2楼
中水回用的处理工艺
侯瑞波1 陈 晔2
摘 要 ] 本文系统阐述了当前国内外中水回用的发展及应用现状 、并在分析比较各种处理工艺的基础上根据实际应用的不同情况推荐了几种较为理想的处理工艺 。
[关键词 ] 中水 ;处理工艺 。
目前世界上许多面临着严重水危机的国家都在积极利用中水回用技术 ,并已取得了大量的成功经验 。以色列是在中水回用方面最具特色的国家之一 ,它地处干旱和半干旱地区 ,人均水资源占有量仅为 476m3,46 %的出水直接用于灌溉 ,其余 3313 %和约 20 %分别回灌于地下或排入河道用于补水 ,中水利用率之高堪称世界第一 ;日本以有较多的“中水道”(即中水系统) 供生活杂用而著称 ,约占中水回用量的40 %。建立了 1369 座中水处理设施 ;美国水资源总量较多 ,城市中水回用工程主要分布于水资源短缺 ,地下水严重超采的加利福尼亚 、亚丽桑里达等州 ,且以南加利福尼亚成绩最为显著 ,其中丹佛市已将处理后的再生水送入自来水管网作为城市管网的补压用水 ,但总的来说中水回用用于农业灌溉居多 ,工业用水次之 ,城市中水回用所占比例较小 ,推行比较慎重 ,对水质控制相当严格 ;巴西的圣保罗市在利用城市中水灌溉公园 、冲刷卫生间 、冲洗道路 、汽车以及净化空气和美化环境方面都取得了较大的成功 。此外 ,俄罗斯 、英国以及中东诸国等也都相继发展利用中水回用技术 ,以弥补日益缺乏的水资源 。我国的一些缺水城市 80 年代以来相继建设了一些中水回用的示范工程 。目前 ,北京 、大连 、青岛 、太原 、天津等缺水城市都有城市中水回用工程 ,主要将中水回用于工业及市政等方面 。大连春柳河水质净化厂是我国第一个中水回用示范工程 ,它是在二级处理的基础上增加了三级处理而成 ,中水回用于附近的工厂作为工艺用水 ,冷却水 ,烧焦水 、消防 、市政杂用等 。在我国由于中水回用起步较晚 ,对中水回用技术缺乏足够的认识 ,尤其对该技术的处理工艺缺乏较系统的 、全面的认识 。1 处理方式分类及相应处理工艺中水处理工艺分为预处理 、主要处理及后处理工艺 ,预处理包括格栅 、调节池 ;主要处理包括沉淀 、气浮 、活性污泥曝气 ,生物膜法处理 ,二次沉淀 、膜处理 ,生物活性炭以及土壤处理等处理单元 ;后处理为过滤 ,活性炭 ,清毒等处理单元 。可分为以物化处理方法为主的处理工艺 ,以生物处理为主的工艺和生物化与物化联合处理工艺以及自然处理 (如土地处理法中的土壤专管渗滤法) 等四种 。1. 1 生化法中水处理工艺 (生物接触氧化法)该工艺是将不同水量 、不同水质的原水在调节池中混合均匀 ,并进行预曝气处理 ,进入生化池 (接触氧化池) 后 ,利用填料上的生物膜吸附 、氧化水中有机污染物 ,再经过过滤消毒 ,得到水质稳定的中水 ,如图 1 所示 。原水格栅 曝气调节池毛发过滤器 消毒生化池曝气 中水回用中水蓄水池石英砂过滤器图 1 生化法中水处理工艺 特点 :采用射流曝气 ,噪音低 ,占地小 ;采用球形填料 ,直接投加 ,不须固定 ,易挂膜 ,使用寿命长 ;直接过滤 ,无须沉淀设备 ,效率高 ;采用计量泵投加含氯消毒剂 ,计量准确 ,性能稳定 ,消毒杀菌彻底 ;无原水时 ,可间歇曝气 ,保持生物菌活性 。1. 2 物化法中处理工艺该工艺是将不同水量 、不同水质的原水在调节池中混合均匀 ,并进行预曝气处理 ,通过混凝过滤后 ,进入中空纤维超滤器 ,利用膜孔选择性地筛分水体中的污染物 ,将水中大分子有机物 、胶体截留去除 ,水及小分子物质可透过 ,实现物化法分离水中污染的目的 ,如图 2 所示 。原水格栅 曝气调节池 消毒毛发过滤器 混凝加药石英砂过滤器曝气 中水回用中水蓄水池超滤装置中间水箱图 2 物化法中水处理工艺9 特点 :采用中空纤维超滤器进行处理 ,技术先进 ,结构紧凑 ,占地少 ;系统可间歇运行 ,管理简单 。1. 3 一体式膜生物反应法中水处理工艺该工艺将生物处理技术与膜分离技术相结合 ,膜分离组件至于曝气池中 ,污水中的绝大部分有机物被微生物所分解 ,根据筛分原理 ,膜分离组件将微生物直径大于膜孔径的颗粒截留下来 ,得到优质的处理出水 ,如图 3 所示 。特点 :是生物处理技术与膜分离技术相结合的一种新工艺 ,取代了传统工艺中的二沉池 ;能高效的进行固液分离 ,将废水中的悬浮物质 、胶体物质 、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分离 ,工艺简单 ,占地面极小 ,出水水质好 ,一般不需经三级处理即可回用 ;可使生物处理单元内生物量维持在高浓度 ,使容积负荷大大提高 ,同时膜分离的高效性 ,使处理单元水停留的时间大大缩短 ,生物反应器的占地面积相对减少 ;由于可防止各种微生物菌群的流失 ,有利于生长速度缓慢的细菌 (如硝化细菌等) 的生长 ,从而使系统中各种代谢过程顺利进行 ;是一些大分子难降解的有机物的停留时间变长 ,有利于它们的分解 ;工艺简单 ,操作方便 ,可实现全自动化管理 ;生物膜技术与其它过滤分离技术一样 ,在长期的运转中 ,膜作为一种过滤介质容易堵塞 ,膜的通水量随运转时间而逐渐下降 ,有效的反冲洗和化学清洗可减缓膜的堵塞 。 由于中水回用对洗涤剂去除要求较高 ,而洗涤剂去除最有效的方法是生物处理 ,因此 ,中水处理常用生物处理作为主体工艺 。