常州典型城市污水回用示范工程及其效果评估

常州典型城市污水回用示范工程及其效果评估
摘要：本文阐述了常州城市污水回用的重要作用。

介绍了戚墅堰再生水回用于工业循环水示范工程、水质指标及效益分析。

关健词：城市污水污水回用示范工程
一、污水回用示范工程的建设背景
常州市工业循环冷却系统企业、印染行业和城市景观水每天都会消耗大量的水资源，单纯的按照常规开发很难满足需水量。

于是只能靠开辟非常规水源和节约用水来解决开展污水回用, 将污水作为城市第二水源。

二、示范工程的科学依据
从小试到中试和生产性试验, 历时十余年, 得出明确可靠结论, 为建设示范工程奠定了基础。

试验主要结论是:
2.1城市供水量的80%是工业用水,工业用水中80%是水质要求不高的冷却用水, 因此将工业冷却用水, 即一般的循环冷却系统的补充水作为供水对象,可以达到以最低成本和最大效应解决城市水荒的效果。

2.2寻找到适合国情的最优污水再生处理流程。

污水如果只进行二级处理就回用,则技术上是不可靠的,不满足回用的卫生学指标。

二级出水直接过滤也不能保证常年供水安全。

而二级出水经混凝沉淀（澄清）、过滤、消毒作为再生处理流程则是最适宜的流程。

经三年多生产性试验证明,该流程既简单实用又能保证用户的安全用水。

上述工艺运行可靠, 易于操作, 适合我国国力和技术水平状况。

至于活性炭、反渗透、离子交换等技术目前还不宜也不需要在回用流程中采用。

2.3氮、磷等营养物质促进微生物滋生,在回用水中应予去除。

去除办法有多种,示范工程采用了最经济而有效办法,避免了污水处理过程中的硝化、反硝化脱氮过程,节省了大量资金。

三、戚墅堰再生水回用于工业循环水示范工程
1、示范工程内容概要
戚墅堰污水处理厂再生水供给中天钢铁，作为循环冷却系统的补充水，供水规模为4万m3/d。

2010年7月，常州市排水管理处与中天钢铁集团有限公司签订了再生水利用合作协议。

示范工程于2011年7月竣工，之后进入试运行阶段，2012年1月正式向中天钢铁供水。

工程起点为常州市排水管理处戚墅堰污水厂，终点为中铁钢铁集团有限公司南厂区制水池，建设清水调节池、二氧化氯消毒设备、送水泵站，再生水管全长
1980.6m，平面图见下。

图1-1中天钢铁再生水管线布置图
2、效果评估
2012年示范工程每月供水量和累计供水量见下图。

图1-2中天钢铁再生水供水量
示范工程再生水水质数据统计见下表。

表1-1中天钢铁再生水水质统计表
2012年1月戚墅堰污水处理厂正式向中天钢铁有限公司供水，供水期间每天定时对再生水水质进行监测，12个月的监测结果表明水质所有指标均优于《再生水利用协议》中规定要求，供水水量水质均较为稳定，循环冷却系统运行良好，供水期间未出现持续停水或供水设施故障等意外情况。

二、再生水回用于生态补水示范工程
再生水回用于生态补水示范工程包括清潭污水处理厂尾水回用于白家浜和叶家浜示范工程，以及城北污水处理厂尾水回用于柴支浜的示范工程。

1、示范工程内容概要
白家浜和叶家浜生态补水示范工程补水规模1.5万m3/d，管线起点为清潭污水厂，终点为白家浜和叶家浜，管线全长1749米，管径为DN300——DN500，同年10月中旬常州市排水管理处清潭污水处理厂开始向白家浜补再生水。

柴支浜生态补水示范工程补水规模为2.5万m3/d，管线工程起点为城北污水处理厂，终点为兰翔新村内柴支浜，全长2.25km，管径为DN500，2012年5月中旬正式补水。

图1-3柴支浜生态补水示范工程示意图
2、整体水质改善
柴支浜在生态补水前后的水质对比见下表。

表1-2柴支浜补水前后水质比较表
注：“-”表示无要求，Ⅳ类水水质参照《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）
从表中可以看出，柴支浜在补水前9个主要指标中8个未达到地表水Ⅳ类水水质标准，补水后除了氨氮、石油类、TN和COD外其余指标均达到地表水Ⅳ类水水质标准，且所有指标均显著改善。

图1-4柴支浜生态补水前后主要水质指标变化图
表1-3白家浜补水前后水质比较表
质标准，补水后除了氨氮、TN和石油类外其他指标均达到了Ⅳ类水标准，值得重视的是TN和石油类这两个指标在补水后还有所上升。

