水的重复利用率太高,会导致水中的盐分不断积累而导致电导偏高,反过来又会影响污水处理及循环水系统。

(4)污水处理深度不够,污水水质偏差。一方面,由于技术或资金投入的问题使石化各企业的污水处理处于不同的水平,有的企业只是靠“老三套”工艺处理,再经过简单的过滤就回用,这样的污水处理水质在大部分时侯与回用水水质要求相比是有差距的,结果使得补充水系统水质恶化,得不偿失。另一方面目前污水深度预处理技术工艺路线丰富多样,虽然在一定程度上都有一定的效果,但如何选择最技术经济、最适合的工艺路线还需要经过很多实验对比、分析,如何科学的对待这个问题是很重要的。

(5)无充足优质污水来水水源。随着各企业清洁生产的推行及节水观念的深入,企业排污水量也逐渐减少,合格外排污水量也逐渐减少,不能完全满足企业污水回用的要求。明沟排水中包括净化水场排水、电站化学水处理排水和循环水场排污等,电站化学水排水是浓盐水,循环水排污电导偏高且含有循环水投加的杀菌剂及难以降解的有机物,如果回收以后会提高污水处理量,但同时会对污水处理造成不利的冲击,使污水排水水质电导超高或水质超标。

(6)污水回用循环水中后存在以下问题;第一循环水中pH值一般控制在8.0～9.0,而回用的污水一般呈中性或略偏酸性,所以补入中性或略偏酸性回用污水时,如pH值一旦低于6.0,腐蚀速度将迅速增加,严重威胁到循环水的稳定运行。第二受回用污水水质的影响,经常发生循环水浊度升高的问题,浊度值一般在30～50 mg/L,最高达到86 mg/L。循环水中悬浮物高,会在设备表面产生粘泥、污垢,促进局部腐蚀。第三循环水中的微生物增多,细菌中的铁细菌、硫酸盐还原菌、硝化细菌等产酸菌可促进系统中铁的腐蚀,同时还可以产生大量的生物粘泥,造成粘泥危害。发生粘泥危害以后,微生物粘泥会降低凉水塔的冷却效果,降低水稳剂的缓蚀、阻垢和杀菌效能,换热器堵塞、水温升高、腐蚀加剧会接踵而至。

3 污水回用问题对策

首先必须建立完善的污水回用系统,设立污水排放监控池,根据各企业的污水处理量及要求,选择监控池的大小,一般最好在2 000 m3以上为佳。在设置污水监控池的同时要考虑在特殊情况下可以将监控池内污水打回污水处理源头重新处理,这不仅实现了污水回用的连续和平稳,也是企业在污水出现不合格的情况下能够暂时储存,防止环境污染的有效手段。要根据污水回用的水质不同建立不同的污水回用管网,高水高用,低水低用,同一个回用系统要统筹考虑各个用水点的距离、扬程,通过优化管网、增加管道泵等手段平衡各个用水点的用水。

在污水水质分配方面实现污污分流、污污分治。将含硫污水、碱渣污水、无机废碱液、含碱污水、高浓度污水和低浓度污水进行彻底分流,并实现专线输送、专罐储存、分质限量处理。将有利于生化处理的化工部来水及汽提净化水送生化处理装置进行处理;将来自炼油老区含油量较高但除油后比较容易处理的低浓度污水进老三套装置处理。将停工期间的高浓度溶剂冲洗水用槽车运至污水处理场专门的储存设施。针对影响回用水质的电导率,对进污水处理场的各路污水进行水质调查,一旦条件具备,将高盐水或含盐水从污水中分离出来,更有效地保证回用污水的水质。

企业要在污水回用的管理上下大功夫,主管部门对于各装置的排污要加大监督力度,完善各种考核制度,要与科研单位多联系,分析污水处理的规律以及各种水质对污水处理的影响程度,在大的方面要宏观考虑,不能头痛医头,脚痛医脚,抓住问题的本质。污水处理场要有足够的缓冲能力以应对可能的冲击。质检部门与生产车间要互相配合、联动,对水质异常及时发现、处理。同时主管部门要有针对地设立考核目标,不能单独地考核某一方面指标,否则会使各单位只追求某一方面的指标而导致舍本逐末的发生。要在水系统建立一个大的平衡,具体分析新水、污水、循环水、化学水等各种水的用量及相互之间的关系,找到最佳的节水节点。

