摘要：根据城镇污水回用及深度处理工程的处理水量和回用水的水质要求的不同，对现有的深度处理工艺和设备进行了比较和选择，提出了采用适于城镇污水处理工程选择的深度处理工艺和设备，以及处理效果优良、运行稳定、维护工作量更少的工艺和设备。
关键词：城镇污水回用；工艺；设备
中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：16749944（2013）02016403
1引言
我国水资源匮乏的现状众所周知，因此建设污水深度处理和回用的设施，将回用水加以利用是可持续发展需要考虑的首要问题。由于城镇需要处理的污水量比较小，所以不能把大中城市的污水处理工艺、设备等照搬到城镇污水处理厂中去，因此探索适合城镇能耗低、效率高、投资少、易管理的污水回用和深度处理工艺和设备具有必要性。
2国内外城镇污水回用现状
自20世纪60年代起，日本开始考虑将城市污水深度处理回用于工业、生活杂用等。目前，日本已经基本完成了废水再生回用的普及，制定了各种不同回用水用户的水质指标和管理法规。美国到1980年已有357个城市实现污水回用。2000年，加利福尼亚州的污水再生利用量为 8.64×108m3，再生水水量占平水年份全州城市年用水总量的 7%左右。以色列100%的生活污水及72%的城市污水已经回用，最大规模可达20×104m3/d。其他一些国家，如印度、阿根廷、英国、秘鲁等，在城市污水回用中也做了许多工作，城市污水经深度处理后，回用于农田灌溉等方面。
我国城镇污水回用工程起步较晚，但起点较高，北京、天津、西安等缺水城市污水厂已经开始建设污水回用设施，回用水用于景观、绿化等。新建的发电厂、化工厂等企业，在建设之初已建立了中水处理设施，工业废水经过深度处理后用于工业冷却水和杂用水等。
3污水回用标准和工艺简介
3.1污水回用标准
目前城市污水处理厂处理排放水的标准执行《污水综合排放标准》（GB8978-2002）中二级或一级标准，排放水的水质能够稳定用于回用装置。工业企业将回用水用于工业冷却水，在设计时执行《工业循环冷却水设计规范》，用于城市绿化和景观水的回用水可执行国家及地区颁发的各类《生活杂用水水质标准》、《再生水回用于景观水体的标准》等。
污水深度处理用于回用的标准要考虑回用水用户的要求，盲目提高标准只能增加投资和运行成本，所以必须根据回用水使用的目的合理选择回用水标准和处理装置。
3.2污水回用工艺简介
3.2.1传统深度处理工艺
传统的污水深度处理工艺是在生物处理之后增加诸如过滤、吸附、混凝沉淀及消毒等后续处理工艺而形成的，其工艺组合形式可归纳如图1。
图1工艺组合工艺1进一步去除水中的微细颗粒物，适用于工业循环冷却水、绿化、景观以及农业用水等。工艺2在工艺1的基础上增加了混凝沉淀，进一步去除来水中的胶体物质、部分重金属和有机污染物，出水回用与工艺1相同但范围更广，国外发达国家一般使用这类水质的回用水。工艺3进一步增加了活性炭吸附，能够去除微量有机污染物和金属离子、色度以及病毒等，出水适用于除人体直接饮用外的各种工农业回用水和城市回用水。
3.2.2传统深度处理工艺的发展
传统深度处理工艺以混凝、沉淀、过滤、吸附、消毒为主要方式，主要是去除水中的细微颗粒、少量胶体、微量有机污染物、金属离子和病毒。针对水中COD、氨氮等指标有进一步要求的回用水时，传统工艺就无法满足要求。
近年来，膜分离技术被广泛应用于回用水处理中，包括微滤、超滤、纳滤、反渗透等。微孔过滤能够分离所有悬浮颗粒，超滤可有效地去除污水中颗粒物及大分子物质。膜分离技术是一种新型的高效分离技术。通过在传统工艺中加入膜分离技术能够获得更好的回用水水质，其中膜生物反应器技术（MBR）就是其中的典型。
4工程实践中工艺和设备选择
工程中主要采用深度物化、深度生化处理及其组合工艺达到不同出水水质要求。目前较为成熟的深度处理工艺技术包括：混凝沉淀、过滤吸附、消毒、膜分离、曝气生物滤池、MBR法等。笔者结合工程实践经验，根据城镇污水水质水量特点及回用途径，对现有深度处理常用工艺技术和设备综合比选＼[1＼]。
4.1深度生化工艺
4.1.1曝气生物滤池（BAF）
曝气生物滤池工艺综合了过滤、吸附和生物代谢等多种净化作用，具有体积小、处理效率高、出水水质好、流程简单、操作管理方便并可省去二沉池等优点。在曝气生物滤池中，由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很低，不超过10mg/L。因不断的反冲洗，生物膜更新速度快，活性高，可在很短的停留时间内氧化大量的有机物、氨氮等污染物；此外，对一些难降解的物质，也可借助于生物膜的生物絮凝、吸附作用将其吸附、截留在BAF中，得以去除＼[2＼]。
