（环境工程专业论文）高校校园污水资源化及用水安全保障技术研究.pdf

a b s t r a c t t t l i sr e s e a r c ha i l i l st o w o r l 【i n go u tap r o p o s 甜w m c hc o l l c e m ss a f e g u a r d i n g l eq 砌i 够o f r e u s e d 、硼舱ri n 吼i v e r s i 够c a m p u s i nm i si s s u e ，s o m ep r e c o n d i t i o n sa r ei m p o r t a l l tt ot m s r e s e a r c h f i r s t l y ，b u i l d i n gp r o j e c ti nc 锄p u sh a sr a r e l yl i m i t e dr e g u l a t i o n so rm l e s t h e yh a v e s u 伍c i e n tf m a n c es u p p o na i l du s a b l eb u i l d i n ga r e a o nm eo t l l e r h a i l d ，t 1 1 ec 锄p u su s 叫l yh a s ad e n s ep o p u l a t i o n a n dm es c h e d u l e so fs t u d e n ta r es i i i l i l a r r e s e a r c l l i n gw a t e r 仃e 锄e n t t e c h n o l o g yw h i c hi sw o r k i i l ge 伍c i e n c ya n dh a sl o we n e 唱y c o n s u i i l p t i o n 、i l lb es i 嘶f i c a n t i nu 血v e r s i t yc 锄p u s i nt l l i sr e s e a r c h ，j i a i l g p uc 锄p u s d l i c hb e l o n g st on 删啦u i l i v e r s i t ) ro ft e c t l l l o l o g yw a s c h o s e nt 0b et 1 1 er e s e a r c ho b j e c t j i a n g p uc 跚n p u sc o v e r sa1 a 玛ea r e aa n dh a sal o wn o o ra r e a r a t i oa n da1 1 i c es c e i l e d u r i n gm e s t u d y ，、et 巧t ou s et h ee x i s t i n gr e s o u r c et oc r e a t e 仃e a t r i l e n t t e c l l i l o l o g yf o re n l l a n c i n gw a t e rq u m i uw ea l s os i m u l a t em l n h 谢w a t e rc i r c u l a t i o n ，a ( 1 0 p ta “a r t i f i c i a lp u r i f y _ 1 玎i g a t i o n _ s o i lp e r c o l a t i o n 哪mo 圩t e t u mt ow a t e r s ”p r o c e s s i nt h e o t l l e rh a r l d ，i tr 1 0 to i l l yp u r i 6 e sw a t e rb u ta l s os a v em u c ht 印w a t e ra sc o m b i i l i n gi r r i g a t i o n 、析t hs o i lp e r c o l a t i o ni nm i sp r o c e s s s oa d o p t i i l gt t l i sp r o c e s s 、衍hg e tb o t he c o n o m i ca n d s o c i a lb e n e f i t c h o o s i n gn l es e w a g ei nh o n g q i a oca i ：n p u sa st 1 1 er a ww a t e ra n ds o i li i lj i a i l g p uca i ：n p u sa st h e f i l t r a t i o nm e d i u m ，w ec o m p l e t e dm ep r e t r e a 恤e n ta n ds o i lf i l t r a t i o np m c e s s t i l i sp r o c e s si m p r o v e s “a o ”p r o c e s sa i l dr e m o v e sm o r ep o l l u t i o ni nt l ep 证f i e dw a t e r a sar e s u l t ，t h j sp r o c e s s e i l l l a n c et h ew o 妇ge 珩c i e n c yo fm ef 0 1 1 0 谢n gs e c t i o n f i l l a l l yt h et r e a t e dw a t e ra c h i e v e d t h eb e 他rq 吼l i t yt h a nm er e q u i r e m e n to f “r e u s eo f r e c y c l i n gw a t e rf o r 讪趾w a r t e rq u a l 埘 s t a n d a r df o ru r b a nm i s c e l l a n e o u sw a t e rc o n s 岫p t i o n ， a c c o r d i n gt ot l l er e s u