实行对明沟水回收时,则需要对明沟系统进行改造,特别是对电站浓盐水及循环水清洗排污水需要设专线进行单独排放,以免回收至污水处理场而对污水处理造成冲击,对于生活污水要有意引进来,因为生活污水的可生化性有利于污水的生化处理,增强污水处理的效果。有条件的企业可设立明沟水回收储存设施,这样更能保证明沟水回收的连续,从而保证稳定的污水回用。

常规的污水回用一般是回用至循环水,但在污水回用不断发展的今天,仅仅回用至循环水已不能满足要求,寻找、开发新的用水点已是大势所趋。对于石化企业,消防水由于频繁使用,它的补水量也很可观,而且由于其置换性强,将回用污水补充入此系统完全符合水质要求。另外热电站一直以来都是以新鲜水作为循环补充水,工业污水在水质得以充分优化后,通过摸索,认为将其回用至循环水作为补充水源在水质方面应该不会有什么影响,许多企业从2006年开始着手这项工作,将工业污水按照一定比例回用至热电站循环水。作为污水的深度回用,目前已有部分企业将回用污水水质处理至锅炉补充水水质,更加进一步拓宽了污水回用的深度,燕山石化、天津石化在这方面都已经做了成功的尝试,并且目前运行良好。

要进一步提升石化企业的污水回用深度和广度,需要对污水处理技术水平作进一步的提升,不能只依靠简单的“老三套”技术,以下部分企业的污水深度预处理技术及应用可作为参考。湛江东兴炼油厂采取的措施是对高浓度重污染污水(如电脱盐污水、气提污水、碱渣水等)进行单独收集,经过所谓的曝气生物滤池处理后进入现有的污水处理老三套装置再处理,曝气生物滤池出水COD一般在200～300 mg/L,同时受到轻度污染的污水直接进入污水处理老三套装置,它的COD值一般在400～500,所以综合来看污水处理老三套装置进水COD值平均在300～400之间,基本上不会造成对污水处理系统的冲击,有效保证了污水处理的效果。镇海炼油厂的污水处理流程为老三套加流砂过滤,再经过混凝沉清,进入缓冲池,进行杀菌消毒和调节pH值后,流入氧化塘进行自然净化,最后出水经泵提升回用。任丘炼油厂在污水经老三套处理后先是混凝沉清,进由双层滤料填充的过滤罐过滤,利用臭氧发生器产生的臭氧对出水进行杀菌消毒后通过活性炭过滤罐进行吸附,出水回用。天津动力部污水深度处理工艺流程为:二沉池出水经过絮凝澄清(气浮)再经过两级过滤(纤维束过滤罐、多介质过滤罐),滤后水进入超滤、反渗透系统,最后入锅炉回用。

石化企业近年来为进一步深度回用而做的中试或所上装置见表1:

在减少循环水排污及降低循环水电导方面可借鉴石家庄炼油厂的经验。石家庄炼油厂化纤公司循环水场的循环水排污处理流程为:循环水排污水—反应罐(电絮凝法,进之前用30 %～40 %的液碱调节pH值在11左右)—沉降器(底部氢氧化钙排出,出水加酸调节pH值于6～9)—电渗析(前面加杀菌剂)—清水池。

循环水排水也是企业较大的可回用水源之一。在北方水质较硬地区,循环水排水的硬度往往在1 000 mg/L左右,可采用加碱除硬—倒极电渗析(EDR)工艺,降低循环水排水的硬度和电导率后,返回作为循环水补水,达到节水的目的。该方法虽然对盐的去除效果不如反渗透法,但能满足循环水补水要求,处理费用较低,有一定的实用价值。加碱除硬—倒极电渗析工艺的主要流程见图3。

