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        污水資源化之污水回用分析

        2021-10-22  來自: 環保水圈 瀏覽次數:303

        廢水污水經二級處理和深度處理后用于生產系統或生活雜用被稱為污水回用。

        污水回用的范圍很廣,從工業上的重復利用水體的補給水和生活用水。污水回用既可以有效地節約和利用有限的淡水資源,又可以減少污水廢水的排放量,減輕水環境的污染,還可以緩解城市排水管道的超負荷現象,具有明顯的社會效益、環境效益和經濟效益。

        污水資源化

        一、污水回用的主要途徑

        污水處理后可應用于農業、工業、建筑、地下水回灌、景觀、娛樂、河流生態維持等方面,不同的用途對污水處理有不同的要求。

        (一)農業用水

        農業用水是城市污水回用的一大用戶,主要包括大田作物、花卉和林地的灌溉。污水回用于農田灌溉時,不僅能給農業生產提供穩定的水源,而且污水中的氮、磷、鉀等成分也為土壤提供了肥力,既減少了化肥用量,又增加了農作物產量,而且通過土壤的自凈能力可使污水得到進一步的凈化。污水回用有效控制農村地區無節制超采地下水。但如果污水水質不能滿足要求,則會破壞土壤結構,使農藥及重金屬在作物和土壤中積累,降低農產品質量及產量?;赜梦鬯?a href="/Article-detail-id-2090927.html" title="污染物">污染物的限度要以作物種類及生長階段以及水文地質條件等為依據,其水質需符合《農業灌溉水質標準》。

        污水灌溉是具有風險的,由于對污水處理程度不夠或長期灌溉風險估計不足,我國的污水灌溉已有很多經驗教訓,如沈陽張士灌區用污水灌溉20多年后,污染耕地2500h㎡,造成嚴重的鎘污染,稻田含鎘5—7mg/Kg;天津近郊因污水灌溉導致23h㎡農田受到污染;廣州近郊因為污水灌溉污染農田2700h㎡,因施用含污染物的底泥約13333h㎡的土壤被污染,污染面積占耕地面積的百分之四十;20世紀80年代中期,對北京某污灌區進行的抽樣調查表明,大部分土壤和糙米存在污染問題。

        (二)環境用水

        主要用于城市水系補充用水以及綠化隔離帶和園林灌溉用水。一個城市沒有水就沒有靈氣。用回用污水補充河湖水系,替代其它水源一舉兩得,既達到優水優用、節約用水的目的,又美化了環境。水資源缺乏是北京生態環境建設的難點,充分開發利用污水將為城市水系補充用水和綠化用水提供充足的水資源保證。隨著北京生態居住區的建設,城市綠化用水將不斷增加,回用污水將成為城市綠化用水的主要來源。

        (三)工業用水

        據調查,北京工業用水占全市用水總量的四分之一左右,在節水方面仍有很大潛力。面對淡水日缺、水價上漲的嚴峻現實,工業企業除了盡力將本廠廢水循環利用以提高水的重復利用率外,對城市污水回用也日漸重視。工業用水根據用途的不同,對水質的要求差異很大,水質要求越高,水處理的費用就越高。理想的回用對象應是冷卻用水和工藝低質用水洗滌、沖灰、除塵、直冷等。當考慮某項工藝是否可以利用回收的污水時,保障滿足需要的水質,并要計算回用污水及其處理的費用,以實現經濟效益。

        (四)市政雜項用水

        主要用于建筑施工、噴灑路面、洗車和沖廁等。據測算,北京200多萬輛車如果都用回用污水洗車,每天能節省近13萬戶居民一個月的生活用水。污水回用時應格外注意衛生,以免危害消費者的身體健康。此外,回用污水中不應含有致病菌,應清潔、無臭,且懸浮物含量滿足應用要求。

        (五)地下水回灌

        近幾十年來由于持續干旱造成地下水過度開采,北京已形成了超過2500k ㎡的漏斗區,嚴重地影響了地面生態系統和地下水吸取水層的穩定。將城市污水二級處理后回灌于地下,水在流經后同原地下水源一起作為新的水源開發。這樣既可以阻止因過量開采地下水而造成的地面沉降,還能利用土壤自凈作用提高回水水質,直接向工業和生活雜用水供水。污水回灌地下水對水質要求很高,回灌前須經生物處理包括硝化與脫氮,還要有效去除有毒有機物與重金屬,一旦回灌水質達不到要求,將會對地下水含水層造成污染。

        二、污水回用發展前景

        我國水資源貧乏,人均水資源占有量僅為世界平均水平的1/4。隨著經濟發展和城市化進程的加快,城市缺水問題日益突出。當前相當一部分城市水資源短缺。據統計,全國669個城市中,400個城市常年供水不足,其中110個城市嚴重缺水。為了解決水資源短缺的問題,污水回用工作日益受到重視,國內許多城市的污水處理廠建設了回用處理設施。

        國內外污水回用的發展狀況來看,污水回用現已受到比較普遍的重視,許多缺水地區已經建立了一批技術可靠、管理科學、運行穩定的回用工程。就當前國內外的形勢來看,污水回用的發展方向可以總結出以下幾點:

        (一)制定合理的、完善的回用水水質標準

        對于污水回用,仍存在一些對人體健康和環境的不確定因素。由于對污水回用還沒有科學依據,各國制定的回用水水質標準有較大差異。因此深入研究,制定合理的、完善的回用水水質標準,將大大推動污水回用的發展。

