黄河水院中水回用技术改进方案探讨

李永丽，柴红

（黄河水利职业技术学院，河南开封475004）

黄河水院中水回用技术改进方案探讨

李永丽，柴红

（黄河水利职业技术学院，河南开封475004）

分析了黄河水院污水处理厂原污水处理工艺存在的问题，对自然生物处理方法中的人工湿地技术，氧化塘技术进行了比较，确定了该校污水处理工艺的改进方案。即，在原有接触氧化法的基础上，采用了人工湿地处理技术。通过检测发现，工艺改进后的中水水质能够达到城市回用水水质标准。

黄河水院；污水处理；工艺改进；接触氧化法；人工湿地；水质检测

0 引言

黄河水利职业技术学院（简称黄河水院）位于河南省开封市西北郊，是首批国家示范性高等职业院校，校区占地面积为93.3 hm2，建筑面积为49万m2。该校在校区总体规划时，就从可持续、生态、健康的理念出发，高起点地规划了污水处理系统。目的是：（1）将处理过的污水用于补充水景、喷洒路面、灌溉树木和草地，使校区污水达到零排放，节省水资源。（2）承担学院环境工程、给排水工程、水务工程等多个专业的实践教学任务。

黄河水院原有污水处理站占地面积为1 500m2，其中，建、构筑物占地面积1 200m2，水源为校区内的生活污水，日处理污水能力为1 800m3／d，处理工艺为A／O生物接触氧化池工艺。在运行实践中发现，原有的污水处理工艺不能适应水质、水量的变化，需对其进行改进。

1 原污水处理工艺及存在的问题

1.1 原污水处理工艺

黄河水院污水处理站前端工艺为半地上式一体化设计，其污水处理系统选择了A／O生物接触氧化池工艺，并将沉淀池污泥部分回流至A级生物池，具体工艺流程如图1所示。

1.2 原有工艺存在问题

根据学校规划，污水经过处理后应用于水景补充、喷洒道路、灌溉树木和草地。所以，处理后的水质要达到城市回用水水质要求。该工艺中的全自动过滤器工作过程包括过滤和反冲洗。当高效过滤器内的泥膜老化脱落时，过滤过程停止，需要反冲洗。但是，在反冲洗过程中，排水水质达不到回用水水质要求。为了使反冲洗过程中的排水水质达到要求，需对污水处理工艺进行改进。

图1 生物接触氧化法工艺流程图Fig.1 Biological contact oxidation p rocess

2 方案比选

2.1 校区地形条件

黄河水院校区汇水面积64.9万m2（不含水系），其中，绿地占地50%，路面和屋面等为50%。校区内有湖泊4万m2（水系），用于收集雨水和部分中水，平均深为3.5m。湖泊内水循环流动，兼有氧化塘的作用。湖泊西侧紧邻鲲鹏山，其中间有一块空地，空地上有大量的建筑垃圾，由北向南其地势是由高向低的。这块空地也是从水处理构筑物的出水口到湖泊的可经之地。校内有梨园约7 000m2。

2.2 可选方案

根据学院要求，所选方案既要使污水处理站的出水水质达到城市回用水水质标准，又要利用好原有构筑物。所以，选择自然生物处理法。该方法主要的处理技术是氧化塘和土地处理法。

2.2.1 土地处理方法

土地处理方法主要包括慢速渗滤处理系统、快速渗滤处理系统、地表漫流处理系统和湿地处理系统。其中，人工湿地技术目前比较成熟。

人工湿地是由人工设计的模拟自然湿地结构与功能的复合体，由水、处于水饱和状态的基质、挺水植物、沉水植物和微生物等组成，通过其中一系列生物、物理、化学过程实现对污水的高效净化［1～2］。它强调人与自然的和谐相处，融合了自然净化和生物膜法优点，将污水净化、污水资源化及美化环境有机结合起来。人工湿地主要有表流人工湿地、潜流人工湿地和垂直流人工湿地，适用于有地表径流和废弃土地，常年气温适宜的地区。

人工湿地系统的优点是：（1）基建费用地，构筑物可由各种天然生态系统或经简单修建而成；（2）无复杂机械设备，易于维护管理，技术含量低；（3）处理系统依地势而建，污水可自流进入，运行费用低；（4）可进行有效可靠的污水处理；（5）可缓冲对水力和污染负荷的冲击［3］。其缺点是：（1）土地处理占地面积很大，出水水质与使用土地的面积和停留时间关系密切；（2）土地处理区容易发臭、蚊虫孳生，影响环境，土地渗滤形式的土地处理容易堵塞，寿命较短。

