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- 技术文章
城市生活用水的处理技术及其发展趋势
2019-04-09 14:12:53 来源：
我国是一个水资源紧缺的国家,其中淡水资源仅占全球水资源的 6% ,人均水资源仅为世界平均值的约60% ,水资源短缺成为我国发展所面临的严峻问题。但是,随着我国城市化进程的不断加快和城市居民生活水平的不断提高 ,城市生活用水的需 求量越来越大 ,特别是近几年 ,这一矛盾越来越突出。因此 ,研究城市生活用水的处理技术 ,对解决这一矛盾有着重要的现实意义。
1 城市生活用水的水质要求
城市生活用水有狭义和广义之分 ,狭义的城市生活用水仅指居民生活用水 ;广义的城市生活用水是指除工矿企业、电力、消防用水和农业用水之外 的非生产用水或城市其他用水的总称。包括居民区、机关单位、交通、学校、部队、饮食服务业等单位的用水和市政用水。
给水净化工艺要求既要除去有害物质又要保 留水中的有益成分 ,即饮用水要求安全、无害、对人 体有益。但目前对健康水缺乏统一的概念 ,一般认 为应符合以下几点要求 : (1)保留人体内必需的对 人体有益的微量元素 ; ( 2)无色无异味且口感好 ; (3)无重金属污染 ; (4)无有机物污染 ; ( 5)无病菌污染。
2 城市生活用水处理技术的发展现状
2. 1 生活给水净化的常规处理
给水处理根据水源的水质情况 ,按工艺单元考 虑 ,可以单独或联合使用。工艺单元有 : (1)自然沉 降 , (2)消毒 (原水消毒、中间消毒和滤后消毒 ) , (3)混凝 , (4)沉淀与澄清 , (5)过滤 , (6)消毒 , (7) 除铁和除锰 , ( 8)结垢和腐蚀控制 , ( 9)软化 , ( 10) 除盐 , (11)吸附除味。制取自来水的一般流程为 〔2〕 : 原水输送 → 加混凝剂 → 混合搅拌 → 絮凝搅拌 → 沉淀 → 过滤 → 消毒 → 储存 →产品水输送 。
2. 2 微污染水处理
微污染水主要是氨氮及有机物 ( COD、TOC、 BOD)等超标 ,由此也带来了嗅、味和色度等问题。对于微污染水处理的工艺基本上为强化常规的水处理工艺 ,将各种预处理、深度处理与现有常规处理工艺结合。预处理技术包括物理吸附预处理、化学氧化预处理和生物预处理;深度处理技术有活性炭吸附法、生物活性炭法、膜分离法、光催化氧化 法、吹脱法和超声空化法。近年来也有采用膜过滤技术处理污水。
在给水处理中利用微生物对有机物的氧化分 解作用去除可生化降解物质和氨氮的处理工艺 ,已经进行了不少研究 ,采用接触氧化池和硫化床接触 氧化池处理工艺都能形成良好的生物膜和正常的 生物相 ,在去除耗氧有机物和氨氮方面效果比较显著。
2. 3 低温低浊度水处理
低温低浊度水处理工艺一般与常规处理的混合、絮凝、沉淀、过滤工艺相似 ,但随着水温的降低,水的粘滞度增加,絮凝速度降低,颗粒沉速减慢。原水浊度的减少,使絮凝过程中颗粒碰撞的机率降低 ,影响絮凝过程的进行。因此 ,低温低浊度水的处理较常规水的处理困难。在处理中混凝剂和助 凝剂的选择是关键 ,混凝剂一般采用聚合氯化铝或 硫酸铝 ,助凝剂则多采用活化硅酸 (水玻璃 )。
2. 4 高浊度水处理
高浊度水沉淀构筑物有平流沉淀池、辐流沉淀 池斜板沉淀、旋流絮凝沉淀池和 XB - 1型水澄清池 等多种形式。其后续处理与轻度污染水净化工艺 相同。对于高浊度水的处理 ,常采用自然沉淀或化 学沉降去除大部分无机颗粒和悬浮物 ;当原水含砂 量较高时 ,则需要采用混凝沉淀 ,在一定范围内增 加无机混凝剂投加量 ,可改善絮体絮凝沉降性能,有效降低沉后水浊度。必要时还需添加助凝剂 (主要是非离子型聚丙烯酰胺 (PAM ) )。另外,利用反渗透技术也可以处理高浊度水 ,如采用美国海得能公司生产的 ESPA I型超低压复合膜处理受污染的黄河水。
2. 5 高含藻水处理
对于高含藻水的处理 ,目前多采用的技术有气 浮、微滤机、接触过滤、化学絮凝沉降、生物处理、投 加氧化剂等。一般采用常规处理方法来处理富 营养程度较低的湖泊水 ,但需要加强混合、絮凝和 沉淀 ,并适当降低过滤速度。国内较多用气浮池代 替沉淀工艺除藻 ,能够提高对原水中不同优势藻的 去除率。但当高藻期间原水浊度也较高时 ,将会影 响气浮池的处理效果。为了有利于对藻类的后续处理 ,需对原水先作适当的氯化处理。也有采取预臭氧化或高锰酸盐复合药剂(PPC)预氧化和气浮工艺连用 ,可以进一步提高除藻效果。如预臭氧化去 除绿梭藻和栅列藻效果更好 ,高锰酸盐复合药剂 (PPC)预氧化去除小球藻更有效。生物法处理藻 类效果显著 ,而且还可以降低原水中的氨氮、可生物降解有机物和浊度等。另外 ,近来还有人研究利用超声技术去除水中的藻类 ,并取得了一定进展。
2. 6 重金属污染水处理
