【污水處理技術】小區(qū)生活污水回用研究
小區(qū)是具有一種或多種功能的相對獨立的區(qū)域，包括通常意義上的居民生活小區(qū)、醫(yī)院、公園、旅游渡假村、新建大學城、高速公路的生活服務區(qū)等，其排水系統(tǒng)通常不在城市市政管網(wǎng)覆蓋范圍之內(nèi)，必須設置獨立的污水處理設施。小區(qū)生活污水不同于包括部分工業(yè)廢水的城市污水，其水質(zhì)水量特征為:水質(zhì)、水量小時變化系數(shù)較大，污染物濃度通常比城市污水低，污水可生化性好，處理難度較??；且由于其污染來源比較簡單，從處理技術和處理成本角度考慮，具有相當?shù)募夹g可行性和很高的回用價值。資料顯示，以生活用水為例，用于烹飪、飲用的水約占5 %，而對占20 %～30 %不與人體直接接觸的生活雜用水如沖廁用水等，加上小區(qū)綠化澆灌用水、空調(diào)冷卻水、地面沖洗水以及車輛清洗等用水也可歸入生活雜用水的范疇，并無高水質(zhì)要求，這種用水分布為小區(qū)生活污水的回用去向提供了可能。根據(jù)小區(qū)的功能特點，小區(qū)生活污水回用方向，主要應該是廁所沖洗水、綠化澆灌水、地面沖洗水、車輛沖洗水、非接觸風景景觀用水等。根據(jù)我國對于生活雜用水(廁所便器沖洗、城市綠化、洗車沖洗等) 水質(zhì)標準要求，并參考美國制訂的《水回用建議指導書》、《市政雜用水水質(zhì)標準》和日本的《城市生活用水中水水質(zhì)標準》中關于此類再生回用水的水質(zhì)要求，一般要求小區(qū)生活污水經(jīng)過二級強化處理并消毒后，使回用水水質(zhì)達到標準，即可滿足對于小區(qū)生活污水的一般回用要求。
一、小區(qū)污水再生利用的可行性
（一）與開發(fā)其它水資源相比，城市污水再生利用更具有可行性
與遠距離調(diào)水相比，城市污水再生利用更經(jīng)濟，且更容易保證輸水水質(zhì)。遠距離輸水系統(tǒng)的建設以及建成后的運行都是耗資巨大的工程。同時如何保護和保持遠距離輸水的水質(zhì)和水量也是當前和今后很長時間都必須面對的問題。
與海水淡化相比，城市污水再生利用的成本更低。與海水相比，城市污水中的雜質(zhì)含量更低，一般經(jīng)深度處理即可去除。而海水中含有大量的溶解鹽和有機物，其雜質(zhì)含量在城市污水雜質(zhì)含量的35倍以上，需要采用復雜的預處理和反滲透等處理工藝，初期投資和運行費用遠高于污水再生利用的費用。
與無限制的開采地下水相比，城市污水的再生利用更容易保護可用的水資源。地下水的過度開采能導致水位的大幅度下降，形成大面積的漏斗區(qū)，從而使許多水井枯竭、草木枯萎，嚴重破壞地面生態(tài)環(huán)境，尤其是沿海地區(qū)可能因海水的入侵而嚴重污染地下水資源。而在保證水質(zhì)的情況下，使用再生水進行地下水回灌有助于提升地下水位，防止各類事故的發(fā)生。
（二）與城市污水集中處理和再生利用相比，小區(qū)污水再生利用更加合理
與從遠距離、集中處理的污水處理廠調(diào)水相比，污水就近收集和處理、所生產(chǎn)的再生水就地利用更容易節(jié)省管道等輸水設備的基建費用。
遠距離輸水時必須提供防滲漏和防止再次污染的措施，這樣就在一定程度上增大了運行成本。
污水的就地處理，減少了集中處理廠的污水處理量，從而可以減小其處理規(guī)模。如果缺水城市普及小區(qū)污水再生利用項目，則可以使集中處理廠的處理規(guī)模減小20~30%。
營養(yǎng)物含量較低的小區(qū)污水就地處理可以緩解對城市污水的稀釋，增大污水處理廠有機物含量，從而增大處理廠運行的經(jīng)濟合理性。
二、小區(qū)污水再生利用的應用模式及水質(zhì)要求
（一）再生水作為限制性娛樂用水
限制性娛樂用水指僅用于垂釣、劃船或其它人類不會直接接觸的、與水相關的娛樂活動的水，而且這些水體中生長的水生植物是不可食用的。這些蓄水設施對水處理程度的要求與具體的用水途徑有關：人類接觸的可能性越大，需要的處理程度就越高。從環(huán)境美學的角度考慮，為防止這些水體中藻類過度繁殖和惡臭等問題的出現(xiàn)，一般要求去除水中的營養(yǎng)物。另外，從保護公眾健康的角度考慮，應限制水體中病原體微生物和重金屬的含量。