在实际使用中，曝气生物滤池抗冲击负荷能力强，耐低温，能够广泛应用于全国各地，不需要区别南方和北方温度的差异。并且曝气生物滤池容易挂膜，在水温10～15℃时，2～3周即可完成挂膜过程。此外，曝气生物滤池在暂时不使用的情况下可关闭运行，此时滤料表面的生物膜以孢子的形式存在，一旦通水曝气，可在很短的时间内恢复正常。
2013年2月绿色科技第2期
惠战友：城镇污水及深度处理回用工艺系统和设备的优选环境与安全
4.1.2膜生物反应器技术（MBR）
超滤或微滤与传统活性污泥生化处理技术相结合而成的膜生物反应器（MBR），以膜分离过程取代重力沉降过程，不论固体颗粒的沉降性能如何，均可完成固液分离过程，并且可以避免因生物体流失而造成的系统失效。它利用了膜分离的选择透过性与高效性，又利用了生物处理的有效性和彻底性，使有机物深度氧化，还同时可以硝化、反硝化脱氮。出水不含固体颗粒，能完全保留生物体，将水中的有机物质最大限度地去除。 MBR技术处理后的污水水质清澈，有机物含量低，可直接回用。无需二沉池，所以装置占地面积小，并且运行成本低，运行维护方便，可实现全自动控制。目前，膜生物反应器作为传统活性污泥法处理装置的高技术替代产品，在中小规模的处理、以回用为主要目的的工业及市政污水场合得到了广泛的应用。
4.1.3BAF技术和MBR技术的比较
BAF技术和MBR技术同样都具有的优点是：占地面积小、处理效率高、出水水质好、运行维护简单、无需二沉池。但是MBR技术目前被广泛应用于中小规模的处理工程中，MBR膜造价较高，适用于出水水质要求较高的场合。BAF技术可应用于较大规模的水处理工程中，目前被用于大型污水处理厂和火电厂等工业企业的再生水深度处理工程中。
4.2混凝沉淀工艺
4.2.1机械加速澄清池
机械加速澄清池集混合、反应、沉淀于一体，运行稳定，处理水量的范围较大，可通过在沉淀区增加斜板或者斜管进一步提升沉淀的效果。在处理水量较小时，可制作钢制设备。在处理水量较大时，可使用混凝土池壁，反应区设备采用钢制设备。在北方水中硬度较高的地区，可在水中加入石灰乳和碳酸钠，在去除水中悬浮物的同时降低水中的暂时硬度和永久硬度＼[3＼]。
目前，机械加速澄清池已经成为南京中电环保股份有限公司在中水回用工程中广泛采用的设备，并已申请实用新型技术专利。
4.2.2水力絮凝和沉淀
现有常用的水力絮凝设备有隔板絮凝池、旋流絮凝池、折板絮凝池等。水力絮凝设备的优点比较明显，不需要机械设备和动力支持。但是缺点也明显，水力絮凝设备适应流量变化的能力较差，并且占地面积较大，水头损失较大。
沉淀池目前在污水厂采用较多的有平流式、辐流式沉淀池以及斜板沉淀池，多采用与絮凝设备合建的方式，但是缺点是占地面积较大、投资成本较高。
4.3过滤工艺
污水回用时首先要求悬浮物含量少，否则其会沉积于管道或设备中，引起堵塞，因此过滤技术在污水回用中得到最普遍的应用，是保证出水水质不可缺少的关键过程，既可作为深度处理流程中间的一个单元，也可作为回用之前的最后把关步骤。
目前常采用的滤池有普通快滤池，有单层滤料和双层滤料之分。虹吸滤池和无阀滤池的设计使得滤池的阀门数量更少甚至没有。上述滤池多为混凝土结构，投资较大，但是适用于处理水量较大的场合。压滤滤池多为钢罐，移动方便，但是要耗用钢材，清砂不是很方便，而且处理水量不大。
滤池种类很多，但其过滤过程均基于砂床过滤原理而进行，所不同的仅是滤料设置方法、进水方式、操作手段和冲洗设施等。滤池的池型，可根据具体条件，通过比较确定。
4.4消毒工艺
为确保回用水卫生安全，必须进行杀菌消毒，以满足回用水标准中规定的细菌学指标。消毒方法大体上分为物理法和化学法两大类。物理法常见的就是紫外线消毒，化学法常见的就是投加液氯、臭氧、二氧化氯等杀菌剂杀菌。
在城镇污水厂中，出于投资等方面的考虑，普遍采用紫外消毒和液氯消毒。但在火电厂等企业更广泛采用次氯酸钠和二氧化氯消毒。次氯酸钠和二氧化氯消毒可适应的水量更大，且易于获得和储存。
5工艺和设备推荐
考虑到初次投资和运行成本、运行维护工作量等因素，在目前城镇污水回用和深度处理工程中，更推荐采用经过实践检验过的，并且建设成本小，运行简单的工艺和设备。
当回用水用于绿化和杂用水时，推荐采用的工艺：二级出水→砂滤→消毒。当水量较小时，建议选用罐式