对重金属污染物的处理大体可以分为两类 :一 类是使溶解状态的重金属离子转变为不溶性化合 物沉淀 ,如凝聚共沉法和电解沉积法 ;另一类是在不改变重金属化学形态的条件下进行缩合分离 ,如 离子交换法、吸附法和萃取法等。此外在一定条件下向污染物中加入铁盐或亚铁盐形成铁氧体 ,重金属离子通过吸附、包裹、夹带的作用 ,取代铁氧晶体中 Fe 2 +或 Fe 3 + ,形成复合铁氧体以达到去除重金属污染物的目的。另外 ,还有生物处理法和胶束增强超滤处理法等。
3 生活用水处理技术的发展趋势
3. 1 静电水处理
静电水处理技术是利用高压静电场作用的一种水处理技术。在高压静电场的作用下 ,水中会产 生一定量的活性氧和臭氧 ,它们均是强氧化剂 ,可 以抑制、杀灭水中的细菌、藻类 ,对水进行消毒。此 外 ,还具有阻止水垢生成的作用。该系统可以应用于工业锅炉、采暖锅炉、工业循环冷却系统等需要进行水处理的场合 ,将为用户带来良好的经济效益和社会效益。
高压静电场生活用水的净化处理是利用物理方法的水处理技术 ,不会对环境形成新的污染 ,属 于 21世纪的绿色环保产业。同时,应用静电场式水 处理器可以节省水处理药剂费用、人工清洗费用、 水质分析费用等 ,该水处理器耗电 10W,与自动 加药等方式相比大大节省了电能。以上几项效益的综合核算 ,静电水处理技术应用 10个月就可回收费用。
3. 2 中水的开发利用
中水是指城市污水或生活污水经处理后达到规定的水质标准,可在一定范围内重复使用的非饮 用水,其水质介于自来水 (“上水 ”)与排入管道内 污水 (“下水 ”)之间。中水可用作于厕所冲洗、园林 灌溉、道路保洁、汽车洗刷以及喷水池、冷却设备等。但中水水质需要符合我国现行的中水水质标准有《生活杂用水水质标准 》和《生活杂用水标准检验法 》。
“中水 ”回用 ,一方面为城镇供水开辟了第二水 源 ,可大幅度降低上水的消耗量 ,另一方面在一定程度上解决了下水对水源的污染问题 ,从而起到保 护水源、水量的作用。在美国、日本等国 ,厕所冲 洗、园林和农田灌溉、道路保洁等 ,都大量的使用中 水。在国内 ,北京、大连等缺水城市都有城市中水回用工程 , 主要将中水回用于工业及市政等方面。中水利用对环境保护、水资源保护、水污染防治、经济可持续发展都能起到重要作用。
3. 3 双膜法污水处理技术
连续微滤 (CMF) +反渗透 (RO )工艺 ,即“双膜法”工艺。双膜法污水处理技术主要采用物理手段,利用具有高隔绝能力的膜 ,将水中的污物隔绝。其中的微滤工艺将水中的细菌和大于0. 2 微米的所有杂质除去 ,再经过反渗透脱盐工艺处 理 ,可以有效节流包括 Na +和 Cl - 离子在内的所有 物质 ,因此微滤 +反渗透“双膜法 ”工艺可以去除病 毒微生物。
污水通过絮凝沉淀后进入超滤装置 ,超滤采用 外面包有强隔绝能力膜的中空管。水通过膜进入中空管 ,而水中的悬浮物被隔绝。再将管内的水抽 出进行减压 ,就有更多的水进入中空管内 ,达到去污目的。经超滤的水加入杀菌剂、阻垢剂等药剂后 进入反渗透装置 ,处理后的水无菌无害 , pH值为7,完全可以饮用 ,更符合工业用水要求。
3. 4 人工湿地处理污水
人工湿地处理污水的技术可以使生活废 (污 ) 水循环再利用,同时还可以保护天然湿地,减少天 然湿地水的损失,是以人为操纵与控制的方式 ,由人工特意开垦 ,利用湿地自然生态系统,净化生活 废 (污 )水的处理设施,达到废(污)水回用、处理的 *佳层面。湿地不仅有净化水质的功能 ,同时也拥 有湿地的景观吸引游人,并能提供生物栖息的场所,达到美化生态环境的效果;另外,由于其净化水质所需的能源为太阳能所提供,净化过程则完全依 循自然净化的程序。因而,人工湿地具有低成本、低耗能、操作维护简单、不需要添加化学药剂、没有 二次污染、不会破坏生态环境等特点。它与传统的废(污)水处理池相比起来有很大的优势,见表1。
4 建议
由上述可以看出,生活污水处理技术正在从传 统常规的生物和化学等处理方法逐渐向更新更有 效的方向发展。在以往的处理方法中 ,特别是化学法处理污水 ,或多或少的会造成二次污染 ,有一定的缺点,以后的发展趋势应是投入少、处理效果高的“生态型 ”技术。现在已经有在水流过程中利用水力法来去除水中藻类和有机污染物的研究 ,其实 验效果比较明显。因此在城市生活用水处理模 式的探索过程中 ,一方面是开发新技术来处理城市 的各类污水、废水 ,实现污废水的循环利用 ;二是要充分合理利用城市“三水 ”资源。如德国对城市雨 水资源进行处理后 ,运用在商业开发区、居民小区、 单用户家庭和道路等方面,不仅大大缓解了生活用水的供给压力 ,充分利用了雨水资源 ,还加强了 城市景观建设和改善城市环境 ,起到了一举多益的效果。
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