水质较硬地区的企业,可考虑将深度处理的污水部分回用于循环水补水,降低补水中的盐浓度,提高循环水浓缩倍数,减少循环水排水量,可以达到节水和降低循环水药剂费的目的。

污水回用循环水运行过程中出现问题的解决方案在许多企业都有成功的经验:通过在回用水管网设置加碱(一般选用Na2CO3调节碱度)设施,连续加入,人工调节pH值至中性,使pH值及时恢复正常,以免对系统产生大的影响。至于降低浊度的办法如用加大循环水的置换力度,虽然可以暂时解决问题,但耗水量大,浪费药剂。可通过在 循环水装置采用高效的过滤装置来解决,针对炼 油厂循环水中一般都含油的现状,宜选用疏油性较强的核桃壳滤料,同时添加部分锰砂,以去除水中的铁离子。对于细菌超标的问题,除了在循环水装置正常投加氧化性杀菌剂,针对水质情况不定期的投加季铵盐类非氧化性杀菌剂以外,还可在污水回用系统提前增加杀菌投加点进行杀菌消毒。

4 结论与建议

回用污水处理工程及技术进展 第7篇

1 回用污水处理工程进展

1.1 国外回用污水处理工程进展

国外回用污水处理起步于20世纪早期[1],美国的加利福尼亚最先提出污水的回收与再利用,并于1918年公布了第一项有关污水回用的规章。最早的回用污水处理工程是20世纪20年代末,亚利桑那州和加利福尼亚州将污水处理后回用于农田灌溉。1942年[2]马里兰州的巴尔的摩市将Back River经过活性污泥和加氯杀菌后产生的16 200 m3/h的水供给伯利恒钢铁厂用于工业生产。城市污水回用处理始于1960年,十年后形成规模,目前已有357个城市建设了536个回用点,每年回用污水处理量达94×108m3。

日本[3]早在1951年就实验性地将东京Mikawashima污水处理厂的外排污水处理后回用到造纸工业用水。1964年的严重干旱加快了污水回用步伐,处理后的污水回用于东京和名古屋工业用水以及粪便处理设施。到1996年日本回用污水量达到48×104m3/d,回用污水处理厂162个(占总水处理厂13 %)。

以色列是世界上人均污水回用量最高的国家[4],污水回用于农业比例达65 %～70 %,居世界第一。早在20世纪60年代,以色列便把污水回用列为一项国策。至1987年,全国已建成210个市政回用污水处理工程,城市污水回用率达72 %。达恩地区[5]建有以色列最大的水处理及回收装置,污水处理量1.3×108m3/年,经进一步生物处理除去N、P后回灌地下,占总灌溉用水量的50 %。

纳米比亚首都温得和克[6]于1969年建成了世界第一个市政污水回用做直接饮用水项目,将处理后的城市污水经过混凝、溶解氧浮选、快速砂滤、粒状活性炭吸附和加氯杀菌,每天向居民提供4 800 m3的饮用水,1995年又将规模扩大到21 000 m3/d,以满足不断增长的人口对饮用水的需求。

南非Sasol[7]是世界上规模最大的以煤为原料生产合成油及化工产品的化工厂,Sasol二厂和Sasol三厂自1982年建成之日起就力争减少新鲜水 使用量和排污量。用蒸发器和储存坝取代双滤料过滤、炭吸附和离子交换,蒸发器的蒸馏液回用于锅炉,浓缩废水被送到浓缩池,经活性污泥法处理后回用于冷却水系统。随后又致力于缩减大型灰沉淀池中的蓄水量,经过12年实践,储存坝水位以3 640～5 915 m3/d的速度增长。1995年开始规模化应用反渗透技术,将产生的13 650 m3/d的水作为原水。

通用电气公司[8]于2001年5月在科威特Sulaibiya建成世界上最大的回用污水处理装置。该工程采用超滤加反渗透工艺,将38×104m3/d的二级处理污水转化为32×104m3/d的回用水,在用于农业生产之余为居民提供了一个可选择的饮用水源。

