城市污水资源化利用技术分析

张爱娟

（达力银川污水处理有限公司 宁夏 银川 750021）

0 引言

我国人口众多，人均水量低，水资源在时空上分布极不平衡。随着现代化工业的迅猛发展，城市规模不断扩大，城市用水量和废水量不断增加，造成城市水源水量日益不足，水质日趋恶劣，日渐严重的水资源危机，用传统解决水源及水污染的方法已不能适应社会飞速发展的新形势，污水资源的再利用正是顺应这一形势，逐渐显示出其开源节流与减轻水污染的双重功能。

1 生物处理技术

生活污水的处理中常用的生物方法主要有活性污泥法、生物膜法、氧化塘、土地处理等。

生物处理技术又可分为悬浮生长工艺和附着生长工艺。目前应用较多的悬浮生物工艺有A/O工艺、AB法、A2/O、可变容的SBR法等。附着生长工艺生物量大，污泥龄长、操作稳定性好，可以有效地抵抗多数毒物的冲击影响。

生物过滤技术在污水回用领域应用越来越广。该技术充分利用了滤池中滤料的拦截作用和滤料上附着生物膜的降解作用，将二沉池出水中未能去除的大多数物质能够有效地去除并减少后继消毒费用。滤池的滤料对处理效果的好坏影响很大，目前比较新的滤料有酶促陶粒滤料，它利用多孔陶粒的微孔增加了生物的附着量，同时酶的催化作用也加强了处理效果。

近年来污水处理技术取得很大发展，但人们仍在不断致力于高效、低耗、占地少的新工艺的开发和研究，主要通过两条途径:一是从“质”出发，提高微生物的生物活性；二是从“量”出发，增加参与作用的微生物量。活性污泥法中的生物吸附法、生物膜法中的高负荷生物滤池/固体接触工艺和生物曝气滤池的开发就是从上述思路出发的，其出水水质良好，可直接回用于农业灌溉。

2 膜分离技术

在废水处理中，应用的膜技术主要有电渗析（ED）、微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）等。 对于 MF 和 UF膜来说，一般可用常规的过滤过程来描述其分离机理:而对于NF和RO膜来说，它们的分离机理一般用溶解-扩散模型和非平衡热力学模型来解释。有一些纳滤膜表面带电荷，它们的分离机理比较复杂，一般用电荷模型和空间位阻模型来阐明其分离过程。

膜过滤与其他分离过程相比具有许多优点:l）一般不发生相变，能耗低；2）分离效率高，效果好；3）通常在室温下工作，操作、维护简便，可靠性高；4）设备的体积较小，占地面积少。按成膜材料不同，膜可以分为有机膜和无机膜。无机膜制备工艺较复杂，但膜不易变形、耐高温、耐有机溶剂、抗微生物腐蚀，但无机膜易碎是其缺点。随着材料制造工艺的提高和市场的发展，一度被认为昂贵的膜分离技术正变得越来越经济。

3 混凝沉淀-过滤技术

混凝沉淀是混凝剂投入污水中，经过充分搅拌、反应，使污水中呈微小悬浮颗粒和胶体颗粒互相产生凝聚作用，形成易于沉淀的絮凝体，通过沉淀除去。混凝剂按化学组成有无机盐类和有机高分子类。

近年来一些新型混凝剂得到初步应用，如聚合硫酸铁、聚硫氯化铝、复合聚氯化铁铝，碱式氯化铁和碱式硫酸铁等无机高分子混凝剂。聚合硫酸铁具有形成矾花密实、沉淀性能好、残铁含量低于0.1mg/L等特点。其净水效果明显好于硫酸铝、三氯化铝和硫酸亚铁等低分子混凝剂。聚硫氯化铝可净化浊度和色度较高的水，其投量仅为硫酸铝的1/3。混凝剂的正确选用是混凝沉淀处理的关键，对于给水处理己有较成熟的经验，但对污水的深度处理尚缺乏足够可以直接引用的数据。因此，需要通过实地试验，才能确定最佳的工艺技术参数。

