中水处理与资源化利用

城市水工程运行与管理 第22章
22.2.3 活性炭吸附工艺
在污水处理中，活性炭处理的主要对象是污水中残存 的胶体粒子，微生物，余氯，用生化法难于降解的有机物 或用一般氧化法难于氧化的溶解性有机物，包括木质素、 芳香烃衍生物、杂环化合物、洗涤剂、合成染料、DDT等， 以及痕量的重金属离子等。当用活性炭对这类污水进行处 理时，它不但能够吸附这些难分解的有机物，降低COD， 还能使污水脱色、脱臭，把污水处理到可重复利用的程度， 所以吸附法在污水处理的深度处理中得到了广泛的应用。 用活性炭去除有机物时，吸附质的分子量以控制在1000以 下为宜。实践已证实，活性炭对某些金属及其化合物有很 强的吸附能力。据报道活性炭对锑、铋、锡、汞、铅、镍、 六价铬等金属离子都有良好的吸附能力。
城市水工程运行与管理 第22章
⑷ 起泡 回用水容易起泡的问题直到现在还没有很好 的预防措施，虽然使用可生物降解的洗涤剂，使得问题的 解决容易了很多，但生物降解洗涤剂的使用没有得到普及， 因此要控制回用水磷的含量，使得回用水中的直链烷基磺 酸盐的含量保持在0.5mg/L以下，必要时还要使用消泡剂。 ⑸ 氨 氨对铜有腐蚀性，氨与氯反应会减少杀灭微生物 的效果。 ⑹ 磷酸钙垢及其他垢的形成 由于回用水中磷的存在， 易形成磷酸钙垢，过高就必须用酸化控制或去磷控制。 ⑺ 卫生方面 冷却塔循环水及其淤积物会四处抛散，虽 然病原菌由于温度、氯化和阳光作用而部分死亡，但不能 保证所有的传染菌都死亡，所以这个问题也要引起重视。
城市水工程运行与管理 第22章
22.2 中水处理工艺的运行控制 与管理
22.2.1 混凝工艺 1.混凝
混凝是向水中投加混凝剂，让其与水 快速混合，使得水中的悬浮性杂质和胶体 物质脱稳而凝结成大颗粒的过程。
城市水工程运行与管理 第22章
混凝剂的正确选用以及合理确定混凝剂 的投量是混凝沉淀处理技术的关键，对于 给水处理的技术已经有比较成熟的经验， 但是对污水的深度处理尚缺乏足够可以直 接引用的数据。需要通过实地试验才能选 定处理成本低、处理效果好的混凝剂，确 定其最佳工艺技术参数。
城市水工程运行与管理 第22章
吸附法也可与生化法联用，向生物池中投加活性炭 粉末，形成生物流化床；吸附法与臭氧联合使用构成臭氧 活性炭工艺等。
22.2.4 膜分离技术
膜分离技术有电渗析（ED），反渗透（RO），超 滤（UF）和微滤（MF）等。随着材料制造工艺的提高和 市场的发展，一度被认为昂贵的膜分离技术正变得越来越 经济，具有越来越强的竞争力，膜分离技术在污水深度处 理中的应用也越来越广泛。可以预测膜分离技术的发展对 未来的供水产生巨大的影响。
城市水工程运行与管理 第22章
城市水工程运行与管理
电子教案
城市水工程运行与管理 第22章
第22章 中水处理与资源化利用
Hale Waihona Puke Baidu
22.1 缺水现状及中水利用的意义
随着人口的增长、城市建设及工业农业生产 的快速发展，自然环境及自然水体污染日益加重， 使本来就有限的水资源更加紧缺。 水是自然界中不可替代但是可以再生的资源。 污水如果经过适当的处理，可以重复利用，实现 水在自然界中的良性循环。开源与节流是解决水 资源危机的两个不同方面，这两个方面缺一不可， 而且是密切相关的。污水再生利用既开辟了新水 源，又是规模大、效率高的节约用水措施。
城市水工程运行与管理 第22章
结垢控制可以通过软化和除盐除去水中结垢成分或加阻垢 剂；污垢控制根据污垢的成分采取控制措施，若是油污引 起的可采用表面活性剂控制，若是由于悬浮物引起的可加 强混凝沉淀或采取旁滤来控制；黏垢的控制需要采用杀菌 剂控制，药剂投加量为新鲜补充水的1～10倍。 ⑶ 腐蚀 吸收过量氧的水对设备管道有腐蚀性。循环水 系统都使用了杀菌剂，所有循环冷却水都要定期排污，以 防止溶解的和悬浮的非蒸发物的积累。在循环冷却水决定 补充水和排污量的是循环浓缩倍数。浓缩倍数越高，排污 量越低，就容易导致结垢现象，要进行化学清洗，处理成 本提高，因此要防止垢的形成。