综上所述，人工湿地一般用于小水量、有空闲土地的地方。

2.2.2 氧化塘法

氧化塘法也叫稳定塘法，是一种利用水塘中的微生物和藻类对污水和有机废水进行生物处理的方法。通常是对土地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物来处理污水。氧化塘可分为好氧塘、兼氧塘、厌氧塘、曝气塘等。

氧化塘法的优点是：（1）在条件合适时，基建投资少；（2）运行管理简单，耗能少，运行费用低（为传统人工处理厂的1／3～1／5）；（3）可进行综合利用，形成复合生态系统，可产生明显的经济、环境和社会效益。其缺点是：（1）占地面积过多，处理效果受气候影响较大。如，春、秋季翻塘问题等；（2）若设计或运行不当，可能形成二次污染（如污染地下水、产生臭气等）［4］。

适于采用氧化塘的必要条件有：土地、气候、气温、日照、风力等。

2.3 方案选择的注意事项

（1）学院内建有湖泊，主要用于收集雨水和部分中水。根据学院规划，校内湖泊水用于喷洒道路、绿化、冲厕。湖泊内有水景喷泉。所以，中水应达到城市中水水质要求。

（2）虽然湖泊兼有氧化塘的作用，但是氧化塘法受季节和天气变化影响比较大。处理过的水在流入湖泊之前，如果不进行进一步处理，其水质不一定能达到回用水水质要求。

（3）校园内有大片的梨树种植区，但其不适宜改造成人工湿地。

（4）与学校的地形特点、规划相结合。从水处理构筑物的出水口到湖泊，其地势是由高到低的，鲲鹏山（水利枢纽工程）是由建筑垃圾建造而成，形成了有利的粗碎石介质。

2.4 方案确定

通过对污水的自然处理方法进行对比，并根据学院的现实条件，确定了如图2所示的工艺流程。

图2中，生活污水汇入集水池，池内设有粗细格栅，以去除污水中的固体颗粒及纤维杂质。集水池出水流入调节池，由提升泵送入A／O生物接触氧化池、二次沉淀池。然后，一部分处理水通过全自动过滤器并消毒后，到中水池。在全自动过滤器自动反冲时，处理水通过人工湿地并消毒后，排向湖泊。调节池、二次沉淀池的污泥有潜污泵提升，部分回流至A级生物池，余下部分则由环卫所抽吸外运。

2.5 主要构筑物

该处理方案的主要构筑物如表1所示。

人工湿地床与生物接触氧化池串联，进第一级湿地床底部的水由水管引入水。根据地形，各级湿地床之间自流进水。湿地底层为0.2m厚的透水石卵，中层是平均粒径为0.2m的碎石，上层充填0.2m厚的粗沙。潜流过程总停留时间达26 h左右。湿地种植植物为芦苇，其耐水性好、根系发达、多年生、耐寒，具有吸收氮、磷量大的特性，且具有观赏性、经济性。湿地防渗系统采用复合型土工膜。

图2 接触氧化法＋人工湿地工艺流程示意图Fig.2 Contact oxidation method and artificial wetlands process

表1 黄河水院污水处理站主要构筑物一览表Tab.1 S ewage treatm ent station main structure of Yellow River Conservancy Technical Institute

3 水质处理效果

2011年，通过多次对人工湿地和全自动过滤器处理后的水质进行检测，并将其与回用水水质作对比，其结果如表2所示。

表2 水质分析及对比表Tab.2 W ater quality analysis and comparison

由表2可知：对污水处理工艺改进以后，当全自动过滤器进入反冲洗过程时，二沉池的水排向潜流人工湿地，其排放水水质达到了回用水水质标准。即，工艺改进后，该污水处理系统的处理效果达到了设计效果。

4 结语

黄河水院污水处理站的原工艺流程不能适应水质水量的变化，需对其工艺进行改进。经过方案比选，在其原有接触氧化法的基础上，采用了人工湿地处理技术。改进工艺后的出水水质能达到城市污水回用的要求。

［1］吕宏德.水处理工程技术［M］.北京：中国建筑工业出版社，2005：309.

［2］张自杰.排水工程［M］.4版.北京：中国建筑工业出版社，2000：418－421.

［3］彭超英.人工湿地处理污水的研究［J］.重庆环境科学，2000（06）：43－45.

［4］李剑超.我国稳定塘处理的研究与实践［J］.工业用水与废水，2002（01）：1－3.

[责任编辑 杨明庆]

X703.1

B

10.13681/j.cnki.cn41-1282/tv.2016.03.012

2015-11-09

李永丽（1977－），女，河南睢县人，副教授，硕士，主要从事给水排水工程方向的教学和研究工作。