污水资源化处理技术与构筑物设计

干旱区城镇污水资源化处理技术主要包括常规处理、深度处理和消毒。常规处理包括一级处理、二级处理和二级强化处理。深度处理主要功能为进一步去除二级（强化）处理未能完全去除的水中有机污染物、氮和磷等。消毒则是污水再生利用生产环节的必备单元，可采用液氯、氯气、次氯酸盐、二氧化氯、紫外线、臭氧等技术或其组合技术。

4.5.1常规处理技术

1．一级处理

去除水中悬浮状态的固体污染物质为主的处理过程，一般采用物理处理方法，主要处理单元包含格栅、沉砂池和初沉池等。

（1）适用范围：一级处理宜作为二级处理的预处理步骤。

（2）技术特点：去除SS为主，可部分去除生化需氧量BOD5。

（3）设计参数：格栅、沉砂池、初沉池等一级处理构筑物主要设计参数可参照《室外排水设计规范》GB50014的规定执行。

（4）处理效果：正常运行条件下，以生活污水为主的城镇污水经过一级处理后，BOD5可去除30%左右，SS可去除50%左右。

2．二级处理

以去除悬浮态和溶解态有机污染物为主要目的生物处理技术，包括活性污泥法和生物膜法等。

（1）适用范围：适用于对营养盐去除要求不高的城镇污水资源化处理。

（2）技术特点：可有效去除BOD5、SS和部分氮、磷。

（3）运行参数：BOD5污泥负荷宜为0.15~0.40kg BOD5/（kg MLSS·d），污泥回流比宜为25%~100%。

（4）处理效果：正常运行条件下，生活污水经过二级处理后出水水质一般可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918的二级标准要求。

3．二级强化处理

以强化氮、磷或同时强化氮磷去除为主要目的生物处理工艺，主要包括活性污泥法中的缺氧∕好氧（ANO）生物脱氮法、厌氧∕好氧（APO）生物除磷法、厌氧/缺氧/好氧（AAO，又称A2O）生物脱氮除磷法、序批式活性污泥法（SBR）等。

（1）适用范围：适用于对营养盐去除要求较高的城镇污水资源化处理。

（2）技术特点：可有效去除BOD5、SS、氮和磷等。

（3）运行参数：ANO、APO和AAO等工艺的主要设计参数可参照《室外排水设计规范》GB50014的规定执行。

（4）处理效果：正常运行条件下，城镇污水经过二级强化处理后出水水质一般可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918的一级B标准要求。

4.5.2深度处理技术

深度处理的目的是进一步去除二级（强化）处理未能完全去除的有机污染物、SS、色度、嗅味和矿化物等。常见的深度处理技术包括混凝、沉淀、过滤、膜处理（含微滤、超滤、纳滤和反渗透等）、活性炭吸附、膜生物反应器（MBR）等。

1．混凝沉淀

利用混凝剂使水中的悬浮颗粒物和胶体物质凝聚形成絮体，然后通过沉淀的方式去除絮体。混凝剂混合反应方式可采用管道混合或机械搅拌等方式。宜选择铝盐和铁盐为主的混凝剂，必要时可投加有机高分子助凝剂。沉淀设施主要有平流式、竖流式、幅流式和斜板（管）沉淀池，也可利用澄清池去除絮体。

（1）适用范围：适用于生活污水二级处理或二级强化处理出水的深度处理，同时也可作为预处理技术，保障后续处理工艺过程稳定运行。

（2）技术特点：经济、简便、适用范围广，对浊度及色度均有较好的去除效果。

（3）运行参数：混凝剂投量与进出水水质、混凝剂种类有关，一般运行情况下宜为2~10mg/L（以铁或铝计）；混合反应时间宜为10~15min，沉淀时间宜为60~120min。

（4）处理效果：以二级处理出水为进水，混凝沉淀出水浊度可达到1~5NTU；CODCr去除率约为10%~30%。

2．过滤

（1）适用范围：砂滤适用于混凝沉淀出水或其他有除浊要求水的深度处理。

（2）技术特点：砂滤简单、经济、实用，运行稳定可靠，其中微絮凝—过滤具有一定的除磷效果。

（3）运行参数：粒径、滤层厚度及滤速等运行参数与采用的滤池形式有关。当采用V型滤池时，均质滤料滤层厚度宜为1.0~1.5m左右，滤速宜采用4~8m/h，根据来水浊度确定反冲洗周期。

（4）处理效果：砂滤出水浊度＜3NTU；微絮凝—过滤对磷的去除与进水浓度以及絮凝剂投加量有关，去除率通常为20%~50%。

3．活性炭吸附

活性炭吸附主要利用活性炭较大的比表面积对水中残留的有机物进行强烈吸附作用去除水中的污染物。

（1）适用范围：适用于以城镇生活污水为水源的污水资源化利用的深度处理。

（2）技术特点：依靠吸附剂与吸附质之间的分子引力（范德华力）或二者之间产生的化学作用（化学键）将吸附质从水中去除。尤其对溶解性有机物的去除具有良好的效果。

（3）运行参数：活性炭吸附处理宜进行静态或动态试验，合理确定活性炭的用量、接触时间、水力负荷和再生周期。采用吸附罐时的设计参数一般为：罐径1~4m，罐的最小高度与直径比2∶1，操作压力每0.3m炭层为7k Pa。

（4）处理效果：出水CODCr＜30mg/L，SS＜3mg/L，浊度＜5NTU。

4．膜处理技术

膜生物反应器将膜分离技术与活性污泥生物处理单元相结合，以膜过滤取代传统二沉池的水处理技术。常用组件类型主要有板式和中空纤维两种。

（1）适用范围：适用于以城镇污水为水源的污水再生处理。

（2）技术特点：可克服传统活性污泥法的污泥流失和膨胀问题；容积负荷高，处理效果稳定，出水水质总体上优于常规生物处理技术。

（3）运行参数：膜通量一般为10~20L/（m2·h），操作压力宜小于0.05MPa，气水比宜为10~30。

（4）处理效果：出水CODCr＜30mg/L，浊度＜1NTU。

4.5.3消毒技术

消毒以灭活水中病原微生物为目的，常见消毒方式包括氯消毒（含液氯、二氧化氯消毒、次氯酸钠等）、紫外线消毒、臭氧消毒或其组合技术。干旱区污水资源化利用消毒技术的选择可参见表4-1所示。

表4-1 消毒剂优缺点及选择

4.5.4构筑物设计

1．干旱区污水资源化利用处理构筑物的生产能力应按最高日供水量加自用水量确定，自用水量可采用平均日供水量的5%～15%计。

2．各处理构筑物的个（格）数不应少于2个（格），并宜按并联系列设计。任一构筑物或设备进行检修、清洗或停止工作时，仍能满足供水要求。

3．各构筑物上方的主要临边通道，应设防护栏杆。

4．在寒冷地区，各处理构筑物应有防冻措施。

5．污水资源化利用设施应考虑设置清水池，清水池容积应按供水和用水曲线确定，无资料是其值不宜小于最高日供水量的10%。