（二）再生水作為非限制性娛樂用水
非限制性娛樂用水指人體可接觸的娛樂活動用水，包括但不限于娛樂性湖泊、公共水塘以及魚池等，但不包括消毒循環(huán)利用的游泳池用水。由于這些水體允許人類全身接觸，而且其中生長的水生動植物是可供食用的，因此必須嚴格控制水中病原體微生物和重金屬的含量，同時應提出美學要求，且不能對人的眼睛和皮膚具有刺激性。
（三）再生水作為景觀灌溉用水
一般不推薦以噴灌的形式使用再生水灌溉居民區(qū)草坪，而可以采用地下灌溉或漫灌的形式。一般情況下，漫灌應在夜間進行，并盡量避免公眾接觸，而地下灌溉形式卻可以選在任何時刻。再生水中含有的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)有利于植物的生長，因此可適當放寬這些物質(zhì)在水中的含量要求。由于小區(qū)景觀是人類休息娛樂的主要場所，因此必須對所使用的再生水中的微生物含量做出嚴格的限制，以防草坪等植物表面孳生的致病菌對人體產(chǎn)生危害。
（四）再生水作為裝飾性噴泉用水
裝飾性噴泉以再生水作供水源時必須留有適當?shù)木彌_區(qū)，以防止其濺射對人體造成傷害。另外，氣溶膠是再生水用作裝飾性噴泉的水源時必須解決的問題。再生水中的許多致病菌可以在氣溶膠中生活和繁殖，并通過呼吸或接觸食品等方式進入人體，對公眾的健康造成影響。氣溶膠中致病菌的成活和傳播與許多因素有關，在有利于致病菌生長的環(huán)境中，這些微生物可以傳播到幾百米以外的地區(qū)。因此，從公眾健康的角度考慮，致病微生物的含量是裝飾性噴泉用再生水的一個重要水質(zhì)指標。另外，從環(huán)境美學角度考慮，色度也是一個重要的限制因素。
（五）小區(qū)居民樓沖廁用水
目前，許多新建小區(qū)居民樓已經(jīng)安裝了雙路供水系統(tǒng)，將再生水用于沖洗廁所，且已取得了一定的效果。再生水進入居民家庭后應注意交叉連接、錯接、防回流和空氣隔斷等的控制問題，以確保再生水不會污染飲用水源。同時，由于居民住宅的衛(wèi)生間一般處于半封閉狀態(tài)，因此必須考慮再生水使用過程中散逸的惡臭在室內(nèi)累積后對室內(nèi)空氣環(huán)境質(zhì)量的影響。
三、小區(qū)生活污水的回用技術
近年來，通過對國外成熟技術的借鑒和國內(nèi)的研究實踐，小區(qū)回用技術得到了很快的發(fā)展。生活污水深度處理的目的是進一步去除污水中的懸浮物(SS) 、有機物、氮磷等營養(yǎng)鹽以及可溶的無機鹽等。根據(jù)污水回用用途和地理條件的不同，處理工藝與流程也有著很大的區(qū)別。
（一）生物活性炭技術
生物活性炭是一種去除微量有機物的有效方法，其實質(zhì)是生物降解與炭的物理吸附兩者的協(xié)調(diào)作用。王占生等以生物活性炭理論為基礎，選用廉價的多孔性物質(zhì)或惰性物質(zhì)(比如陶?；驙t渣等)來代替活性炭的一種新型工藝顆粒填料生物接觸氧化法，在城市污水深度處理中已經(jīng)得到了成功的應用。應用生物活性炭工藝處理小區(qū)生活污水二級出水，可以使最終出水COD降至30mg/L左右，BOD、SS、色度等也可達到回用要求。與傳統(tǒng)的混凝、澄清、過濾工藝相比，該工藝工程投資略高，但運行費用較低。
（二）膜技術
膜技術主要是指納濾、超濾、滲透以及反滲透等膜分離技術。小區(qū)生活污水經(jīng)二級處理出水，經(jīng)反滲透(RO)等膜技術深度處理，其出水可作為工業(yè)用水或生活用水。不過，由于膜技術的成本很高，且運行管理比較麻煩，目前在國內(nèi)的應用不是很廣。
（三）膜生物反應器(MBR)
MBR作為一種新型的污水處理和水回用技術，在小區(qū)生活污水回用方面具有很好的應用前景。MBR集生物反應器的生物降解作用和膜的高效分離作用于一體，具有出水水質(zhì)好、處理負荷高、裝置占地面積小、產(chǎn)泥量少、易于實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點。其出水經(jīng)消毒后可直接回用，甚至可回用于飲用水水源。MBR在發(fā)達國家的污水回用工業(yè)中已經(jīng)得到了很好的應用，但是膜本身成本高，操作系統(tǒng)復雜以及運行成本較高，阻礙了其在小區(qū)生活污水回用處理中的應用。