中水处理工艺 ,在水源浓度较高宜采用较为复杂的人工处理法 ,如二段生物法或多种方法的组合 ,如水源深度较低 ,则宜采用较简单的人工处理法 ,不同浓度的污水均可采用土壤专管渗透等自然处理法 。2 结合水源所推荐的处理工艺2. 1 优质杂排水和杂排水 (较简易的处理工艺)一般洗浴废水的浓度较低 (BOD 在 60mgPL 以下) 最好采用生物接触氯化法 ,生物膜的培养和操作管理方便 ,但需要较为稳定的连续运行 ,当采用一班制或二班制运行时 ,在停止进水时要采用不断曝气的方法来维持生物活性 ,当前在北京地区最常采用的是 ,快速一般生物处理法 (即反应时间在2h以内的生物接触氯化法) + 过滤 :消毒等物理法或微絮凝过滤加生物岩和消毒 。在水中有机物浓度低和 LAS 较低时也可采用纯物理方法 ,如混凝沉淀 (或气浮加过滤) ,虽然混凝沉淀和气浮工艺对溶解性有机物去除能力较差 ,但该工艺有可间隙运行的特点 。适用于水源水量变化较大 ,或间隙性使用的建筑物 。杂排水包括厨房及清洗污水 ,水质含油 ,应单独设置有效的隔油装置 ,然后与优质杂排水混合进入中水处理设备 ,一般也应采用一般生物处理容积 ,但反应时流量过长 。国内已开始推广应用 ,但不如常规方法成熟 。膜生物反应器也是一种新工艺 ,它是在活性污泥法的曝气池设置过滤膜 ,代替常规的二沉池和过滤消毒工艺 ,能较大程度上节省处理构筑物的占地和提高活性污泥法的出水水质 ,膜生物反应器的出水水质不仅达到了中水的物理化学指标 ,而且卫生学方面的细菌学招标也一步达到 ,但在工艺上还需有消毒设施 ,主要为了防止管路和清水池内细菌的滋
2. 2 生活污水一类浓度较高的排水由于其浓度高 ,水质成分相当复杂 ,因此在处理工艺上的选用要采用较复杂或流程较长的人工处理方法 ,以保证处理出水水质比较稳定且能承受较高的冲出负荷和增加工程运行的可靠性 。采用生活污水为水源时 ,或来水的水质水量变化较大时 ,用简单的方法是很难达到要求的 ,规模愈小则水质水量的变化愈大 。因而 ,必须有比较大的调节池进行水质水量的平衡 ,以保证后续处理工序有较稳定的处理效果 ,或在生化处理时采用较长反应时间 ,对污水负荷的变化有较大的缓冲能力 ,或采用较长的工艺流程来提高处理设施的缓冲能力 ,如两段生物处理的过滤 、消毒或一段生化后加混凝气浮 (或沉淀) 过滤和消毒的工艺 ,或混凝气浮后过滤加沉淀 、消毒等工艺流程 。生化处理可以是活性污泥法 ,也可以是接触氯化法 ,当前已善及的宾馆饭店 、小型污水处理采用生物接触氯化法的居多的 ,因生物接触氯化法的操作比较简单 ,对于小区中水月处理规模达到万吨以上时 ,则难以适用 。自然处理方法常用的有 :氯化塘 、土地处理等 ,比较适合小区中水的系统是土地处理系统中的纯钢管渗透土壤净化系统 (简称专管渗滤系统) ,它是充分利用在地表下土壤中栖息的土壤动物 、微生物 、植物根系以及土壤所具有的物理 、化学特性用于污水净化的工程方法 ,充分利用了大自然的天然净化能力 ,因而具有基建费用低 ,运行费用低 、操作简单等优点 ,该系统不仅能够处理污水减轻污染 ,而且还能够充分利用其水肥资源 ,将污水处理与绿化相结合 ,在北方缺水地区显得更具意义 。2. 3 城市污水处理厂出水 (目前采用的较少)污泥脱水前应经过污泥浓缩池 ,然后再进行机械脱水 ,小型处理站可将污染直接排入化粪池处理 。3 结束语除以上所述的关键问题外 ,在上中水系统时 ,还应充分考虑中处系统的格栅 ,毛发过滤器 、预曝气装置 ,沉淀池 、过滤装置 ,消毒设备及液剂 ,进行设计与选型 ,在建中水处理站时对中水处理过程中产生的不良气味 ,站内产生的地面排水 ,构筑物溢流排水 ,反冲洗排水 ,沉淀排水 ,事故排水等以及噪音等进行认真的设计与测试 ,同时根据需要作好中水系统的监 、检测控制系统 。
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America is rich in water resource. The intermediate water projects are mainly distributed in the states, such as California, Arizona and so on, which are lack of water and face up with the underground water scooped out in excess in there. The achievement of California is the most notable. Hereinto, Buddha has delivered the rebirth water after treatment to the water supply system as the source of replenishment about hydraulic pressure. But generally speaking, the intermediate water recycle techniques are mostly used in agricultural irrigation while the industrial using takes the second place. The