城市水工程运行与管理 第22章
2.沉淀与气浮
沉淀和气浮均是混凝反应后的固液分 离手段，沉淀设备简单而体积稍大，气浮 设备稍复杂而体积较小，管理上沉淀工艺 较气浮简便。混凝工艺主要去除原水中悬 浮状和胶体杂质，对于溶解性杂质去除能 力较差，因此对原水中残留的洗涤剂处理 效果不佳。
城市水工程运行与管理 第22章
气浮技术开发出多种形式，按照产生气泡方式分有压 力溶气气浮、涡凹气浮、引气气浮等。因气浮池是利用向 水中通入空气，使水产生大量的微细气泡，溶气形成的微 气泡黏附加药形成絮凝体除去水中污物的，故溶气量及凝 聚剂加药量的大小是影响气浮池处理效果的关键因素。
22.2.2 过滤工艺
在污水的深度处理中，过滤是最普遍使用的一项工艺。 深度处理的过滤可以进一步去除污水二级出水中的生物絮 体和胶体物质，显著降低出水的悬浮物和浊度，进一步降 低出水的BOD、COD值和磷的含量，对重金属、细菌、 病毒有很高的去除率，并且还可以去除水中化学絮凝形成 的铁盐等沉积物，可以提高消毒效率降低消毒剂的用量。 由于水中杂质性质的不同，废水过滤和给水过滤不完全相 同，在生物处理后的二次沉淀池出水后的过滤过程中，隔 滤被认为是去除悬浮固体的主要机理。
城市水工程运行与管理 第22章
22.2.5 消毒工艺
消毒是污水回用处理中必不可少的，尤其是污水回用 于人直接接触性用水或用于食用农作物灌溉时就显得很必 要了。常用的消毒工艺有氯消毒、紫外线（UV）消毒和 臭氧（O3）。各种消毒工艺各有优缺点，如氯消毒效果 可靠，价格便宜，但是当有机污染严重时易形成致癌物质， 对消毒剂选择同给水中的内容，在此不再重复。
城市水工程运行与管理 第22章
3.臭氧消毒
臭氧除了可以利用其强氧化作用来杀灭细菌和病毒外， 还可以氧化分解水中的各种杂质（如有机物腐殖质、部分 的芳香族化合物等），因此能有效去除水中的色、臭、味， 脱色效果明显优于氯和活性炭。臭氧还可以降低水中杂质 的电位，从而提高混凝和过滤对杂质的去除率。研究表明， 采用臭氧预处理可以提高混凝沉淀和过滤的处理效果，臭 氧和传统处理结合可去除部分的THMS前体，近一半的色 度，80％的COD。臭氧的生产成本很高，为了提供污水中 臭氧的利用率，接触反应池水深约为5～6m，或建成封闭 的多格串联的接触池，或设管式或板式微扩散器散布臭氧， 以提高臭氧的扩散速度。臭氧消毒迅速，接触时间采用 15min，维持剩余臭氧量为0.4mg/L。
城市水工程运行与管理 第22章
如美国对直接实用性粮食作灌溉的再生处理流程为： 二级处理、混凝澄清、过滤、消毒，大肠粪类大肠杆菌不 得超过2.2个/100ml；对于果园只能用于水果未成熟初期 地表浇灌，可采用一级出水消毒灌溉；对于种子作物食用 前深加工的，可采用一级出水消毒灌溉；对于牧场、苜蓿 及其他动物饲料用作物，二级处理、消毒、大肠菌群不超 过23个/100ml。农业灌溉回用过程中，重点要考虑水的盐 分、钠离子、微量元素、余氯、营养物质和病原体等。
2.回用农业灌溉
利用污水灌溉农田，在国内外都已经有悠久的历史。 我国1992年颁布实施的《农田灌溉水质标准》，对污水浇 灌提出较严格要求，严禁使用污水浇灌生食的蔬菜和瓜果； 对于水作、旱作和蔬菜，必须将污水处理达到灌溉水质标 准才能灌溉。对于旱作和蔬菜，常规的二级处理加消毒就 可以满足要求。对于水作，对于氮磷要求高，需要采用强 化二级处理脱氮除磷，或采用常规二级处理加过滤等补充 处理才能达标。也可以与清水混灌，降低氮磷含量。回用 水根据灌溉作物对水质的要求和作为加工用途，选择合理 的处理工艺。
城市水工程运行与管理 第22章
国内城市污水回用与循环冷却水系统的有，华能北京 热电厂冷却水系统补给水为高碑店污水处理厂的二级处理 后的出水，经过石灰凝聚澄清过滤法回用处理水。对于其 他用途的工业用水，如原料用水、生产工艺用水、锅炉用 水等，虽然没有相应的回用水水质标准，但必须符合有关 行业的用水水质标准。
1.氯消毒