4 活性炭吸附技术

活性炭具有发达的细孔结构和巨大的表面积，一般达500-1700m2/g，具有良好的吸附特性，在所有吸附剂中，活性炭的吸附能力是最强的。活性炭吸附工艺可有效地去除色度、臭味，脱氯，去除水中大多数的有机污染物及有毒的重金属。二级出水中也含有不被活性炭吸附的有机物，例如蛋白质的中间降解产物，比原有的有机物更难被活性炭吸附。活性炭对THMS的去除能力较低，仅达到23%-60%。影响活性炭吸附效果的因素主要是污染物的分子量大小和吸附塔内微生物的滋生。分子量在1500以下的环状化合物和不饱合化合物以及分子量在数千以上的直链化合物有较强的吸附能力。吸附塔内的微生物一方面可分解部分有机物，从而提高吸附塔去除溶解性有机物的功能。另一方面，如在吸附塔内形成厌氧状态，就会滋生硫酸还原菌，产生硫化氢，腐蚀设备。此时可向水中投加硝酸钠，同时也可以提高活性炭的有机负荷。活性炭有粒状和粉状两种类型，在污水处理中多使用粒状炭，因为粉末活性炭污染负荷的适应性差，且炭浆分离及再生较复杂，使用一次后多数情况下废弃，导致处理费用较高。

活性炭吸附是城市污水高级处理中最重要最有效的处理技术，得到广泛应用。根据城市污水深度处理水质标准及活性炭再生频率的不同，活性炭与污水的接触时间一般为15-35min。活性炭吸附法与其他处理方法联用，出现了臭氧-活性炭法、混凝-活性炭法、活性炭-硅藻土法等，使活性炭的吸附周期明显延长，用量减少，处理效果和范围大幅度提高。活性炭本身也处于不断发展之中，除颗粒活性炭、粉末活性炭外，又出现了球形活性炭、高分子涂层活性炭、纤维活性炭等多种类型，其中纤维活性炭是有机碳纤维经活化处理后形成的，由于其具有发达的微孔结构，巨大的比表面积，及其大量的官能团，因此其吸附性能得到进一步的提高。

5 臭氧氧化技术

臭氧长期以来就被认为是一种十分有效的氧化剂和消毒剂。在酸性条件下，臭氧主要是一种氧化剂，而在中性和碱性条件下，则主要依靠自由基反应。由于臭氧能迅速而广泛地分解水中大部分有机物，因此能有效去除水中杂质所造成的色、臭、味，但一般不能完全氧化成二氧化碳和水。臭氧作为一种强氧化剂和消毒剂，其特点是氧化能力强，为最活泼的氧化剂之一，氧化后变成氧气达到无害化，对微生物、病毒均具有杀伤力，消毒效果好，除嗅、去色、除酚、不生成有机氯化物，反应快，适应能力强，在pH5.6-9.8，水温0-37℃的范围内，臭氧具有良好的消毒能力。臭氧氧化能降低出水浊度，起到良好的絮凝作用，提高过滤的滤速或延长过滤周期，臭氧加传统处理可除去55%的UV消光值，55%的色度。臭氧氧化可去除二级出水中80%的ABS和80%的COD。臭氧对二级处理水进行以回用为目的的处理，其主要的任务是:①去除污水中残余有机物；②脱色作用；③杀菌消毒。由于二级出水成分复杂，存在许多难以被臭氧氧化的有机物或是反应速度太慢，在不加任何催化剂的条件下，用臭氧直接氧化二级出水时，臭氧投加量大，COD下降少。如在臭氧氧化同时向水中投加H202，则可大大有利于臭氧氧化反应。

6 结束语

总之，节约用水，改进技术，提高水价和远地引水都能在一定程度上缓解水资源短缺的情况，但目前世界各国都将污水回用作为解决缺水问题的首选方案。因为城市污水中只含有0.1%的污染物质（而海水为3.5%），就近可得，水量稳定，易于收集，基建投资比远距离引水经济。

［1］赛兴超.城市污水回用技术现状和发展趋势[J].环境保护，1996（8）:15-17.

［2］陈汉辉.污水回用的发展与前景[J].污染防治技术，1999，12（3）:55-57.