摘要：通过分析小区生活污水的水质、水量特征,系统地简介了小区生活污水处理工艺,并根据小区生活污水的回用去向,阐述了小区生活污水回用技术及其典型方法及对存在问题的思考。
关键词：小区 生活污水 回用技术
小区是具有一种或多种功能的相对独立的区域,包括通常意义上的居民生活小区、医院、公园、旅游渡假村、新建大学城、高速公路的生活服务区等,其排水系统通常不在城市市政管网覆盖范围之内,必须设置独立的污水处理设施。小区污水系统的处理能力,各国并无统一的限定。美国建议将单个构筑物的处理能力限定在3 785 m3 / d 的范围内。根据我国情况,建议把污水量在4 000 m3 / d 以下的处理厂定义为小区污水处理厂[1 ] 。小区生活污水不同于包括部分工业废水的城市污水,其水质水量特征为:水质、水量小时变化系数较大,污染物浓度通常比城市污水低,污水可生化性好,处理难度较小;且由于其污染来源比较简单,从处理技术和处理成本角度考虑,具有相当的技术可行性和很高的回用价值。资料显示,以生活用水为例,用于烹饪、饮用的水约占5 % ,而对占20 %～30 %不与人体直接接触的生活杂用水如冲厕用水等,加上小区绿化浇灌用水、空调冷却水、地面冲洗水以及车辆清洗等用水也可归入生活杂用水的范畴,并无高水质要求[2 ] ,这种用水分布为小区生活污水的回用去向提供了可能。根据小区的功能特点,小区生活污水回用方向,主要应该是厕所冲洗水、绿化浇灌水、地面冲洗水、车辆冲洗水、非接触风景景观用水等。根据我国对于生活杂用水(厕所便器冲洗、城市绿化、洗车冲洗等) 水质标准要求,并参考美国制订的《水回用建议指导书》、《市政杂用水水质标准》和日本的《城市生活用水中
水水质标准》中关于此类再生回用水的水质要求,一般要求小区生活污水经过二级强化处理并消毒后,使回用水水质达到表1[2 ,3 ] 标准,即可满足对于
小区生活污水的一般回用要求。
小区生活污水回用不仅可以为水资源匮乏地区提供了新的“水源”,即使对水源丰沛的地区,也可以起到防治污染的作用,减轻城市下水管网和污水处理的压力[4 ,12 ] 。
1 小区生活污水的典型处理工艺
小区生活污水处理工艺是在传统的城市污水处理工艺的基础上发展起来的。常规城市污水二级生物处理工艺主要有:氧化沟技术、SBR 工艺(系列) 、BAF 工艺、A2 / O 工艺、生物处理+ 人工湿地工艺等(见表2) [1 - 3 ,5 ,7 ,9 ,10 ,14 ] 。根据小区及其污水的特点,一般小区生活污水处理设施应工艺流程合理,处理效果稳定,采用一体化设施,并尽量采用地埋式处理,地面进行绿化;如采用地上式处理,需与周围环境协调,并尽量减少如臭味、噪声、污泥等二次污染。
2 小区生活污水的回用技术
近年来,通过对国外成熟技术的借鉴和国内的研究实践,小区回用技术得到了很快的发展。生活污水深度处理的目的是进一步去除污水中的悬浮物(SS) 、有机物、氮磷等营养盐以及可溶的无机盐等。根据污水回用用途和地理条件的不同,处理工艺与流程也有着很大的区别。污水的深度处理流程通常有以下几类: (1) 混凝、澄清、过滤法; (2) 直接过滤法; (3) 微絮凝过滤法; (4) 接触氧化法; (5) 生物快滤池法; (6) 流化床生物氧化法;(7) 活性炭吸附法; (8) 膜过滤技术(超滤、纳滤等) ;(9) 生物膜技术[2 ] 等。对于小区生活污水回用,根据污水回用的去向,我国一般采用以下工艺流程(见表3) [5 ] 。
表3 常见小区生活污水回用工艺流程
1 绿化、冲厕等二级出水→消毒→回用
2 空调冷却水等二级出水→过滤→消毒→回用
3 洗车、消防、
空调冷却水等二级出水→混凝沉淀→砂滤→消毒→回用
随着小区生活污水处理技术的发展,二级处理及深度处理的差异不再像以往明显,诸如生物膜技术、生物活性炭技术、BAF 工艺等作为二级强化处理,一般二级生化处理出水经过混凝沉淀和过滤等深度处理,消毒后就可以达到回用要求。随着回用要求的提高,对于生物活性炭技术、
膜生物反应器、膜技术等深度处理技术也正逐步为人们所重视。
2.1.1 生物活性炭技术
