小区污水中水(再生水)回用处理技术

我国是一个水资源短缺的国家,高耗水量行业发展集中,生产管理水平低,生产用水浪费严重。然而人们对于水的思想认识模糊,缺乏危机感,节水意识差,城市生活用水、家庭用水浪费现象普遍。为节约用水,充分发挥现有水资源的利用率,有些城市相继指定了中水回收利用的有关规定,将淋浴、洗涤、盥洗等轻度污染的污水,经处理后用于冲洗厕所、洗车、绿化等。

1 中水及中水回用的概念

“中水”一词是相对于上水〔给水〕、下水〔排水〕而言的。中水回用技术系指将小区居民生活废〔污〕水(沐浴、盥洗、洗衣、厨房、厕所)集中处理后,达到一定的标准回用于小区的绿化浇灌、车辆冲洗、道路冲洗、家庭坐便器冲洗等,从而达到节约用水的目的。中水因用途不同有3 种处理方式:一种是将其处理到饮用水的标准而直接回用到日常生活中,即实现水资源直接循环利用,这种处理方式适用于水资源极度缺乏的地区,但投资高,工艺复杂;另一种是将其处理到非饮用水的标准,主要用于不与人体直接接触的用水,如便器的冲洗,地面、汽车清洗,绿化浇洒,消防,工业普通用水等,这是通常的中水处理方式。第三种是在工业上可以利用中水回用技术将达到外排标准的工业污水进行再处理,一般会加上混床等设备使其达到软化水水平,可以进行工业循环再利用,达到节约资本,保护环境的目的。

2 中水的水质特征

生活污水包含的主要有害成分为:BOD、COD、悬浮固体、N 和P 等。小区污水不同于城市污水(常包括部分工业废水),属于生活污水范畴。其水质水量特征可概括为:水质水量变化较大,属于间歇性排水(一般早中晚水量较大),污染物浓度偏低,即比城市污水低,污水可生化性良好,处理难度小。但是废水的处理也有一定的困难,因为其水质组成的变化较大[2]。其中最主要的污染物为洗涤用水中含有的磷,容易造成水体富营养化,BOD、COD 也是造成水体污染的重要原因。此外,还有致病性微生物等。

3 中水回用处理技术与工艺

中水回用处理一般包括初级处理、二级处理和深度处理。初级处理一般为格栅(也用小孔径毛发收集器,来截留原水中的毛发等大的颗粒物)和调节池,去除水中的大的悬浮颗粒物和均和水质,以保护后续设备的正常运行。二级处理为主要处理设备,来处理原水中的可溶性污染物。深度处理以过滤、消毒为主,保证出水达标。

中水回用的处理技术主要包括生化法、物化法和膜处理法。生化法是利用水中的好氧或厌氧微生物来分解水中的有机物,有时也联合运用,以达到净化水质的目的,以活性污泥法和生物接触氧化法为主。物化法主要有混凝沉淀、过滤、活性炭吸附和离子交换法等,主要处理优质杂排水。膜处理技术一般采用超滤(微滤)或反渗透膜处理,其优点是SS 去除率很高,占地面积少等优点,但费用较高。目前常用的是膜生物反应器,它处理效率高、出水水质好,设备紧凑、占地面积小,易实现自动化。

3.1 生化处理技术

3.1.1生物接触氧化法

这是目前采用较多的工艺,其主要流程:

原水→格栅→曝气调节池→接触氧化池→二沉池→过滤→消毒→出水

实践证明,该设施CODCr 去除率达90.7%,BOD5 去除率达97.4%,SS 去除率达97% ,NH3-N 去除率达70%,PO43--P去除率达85%,其成本也较合适[1]。

生物接触氧化法又称浸没式曝气生物滤池,是在生物滤池的基础上发展起来的,是介于活性污泥法和生物滤池二者之间的生物处理技术,有以下特点[2] :

1)具有较高的容积负荷,处理效率高,出水效果好;

2)对冲击负荷有较强的适应力,不需要污泥回流,不存在污泥膨胀问题,运行管理方便;

3)但是它的填料易于堵塞,布气、布水不均匀。采用二级生化处理时,多采用A/O 和A2/O。它不但有很好的脱氮除磷功能,还能去除一部分有机污染物,对于轻度污染的废水,有很好的效果。

3.1.2生物接触氧化工艺与曝气生物滤池工艺相结合

其工艺主体为:

化粪池→厌氧水解→生物接触氧化→曝气生物滤池→消毒[3]

曝气生物滤池与传统的活性污泥法相比容积小,占地面积小,且不需要二沉池,出水质量高,运行费用低,易挂膜,便于自动控制和后期少等优点,但是曝气生物滤池对进水SS 要求较高,水头损失较大,且除磷作用有限,需要经过一定的预处理或与其他工艺组合使用,用于污水回用的深度处理,出水能够达到城镇建设杂用水水质标准(CJ/T48-1999)。若建在地下室内,则空间受限制,因此需增加中间水池,使造价增加,且施工难度大,工期较长。

3.1.3 CASS 工艺

CASS 是间歇式活性污泥法的改进工艺,连续进水,间断排水,在一个池内完成水质均化、初次沉淀、生物降解、二次沉淀,是一个好氧—缺氧—厌氧交替运行的过程,具有一定的脱氮效果[4]。池内用隔墙隔出生物选择区、兼性区和主反应区,能够实现同步硝化反硝化。该工艺具有抗冲击负荷能力强、系统运行稳定可靠的特点,特别适用于以生活污水为原水的小区中水。

3.2 物化处理技术

物化处理工艺是以混凝沉淀和活性炭吸附相结合的基本方式,主要用于处理优质杂排水,适用于小型的中水回用工程。主要工艺特点是流程较短,占地面积相对较小,管理比较简单,但处理效果收混凝剂及活性炭种类和数量的影响,有一定的波动性[5] ,其运行费用也较高。其典型处理流程为:

原水→格栅→调节池→混凝沉淀(气浮)→过滤→活性炭吸附→消毒→出水

原水→格栅→调节池→混凝沉淀(气浮)→化学氧化→消毒→出水

在处理一些水质较复杂的生活污水时,使用一种方法很难达到处理效果,通常会采用生化和物化相结合的方法:

原水→格栅→调节池→生物接触氧化→沉淀→微絮凝→过滤→活性炭吸附→消毒→出水

3.3 膜处理技术

膜生物反应器(MBR,Membrane Biological Reactor),是将生物的降解作用与膜的高效分离技术结合使用的新型水处理工艺。它以膜组件能将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住,省掉二沉池,在生物反应器中保持高活性污泥浓度,减少污水处理设施用地[6],并保持较高的出水水质,膜生物反应器被认为是处理灰水工艺稳定,并能消除病原体的新技术,它分为浸没式生物反应器、分置是生物反应器和复合式生物反应器。近年来,已逐步应用于城市污水和工业废水的处理中,并在越来越广泛的应用于中水回用。MBR 法应用于中水回用工程具有去除效率高、出水稳定、处理负荷高、剩余污泥少、操作方便,占地面积少等特点,不足之处在于膜表面易形成附着层,使膜通量下降,易产生膜污染,清洗困难,成本费用高,在国内应用还不广泛。但由于其对细菌、有机物、氨氮等去除率高,出水水质稳定,处理后的水也能满足国家规范再生水做冷水的水质指标标准,具有推广应用价值。

利用膜技术处理污水一般与其他工艺结合使用,典型流程如下:

原水→格栅→调节池→絮凝沉淀→膜处理→消毒→出水

原水→格栅→调节池→生化处理→膜处理→消毒→出水

实践证明使用膜处理工艺在运行周期内,出水CODCr 去除率为88%,BOD5 去除率95%,SS 去除率为99%,氨氮去除率为91%,出水水质达到城市污水再生利用城市杂用水标准(GB/T18920-2002)的要求。

在国外,有利用浸没型膜生物反应器的实例,运行效果不错。浸没式生物反应器膜通量低于关键渗透通量,但其通常在低压下运行,较分置式节省。此外,还有循环垂直流生物反应器, 适用于小规模水处理系统的有益补充。

4 结论

中水回用是实现水的资源化,减少水污染的有效途径,实现了经济效益与环境效益的统一。但由于目前人们的资源意识较差,用水不节约,相关法律不够完善,资金及技术方面还不尽如人意,加上水的价格偏低以及对回用中水的安全性的考虑,中水回用的推广还未十分广泛。尽管中水回用对于一些地区来说是必要和可靠的选择,但对于加大中水回用力度还是很有潜力的,尤其对水资源缺乏的今天有着重要的意义。在国家相关政策及技术的支持和要求下,中水回用必将成为今后发的趋势。