对比上表可以看出，白家浜在补水后水质改善不如柴支浜明显。

白家浜生态补水前后主要水质指标变化图
3、补水前后溶解氧变化
图1-5柴支浜生态补水前后溶解氧变化曲线
图1-6白家浜生态补水前后溶解氧变化曲线
白家浜生态补水工程于2010年10月下旬正式补水，柴支浜生态补水工程于2012年5月15日正式补水。

从图中可以看出补水后柴支浜和白家浜的溶氧水平明显上升，柴支浜的DO从原来的＜0.2mg/L上升到平均3.6mg/L，而白家浜的DO从原来的平均1.7mg/L上升到平均7.9mg/L，补水后水力条件明显改善，溶氧提升明显。

DO浓度跌入低谷是由于暂停补水的结果。

4、补水前后营养盐浓度变化
白家浜和柴支浜生态补水工程补水前后的营养盐浓度见下图。

图1-7生态补水前后柴支浜中营养盐浓度变化曲线
图1-8生态补水前后白家浜中营养盐浓度变化曲线
从图中可以看出，补水后氨氮（NH4-N）和TP降低较多，而TN相对降低较少。

由于用于补给的再生水TN平均浓度较高（城北厂12.1mg/L，清潭厂9.7 mg/L），同时由于DO上升，形成河浜的好氧环境，加强了硝化作用，氨氮有所降低，此外补水的稀释作用对氨氮降低也有部分贡献。

反硝化过程需要缺氧环境，因此此过程受阻，只能通过水生植物的吸收降低浓度。

生态补水提高了水体的透明度，为藻类创造了有利的光照条件，加之营养盐丰富，所以生长条件较好，可以吸收一部分磷。

5、补水前后藻类生长情况
图1-9补水前后白家浜中藻类生长曲线
从图中可以看出，补水后白家浜的藻密度从282万个/L迅速降至132万个/L，叶绿素a浓度从29.3mg/m3降至14.7mg/m3，一段时间后虽略有回升，但仍然保持在较低的水平，说明补水增加水体的流动性，破坏藻类生长所需的稳定水力条件，起到了有效的抑制作用。

6、补水前后指示性微生物生长情况
图1-10补水前后粪大肠菌群生长情况
粪大肠菌群从原来的≥200万个/L降低到1万个/L左右，表明尾水消毒对回用河浜的粪大肠菌群控制效果较好，水质安全性得到提升。

补水前对白家浜中原生动物进行监测，共有4种，分别为腔轮虫，尖额溞，剑水蚤，无节幼体，总数量为2个/L。

补水后对白家浜中原生动物的监测结果表明，共有12种，分别是多肢轮虫、三肢轮虫、角突臂尾轮虫、萼花臂尾轮虫、螺形龟甲轮虫、冠砂壳虫、象鼻溞、裸腹溞、尖额溞、华哲水蚤、剑水蚤和无节幼虫，总数量为62个/L。

监测结果表明生态补水后水质明显改善，原生动物种类和数量增多，生态功能得到一定程度的恢复。

小结
对白家浜和柴支浜的生态补水前后水质和生态功能综合比较，结果如下。

1）补水前，除pH外，白家浜和柴支浜的水质均未达到地表水Ⅳ类水水质标准；而补水之后，两条断头浜的整体水质得到有效改善，除氨氮、TN和石油类外其他指标均达到了Ⅳ类水标准。

2）生态补水使水体复氧能力增强，两条断头浜的DO显著升高至2mg/L以上，原有的黑臭现象得以消除。

3）引入再生水后，两条断头浜中氨氮和总磷的浓度明显下降。

总氮的升高是由于再生水本身的总氮浓度较高，但其中主要是硝氮的贡献。

补水对水体中的主要污染物具有明显的稀释作用。

4）补水后水体中藻密度和叶绿素a浓度迅速下降，之后略有回升但保持在较低水平，说明藻类生长受到了明显抑制。

5）补水后病原性指示微生物数量大大降低，表明水质安全性得到提升，同时水质指示原生动物种类和数量都大大增加，表明水体生态功能得到一定程度的恢复。

结束语：通过对两个示范工程的分析，得出污水回用能有效地解决城市供水的问题，并且能提高污水处理的效率以及经济效益。

常州城市污水回用示范工程，实现了污水资源化，并且收到了显著的经济和社会效益。

尤其是在去除氨氮方面，利用了工业冷却水系统，不需在污水处理厂内解决，是一种既经济又便于推广的办法。

示范工程的成功运行，表明污水回用是解决我国水资源短缺的一条非常有效的途径。