欧洲等一些水资源相对充足的发达国家,工业污水回用处理实例很少,是因为这些国家的节水工作从源头做起,产生的污水量达不到回用规模[9];城市污水处理后主要回用于厕所冲洗和公园、绿地、高尔夫球场的灌溉[10]。比利时佛兰德斯建有欧洲唯一的一个用来生产饮用水的回用污水处理工程,两个大规模的污水回灌地下工程[11]分别位于巴塞罗那和伦敦北部。

1.2 国内回用污水处理工程

我国回用污水处理起步相对较晚,开始时只将污水用于灌溉农田,真正实现污水回用是1992年大连建成的回用污水处理示范工程。近年来随着人们环保意识的不断增强,大批城市污水处理设施相继建成,到2001年底,全国共建成城市污水处理厂452座,其中二、三级污水处理厂307座,每天提供可供回用的污水1 475×104m3,2006年达到4 000×104m3/d。为了迎接奥运,北京市力争到2008年实现污水处理率90 %,回用率50 %的目标。

相比于城市污水,工业回用污水处理要复杂得多。石油、化工、电力、钢铁等行业生产特点决定了污水水质比城市污水更复杂,且因行业而异,经过二级处理后的污水虽然能达到外排标准,但仍残留一定数量的有机和无机污染物、细菌、病毒及重金属离子等有毒有害物质,一般需要经过进一步处理才能回用。目前大多数工业企业将回用污水处理后,作循环冷却水系统补水以及锅炉水系统给水。

2 回用污水处理技术进展

回用污水处理技术包括适度处理技术和深度处理技术。经二级处理的城市污水水质较好,采用混凝、沉淀、过滤和消毒等技术处理后即可回用到对水质要求不高的循环水等系统;而对于水质比较复杂的工业污水,经二级处理后虽然能满足排放标准,但主要水质指标仍不满足回用要求,需要做进一步处理才能回用。目前,工业达标外排污水深度处理技术有膜分离、膜生物反应器、活性炭吸附、臭氧氧化、生物接触氧化等。

2.1 膜分离技术

膜分离技术主要是利用水分子和污染物具有不同的透过性,在外力作用下使二者分离。膜分离技术因具有能耗低、分离效率高、装置紧凑、操作简单等优点,广泛应用于饮用水处理、污水处理、食品、生物技术、医药、化工等行业。根据膜材料孔径的大小,分为微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)膜。

1950年德国的Sartorius Werke GmbH首次将微滤膜实现工业化生产[13],1953年美国佛罗里达大学的Charles Reid教授提出反渗透海水淡化方案,并在美国盐水局的资助下进行了开拓性研究,结果证明,利用醋酸纤维素商品膜可以从海水中制取淡水。20世纪80年代,微滤和超滤开始用于水处理,1988年法国在Aubergenville建成了第一个处理饮用水的超滤装置,设计能力160 m3/d,目前已扩大至10×104m3/d。2002年法国[14]首次利用纳滤生产14×104m3/d的饮用水。反渗透主要用于海水淡化和饮用水处理,世界最大的淡化装置位于美国亚利桑那州的尤马,日处理量为25×104m3。但建设海水淡化装置最多的地区是中东,数量占世界总量的2/3。

为了解决膜污染问题,人们在研制抗污染膜、优化操作条件、增加预处理和膜清洗等方面进行了大量的研究工作,使膜的使用寿命不断延长,目前已成功应用于城市污水处理,并正向工业污水处理方向发展。

2.2 膜生物反应器(MBR)技术

将分离效果高的膜分离技术与废水生物处理技术相结合衍生的膜生物反应器(Membrane Bioreactor,简称MBR)技术,克服了传统生物处理工艺出水水质不够理想、效率低、能耗高、剩余污泥产量大等缺陷,用膜组件代替传统活性污泥法中的沉淀池,泥水分离效果更好,且有利于保持生化池较高的生物量和较长的污泥龄,提高生化降解能力。