intermediate water recycle ration is smaller. Pushing it causes more attentions. And the water quality control is stricter. The city St.Paul of Brazil achieved greater success in applying the intermediate water to irrigate park, wash out toilet, wash road and autos, as well as to clean air and beautify environment. Furthermore, Russia, Britain as well as many Middle East countries, and so on, also developed intermediate water recycle techniques to make up the increasingly water shortage one after another. Many cities lacking of water in our country have developed some demonstrate project about intermediate water recycle since 1980s. Presently, many cities such as Peking, Dalian, Qingdao, Taiyuan, Tientsin, which are short of water, all have their own intermediate water recycle projects, of which the intermediate water recycled in industry and city planning. The Chunliu River water quality cleaning plant of Dalian which added the third class treatment based on the second class, is the first intermediate water recycle project of our country. The intermediate water are recycled as industrial water, cooling water, burning water of the around industries, and as fire water, municipal mixed water and so on. Because the intermediate water recycling progress started latterly in our country, there is not enough recognition about it, especially about the treatment progress. The classifying of treatment manner and the corresponding treatment process。The intermediate water treatment techniques can be classified as pretreatment, dominating treatment and subsequent treatment. The pretreatment involves in grid and adjusting basin while the dominating treatment contains sedimentation, floatation, activated sludge aeration, biomembrance progress, secondary sedimentation, membrane progress, bioactive carbon and soil treatment, and the subsequent treatment covers filtration, active carbon treatment and disinfection. The process can be divided into four classes according to the difference of the manner of treatment: physical chemistry treatment, biological treatment, biological chemistry and physical chemistry treatment, as well as natural treatment, such as soil filtration of soil treatment.
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