生物活性炭是一种去除微量有机物的有效方法,其实质是生物降解与炭的物理吸附两者的协调作用。王占生等以生物活性炭理论为基础,选用廉价的多孔性物质或惰性物质(比如陶粒或炉渣等)来代替活性炭的一种新型工艺———颗粒填料生物接触氧化法,在城市污水深度处理中已经得到了成功的应用[6 ] 。应用生物活性炭工艺处理小区生活污水二级出水,可以使最终出水COD 降至30 mg/ L 左右,BOD、SS、色度等也可达到回用要求。与传统的混凝、澄清、过滤工艺相比,该工艺工程投资略高,但运行费用较低[6 ] 。
2.1.2 膜技术
膜技术主要是指纳滤、超滤、渗透以及反渗透等膜分离技术。小区生活污水经二级处理出水, 经反渗透(RO) 等膜技术深度处理,其出水可作为工业用水或生活用水[8 ] 。不过,由于膜技术的成本很高,且运行管理比较麻烦,目前在国内的应用不是很广。
2.1.3 膜生物反应器(MBR)
MBR作为一种新型的污水处理和水回用技术,在小区生活污水回用方面具有很好的应用前景。MBR 集生物反应器的生物降解作用和膜的高效分离作用于一体,具有出水水质好、处理负荷高、装置占地面积小、产泥量少、易于实现自动控制等优点[3 ,13 ] 。其出水经消毒后可直接回用,甚至可回用于饮用水水源。MBR 在发达国家的污水回用工业中已经得到了很好的应用,但是膜本身成本高,操作系统复杂以及运行成本较高,阻碍了其在小区生活污水回用处理中的应用[11 ] 。
3 小区生活污水回用技术的思考
小区作为一个相对独立的生活区域,这不仅对小区生活污水的回用提出了要求,也使小区生活污水回用技术在推广和运行中面临着一系列需要思考的问题。
3.1.1 回用技术的可靠性
小区生活污水回用技术通过多年的研究与发展,本身已经逐步完备。小区生活污水回用的去向
主要是生活杂用水等,水质及其稳定性要求高,因此,在实际工程设计时,必须根据小区生活污水水质、水量以及小区功能和环境要求,选择合理、可靠的处理工艺;并要考虑能长期安全可靠地运行。
3.1.2 回用设施的智能化管理
小区生活污水回用设施处理规模较小,一般都是兼职管理,因此,在设计时必须考虑到智能化管理,如采用PLC 自控等。小区回用设施采用PLC 自控等智能化管理,不仅可以保证处理设施稳定、可靠地运行,保证出水水质的安全,而且还促进了SBR 和A2 / O 等对控制系统要求比较高的先进污水处理工艺在小区生活污水回用中的进一步推广应用。
3.1.3 回用水的安全性
小区生活污水回用的去向主要为生活杂用水和非接触观赏性景观用水等,因此,必须尽量减少可能有毒或者有害非生活污水进入小区生活污水处理站,以防破坏小区生活污水处理站的正常运行或者影响出水水质;而且从卫生和健康角度考虑,还必须对回用水进行严格的消毒处理。另外小区生活污水回用,在作为绿化用水时,尽量不要采用喷灌;而作为景观用水时,也不宜作为瀑布和喷泉等易形成水雾的景观用水[3 ] 。
3.1.4 回用设施的环境协调
小区是一个人员相对集中的独立区域。小区生活污水回用设施在工艺选择和单体构筑物的造型设计上,必须考虑到周围人居环境相和谐、协调。因此,小区生活污水回用设施不仅要求工艺先进、运行稳定和管理智能,而且需对运行中的噪音和气味有很好的解决方案,如景观竹林等人工湿地技术;要考虑到污泥消化处理,减少污泥的外排量。
4 结语
我国许多城市面临着严峻的水资源匮乏,小区生活污水回用作为一个切实可行的缓解水资源和
防止污染的办法,已经逐步为人们所重视。按照我国新的城市污水处理及污染防治技术政策,要求2010 年实现城市污水处理率50 %以上,污水回用率30 %以上,污水回用于市政、工农业等各个行业。而北京市在最近出台的《北京市中水设施建设管理试行办法》已经对小区生活污水回用提出了明确的要求,要求现有和新建小区必须配建污水回用设施[2 ] 。小区生活污水回用尽管规模比较小,且分散,对运行管理带来一定的难度。但由于小区生活污水就近处理并回用,水源稳定可靠,可减少供水管网的压力,同时也缓解了城市下水管网和污水处理设施的压力;且对于水资源匮乏也有一定的缓解。小区生活污水回用技术正逐步成为污水处理的一个重要方向。