1966年美国Dorroliver公司首先研究将MBR用于污水处理,随后Smith等将MBR用于处理城市污水。1989年东京大学的Yamamtoto发明了一体式MBR,即将膜组件置入生物反应器内,取消了循环泵,大大降低了运行能耗[15],是MBR用于污水处理的重大突破。20世纪90年代中后期MBR在欧洲和我国开始应用。目前,全世界已有超过1000套MBR装置用于城市污水回用处理,并开始应用于工业污水回用处理。

MBR装置虽然在城市污水回用处理中得到了大规模的推广应用,但由于工业污水污染程度高、水质复杂,易使膜产生污堵,导致膜的使用寿命大大缩短,再加上膜的成本较高等不足,阻碍了MBR在工业污水回用处理中的应用。因而,进一步提高膜的抗污染能力和机械强度,是MBR大规模用于工业污水回用处理需要解决的主要问题。

2.3 臭氧处理技术[16]

臭氧的强氧化性对污水同时具有杀菌、降低COD和脱色除臭作用。1840年德国科学家舒贝因发现了臭氧,在随后开始对臭氧性质的研究中,人们发现臭氧具有很强的氧化性。1868年德国人格贝斯利用臭氧将煤焦油混合物氧化成适合于涂料和油漆使用的产品,1873年臭氧被用于食盐精制和亚麻漂白。1886年Meritens率先提出利用臭氧处理污水的可行性[17]。美国最先于20世纪70年代初利用臭氧处理生活污水,80年代初将其用于循环冷却水处理。我国于1977年在昆明建成最大臭氧消毒水厂。比利时[11]利用臭氧对处理后的污水进行杀菌,回用于工业生产,意大利则是回用于间接农业灌溉。

臭氧虽然对微生物等具有极强的杀灭效果和较好的COD去除作用,但对氨氮去除效果较差,对醇类、醛类、醚类及烃类化合物氧化能力也较弱;运行能耗较高、投资较大,特别是国内制造的大型臭氧发生器存在效率较低、放电管寿命较短、价格较为昂贵的不足、以及尾气处理等问题,使臭氧技术用于回用污水处理受到限制。因此开发效率高、能耗低、寿命长的臭氧发生装置是臭氧处理技术迫切需要解决的问题。

2.4 生物活性炭技术

生物活性炭(Biological activated carbon,简称BAC)技术是生物技术与物理吸附技术结合产生的新技术[18],它既利用活性炭巨大的比表面积和发达的孔隙结构吸附水中溶解氧和有机污染物,又利用活性炭作为微生物聚集和繁殖的载体,从而提高微生物生物降解作用。BAC是在颗粒状活性炭(Granular activated carbon,简称GAC)的基础上发展而来[19]。我国上世纪80年代开始进行BAC技术研究,1997年宝钢集团采用SBR-BAC工艺在各厂区内陆续建起了十多套800 m3/d的污水处理装置和回用装置,出水用于厂区绿化和循环冷却水补充水,后又分别在其他各厂区陆续建成处理规模分别为300 m3/d,500 m3/d及800 m3/d的十多套处理装置。

BAC技术的不足主要表现在:微生物过度繁殖造成滤料堵塞,增加反应器内水头损失,从而增加反冲洗频率、运行和管理难度;活性炭在降低有毒物质对微生物抑制作用的同时也保护了病原性微生物,影响水质安全。因此,BAC技术与其它技术联用是发展方向。

2.5 臭氧-生物活性炭技术

臭氧-生物活性炭组合技术是利用臭氧将能够直接氧化去除的污染物直接氧化去除,不能直接去除的大分子有机物分解成可生物降解的小分子有机物;同时臭氧分解产生的氧气为附着在活性炭上微生物的生物降解提供了充足的溶解氧[20]。我国开展臭氧-生物活性炭技术的研究工作也较早,但发展缓慢,仅在少数几个水厂有应用,如1995年初中石化工程建设公司将臭氧-活性炭技术应用于大庆石化总厂两个生活水厂,工程建成投产多年以来运行良好,出水水质均达到设计指标。

3 结 语