        (二)發展物美價廉的污水回用處理技術

        完善的污水回用處理技術是促進污水回用進一步發展的保證。

        常用的污水回用處理方法有:

        1、固液分離:絮凝、沉淀和過濾;

        2、生物處理:好氧生物處理、氧化塘和消毒;

        3、深度處理:活性炭、空氣吹脫、離子交換、石灰處理、膜工藝和反滲透。

        三、污水回用的相關技術

        污水回用工藝——MBFB膜生物流化床

        MBFB膜生物流化床工藝用于污水回用,能在原有污水達標排放的基礎上,經過生物流化床和陶瓷膜分離系統,進一步降低COD、NH-N、濁度等指標,一方面可直接回用,另一方面也可作為RO脫鹽處理的預處理工藝,替代原有砂濾、保安過濾、超濾等冗長過濾流程,同時有機物含量的降低大大提高RO使用壽命,降低回用水處理成本,無機陶瓷膜分離系統,是污水處理專用的無機膜分離系統的開始,和其它的有機膜、無機膜相比,具有膜通量大、可反沖、全自動操作優勢。

        (一)工藝概念

        膜生物流化床工藝以生物流化床為基礎,以粉末活性炭(Pow-dered activated carbon,簡稱PAC)為載體,結合膜生物反應器工藝(Membrane bioreactor,簡稱MBR)的固液分離技術,使反應器集活性炭的物理吸附、微生物降解和膜的分離作用為一體,使水體中難以降解的小分子有機物與在曝氣條件下處于流化狀態的活性炭粉末進行充分地傳質、混合,被吸附、富集在活性炭表面,使活性炭表面形成局部污染物濃縮區域;粉末活性炭同時也為微生物繁殖提供了特殊的表面,其多孔的表面吸附了大量微生物菌群,特別是以目標污染物為代謝底物的微生物菌群;同時,粉末活性碳對水體中溶解氧有很強的吸附能力,在高溶解氧條件下,微生物對富集在活性炭表面小分子有機物進行氧化分解,然后利用陶瓷膜分離系統將水和吸附了有機物的粉末活性炭等懸浮顆粒分開,通過錯流過濾,進一步凈化污水,使其達到污水回用標準。研究表明,MBFB能有效除去微污染水體中氨氮、COD和其它難降解小分子有毒有機物等。

        (二)MBFB機理

        MBFB反應系統中,粉末活性碳(PAC)由于吸附大量微生物,成為生物活性碳(BAC,使PAC不僅存在著對小分子有機污染物的吸附和富集作用,還存在著PAC對微生物的吸附和保護作用、PAC對溶解氧的吸附作用、在局部高污染物濃度和高溶解氧條件下微生物對小分子有機物的分解作用以及PAC的生物再生作用。PAC、微生物、溶解氧、污染物等要素在高強度流化、混合、傳質、剪切作用下,實現對微污染小分子有機物的分解。

        1、PAC對小分子有機物的吸附和富集作用PAC能富集污染物形成局部高濃度區,有利于微生物生長和對微污染小分子有機物的分解作用;

        2、PAC對微生物的吸附和保護作用;

        3、PAC對溶解氧吸附作用,隨著活性炭顆粒直徑變小,比表面積增加,PAC對溶解氧的吸附作用越來越強;

        4、微生物對小分子有機物的分解作用,MBFB工藝通過PAC對微生物、污染物和溶解氧的吸附和富集作用;通過PAC對微生物的保護作用,使微生物能有效利用微量的有機污染物為底物,以溶解氧為電子受體,分解微污染水體中有機物,實現水質深度凈化;

        5、PAC的生物再生作用,活性炭表面生物膜對吸附的有機物具有氧化分解作用,可通過生物降解恢復活性炭吸附能力,實現PAC的生物再生,在MBFB系統中,高強度的三相傳質、混合、紊流、剪切和活性炭顆粒之間的摩擦作用,使活性炭表面老化生物膜不斷脫落,使MBFB保持吸附和生物降解功能。

        (三)MBFB特點

        1、活性炭粉長期使用,更換或再生;

        2、三相傳質混合,反應效率高;

        3、載體不流失;

        4、載體流化性能好;

        5、氧的轉移效率高;

        6、污染物高度富集,生物量大;

        7、對微污染水處理效果好。

        (四)MBFB核心——無機陶瓷膜

        美國西雅圖環境科技公司研發的滌餌DECLEAN無機陶瓷膜系統,是在普通陶瓷膜研究的基礎上,通過高科技改造,減少膜污染,大大提高膜通量,有效克服了無機陶瓷膜在水處理中應用的兩個障礙(價格昂貴、膜通量?。?,使無機陶瓷膜應用于水處理成為可能。

        四、污水回用的歷史意義

        污水回用發展到今天,人們已經認識到污水作為水源的重要意義。實際上,污水回用系統是通過工程工藝來模擬自然界的水循環。水循環系統中包括了有計劃的污水再生、循環和回用,這是社會進步、技術發展、對公共衛生危險認識提高的反映。由于污水、再生水和水回用之間的關系鏈得到了人們越來越正確的認識,越來越小的循環圈是可能的,這意味著污水回用有著廣闊的發展前景。

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