氯消毒工艺应用最为广泛，工艺成熟。液氯的耗量与 水中的浊度、干扰物质等有关，氨、腐殖质以及其他有机 物都会增加氯的耗量，PH值会影响有效消毒成分HOCl的 比例，具体对于某水质氯剂量需要通过试验确定。
城市水工程运行与管理 第22章
2.紫外线消毒
紫外线消毒是利用水银灯发出的紫外光，能 穿透细胞壁被核酸和蛋白质等生命物质吸收，破 坏微生物的生命活动而达到消毒作用，其中波长 在250～290nm范围内的紫外线杀菌能力最强， 紫外线消毒要求处理水具有较高的透光性，故污 水中的悬浮物、浊度，有机物和氨氮都干扰紫外 线的消毒效果。紫外线消毒对已经脱氮或部分脱 氮的二级出水中的大肠菌、粪大肠菌群、肠道球 菌、脊髓灰质炎病毒的去除效果与氯消毒相似， 但能减少致癌性消毒副产物的产生。
城市水工程运行与管理 第22章
22.3 中水的资源化利用
我国是一个水资源匮乏的国家，日益严重的水资源短 缺不但严重困扰着国计民生，而且成为制约我国社会经济 发展的重要因素，加强水资源联合调度，供水、排水、节 水、治水、中水回用统筹运作，开源节流大力推广城市污 水处理厂出水回用，使污水资源化利用是解决我国水资源 短缺的有效办法。城市污水净化后的再生水可以有多种途 径，主要概括为以下几种： ⑴做工业生产的冷却用水、工艺用水、锅炉用水、其 他工业用水； ⑵农业灌溉用水； ⑶冲厕、洗车、清扫生活杂用水； ⑷地下回注用水； ⑸市政浇洒、消防、景观河道用水。
城市水工程运行与管理 第22章
城市水工程运行与管理 第22章
城市的污水排放后经过污水管道收集，输 送到污水厂集中处理达到相应标准，再输送到 工业用户、居民或作为市政再用水，水质水量 稳定，减少了大量新鲜自来水的使用，并减少 了污水排放水体带来的负面影响。开辟这类非 传统水源，实现污水资源化利用，对缓解水资 源紧缺的矛盾，保障城市经济持续发展具有重 要的战略意义。中水回用是污水资源化利用的 重要方面，具有明显的社会效益和经济效益。 纵观国内外的回用水现状，处理工艺主要 有：混凝、沉淀、过滤、活性炭吸附、膜分离 技术、消毒等。
城市水工程运行与管理 第22章
对于不同的用途采用适当的工艺处理，出水应达到相 应的标准方成为可用水源。
1.回用工业用水
再生水回用于工业用水，一般可以用于工艺低水质用 水，再生水产品直接接触产品的洗涤、冲灰、除尘、产品 用水，约占工艺回用水量的37％～50％，因各行业生产工 艺不同，很难制定统一的水质标准，可参照以自然水体为 水源的行业水质标准。再生水可用于工业冷却水，处理目 标水质应该满足《城市污水回用设计规范》（CECS61： 94）给出的水质标准。由于冷却水对水质要求较低，目前 国内外污水回用多回用于循环冷却水系统。污水回用于工 业冷却水时应满足其水质要求，循环冷却系统水质要求高 于直流冷却水系统，回用于循环冷却水系统常见的处理工 艺流程有：
城市水工程运行与管理 第22章
污水厂二级出水
絮凝沉淀
过滤
杀菌
水质稳定剂 回用 消毒
回用
污水厂二级出水
填料生物接触氧化 生物接触氧化 混凝沉淀
双层滤料过滤 絮凝沉淀 精密过滤
污水厂二级出水
回用
污水厂二级出水
消毒
回用
城市水工程运行与管理 第22章
在污水二级出水回用于循环冷却水的过程中，应该从以 下几个方面做好控制工作： ⑴ 微生物的生长 热循环水经过冷却吸收空气中氧， 水里面的生物生长活跃，在冷却塔受阳光照射的一侧藻类 生长活跃，可以采用氧化型杀菌剂（如液氯、二氧化氯、 次氯酸钙等）、非氧化型杀菌剂、表面活性剂杀菌剂。由 于氯在循环的过程中容易损失，可用氯和非氧化型杀菌剂 联合使用。 ⑵ 污垢和黏泥 冷却水在循环的过程中，有一定的蒸 发损失，进水中的悬浮物、铁锈、其他腐蚀产物、从大气 中冲刷下来的灰尘及死去的微生物等都被浓缩。通常情况 下回用水的盐、碱度含量比其他水源高，水蒸发后溶解性 盐不断浓缩，沉淀物通常包括碳酸钙、硫酸钙、二氧化硅 等物质组成。废水中含有碳、氨、磷时，会出现黏泥和藻 类。需要通过结垢、污垢和黏垢控制措施加以控制。