四、污水再生利用過程中的防范措施。
（一）標識的類型及安裝要求
為防止再生水的誤用，一般應在使用再生水的系統(tǒng)中設置標識。再生水的標識有很多種，但總的來說可以將其劃分為兩大類：圖像標識和文字標識。在美國諸州，一般推薦使用紫色的本底表示再生水，文字則以白色或黑色表示。標識帶一般寬3英寸，每兩個標識帶之間的距離不超過10英尺。再生水系統(tǒng)中的閥門、水泵以及其它附屬設備也應使用紫色進行標識，并注明為再生水系統(tǒng)部件。
（二）再生水管道及構件的安裝要求
必須對地下再生水和飲用水管道或污水管道的間距做出明確的規(guī)定，如美國規(guī)定再生水管道和飲用水管道間的水平距離一般不小于10英尺，當再生水和飲用水管道產(chǎn)生交叉時，兩者的垂直間距不得小于18英寸，且飲用水管道應架設于再生水管道的上方。為防止管道接頭破裂而造成泄漏，再生水系統(tǒng)中一般不使用軟管接頭。如果必須使用軟管時，則可以選用軟管快速接頭，但當某區(qū)域同時存在飲用水和再生水快速接頭時，必須對兩者都做出適當?shù)臉俗R。當需要在用戶處安設計量儀表時，一般要求儀表前安設必要的過濾裝置，以防止顆粒物質(zhì)對儀表造成損壞。計量儀表和過濾裝置的維護工作由供水商完成。
（三）防止再生水和其它供水系統(tǒng)的相互污染
再生水一般采用壓力管道輸送，必須確保用水高峰期用戶儀表處水壓大于最小水壓的要求，同時應保持飲用水供水管道中的壓力大于再生水供水管道中的壓力，以防因滲漏而污染飲用水，例如美國明確規(guī)定兩者之間的壓力差不得小于10psi（磅/平方英寸）。
當用水區(qū)同時采用飲用水和再生水供水時，必須考慮一定的防回流措施和空氣隔斷，以確保不會因再生水回流到飲用水系統(tǒng)中而對飲用水造成污染。同樣，某區(qū)域同時存在再生水和污水時，也必須具有防止污水污染再生水的措施。一般情況下，空氣隔斷為供水管道直徑的2倍。
（四）防止通過徑流、濺射、地下滲漏等方式進入批準的用水區(qū)之外的場合
再生水用作景觀灌溉或裝飾性噴泉的水源時，不能濺射到用水區(qū)之外的環(huán)境中，且用水區(qū)坑洼存水的時間不得超過2小時，否則需對用水量做出適當?shù)男抻啞鶕?jù)試驗確定用水區(qū)的供水速率，使其和滲透速率保持一致，以防止再生水徑流事件的發(fā)生。雖然再生水可用于補足地下水資源，但必須考慮其是否會對地下水的水質(zhì)造成不利影響。同樣的，再生水用于限制性或非限制性景觀蓄水池時也必須考慮其滲漏是否會對地下水水質(zhì)造成不利影響，是否需要添加一定的防水襯里。
（五）防止蚊蠅的孳生
目前一般通過三種方式控制蚊蠅的孳生：控制水的物理特征。通過控制水體的特征，防止形成蚊蠅孳生的水生環(huán)境，以達到去除蚊蠅的目的是我們當前和今后一段時間長期面臨的問題。通過生物鏈控制蚊蠅的數(shù)量?？梢栽谒w中營造適合于食蚊魚等以蚊蠅幼蟲為食的水生生物生長的環(huán)境，以提高其單位面積的數(shù)量。一般情況下以幼蟲為食的水生生物對蚊蠅幼蟲的去除效率受以下因素影響：水生植物的密度、蚊蠅幼蟲的繁殖速度和水體中水生生物的其它食物源的量等。通過化學藥劑控制?；瘜W藥劑僅適用于臨時性或緊急情況下的蚊蠅控制，而不能長期使用。這不僅是從其經(jīng)濟性方面考慮的，而且綜合考慮了化學藥劑的環(huán)境影響以及蚊蠅幼蟲對化學藥劑的生理抗性的問題。
五、結語
我國許多城市面臨著嚴峻的水資源匱乏，小區(qū)生活污水回用作為一個切實可行的緩解水資源和防止污染的辦法，已經(jīng)逐步為人們所重視。按照我國新的城市污水處理及污染防治技術政策，要求2010年實現(xiàn)城市污水處理率50%以上，污水回用率30%以上，污水回用于市政、工農(nóng)業(yè)等各個行業(yè)。小區(qū)生活污水回用盡管規(guī)模比較小，且分散，對運行管理帶來一定的難度。但由于小區(qū)生活污水就近處理并回用，水源穩(wěn)定可靠，可減少供水管網(wǎng)的壓力，同時也緩解了城市下水管網(wǎng)和污水處理設施的壓力；且對于水資源匱乏也有一定的緩解。小區(qū)生活污水回用技術正逐步成為污水處理的一個重要方向。
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