l to fe x p e r i m e n t ，a si l n p r o v 迦a 2 0 r e a c t ，w eg e tm e 翰：t i oo fr e m o v e d c o d c r 柚dn h 3 _ n d l i c hr e p r e s e m a t i v e l ya r e8 3 8 a i l d9 0 a i l dt i b i d 时w h i c hi s3 4 n t u a 舭rs o i lf i l 仃a t i o n ，c o d c ri sb e l o w2 0 m g l ；t u r b i d 时i sa r o u i l d2 5 n t u ；n h 3 - ni sa r o u n d 0 2 m g 几，t pi sa b o u to 0 5 m l ；c h r o m ar e d u c e sf r o m12t o3 d oi sa b o v e4 2 m g l b e s i d e s ， c o m p a r i s o ni st a k e nb e t 、v e e np l a n t i n g 龇l dn op l 趾t i n gi n l i ss t u d yt oo b s e ee 饪e c to fp l 孤t i nt h j sc 沁u l a t i o n f i n d 吨ss h o ws o i lp l a ym a i nr o l ei nt h ep r o c e s s ，m e ral o n go p e r a t i o ni t c a i lb es e e nt l l a ty i e l d i n gw a t e ro fp l a i l t i n gg r i ui sb e n e rt l l a i ln op l a n t i n g i ta l s of i n dt l l a t p l 觚tb e n e f i tm es o i lc o n f 0 肌a t i o na i l dq u a l i 够 a n a l y s i so fp e 硼e a b i l 时c o e 街c i e n t ，o 玛a i l i cc o n t e n t ，锄dv 撕o u sm i c r o b e si ns o i ls h o w st h a t s o i lq 砌时c h a i l g el i t t l ea n da h n o s tk e 印ss t e a d y s o i ip e r n l e a b i l i t ) ，c o e m c i e n t 姗g ea b i l 埘i s 1 e s s 她1 0 s o 订。曾n i cc o n t e n tc h a i l g e s 舫m1 2 8t o 1 5 5 9 k g s ow ec a i ls a y 也a tt l l e p e r c o l a t i o nh a sl i t t l ea 毹c t i o nt os o i la i l d 丽l ln o tc a u s eo 舭rs i d ee 船c t i i lc o n c l u s i o i l ，t l l e “a r t i f i c i a lp u r i 匆拄e a _ 虹l ：l e n t i r r i g a t i o n 一s o i lp e r c o l 撕o n 一r u no f f r e t 哪t ow a t e r s ”p r o c e s s 诵l lb r i n gv a r i o u so f b e n e f i t s 1 h sp r o c e s sw i l lc u ts i 鲥f i c a i l t i n v e s t m e n t i tc o n s i d e r sm ee x i s t 恤gc o n m t i o n so fc a m p u s a n dt l l e o p e r a t i o np r o c e s si s s i m p l ea i l du n c o m p l i c a t e d k 叼唧o r d s r e c l a i m e dw a t e r u i l i v e r s i t ) rc 锄p u ss a f e 哆o fw a t e rq u a l i 够 n a t u r mc i r c u l a t i o n p u r i f i c a t i o n 目录 摘要i a b s t r a c t i 第一章绪论1 1 1 水资源现状与发展再生水的必要性1 1 1 1 我国水资源现状1 1 1 2 利用和发展再生水的必要性1 1 2 再生水利用中的水质安全问题2 1 2 1 再生水回用对人体健康的影响2 1 2 2 再生水回用对生态环境的影响4 1 3 再生水的处理工艺5 1 3 1 常规处理方法5 1 3 2 再生水处理新工艺7 1 4 高校校园再生水的利用现状1 1 1 4 1 高校污水资源化的必要性1 l 1 4 2 高校污水资源化的处理方法1 1 1 4 3 高校再生水利用的实例1 3 1 5 课题来源与研究内容1 3 1 6 本章小结1 4 第二章试验装置与方法1 6 2 1 污水性质及来源1 6 2 2 试验装置1 6 2 3 检测项目及方法1 9 第三章改进a 2 0 系统优化及长期运行效果2 1 3 1 a 2 0 系统的优化2 l 3 1 1 净化机理2 l 3 1 2 工艺的不足及改进2 3 3 2a 2 0 处理试验装置对污染物的去除效果2 3 3 2 1c o d c ，去除效果2 3 3 2 2 氨氮去除效果2 4 3 2 3 总磷去除效果2 6 3 2 4 浊度去除效果2 8 3 3 本章小结2 9 第四章土壤深度净化系统与水质安全性分析3 0 4 1 土壤深度净化系统3 0 4 1 1 系统的概述3 0 4 1 2 系统的净化机理3 2 4 1 3 系统试验参数的确定3 4 4 2 污染物去除效果3 7 4 2 1c o d c ，去除效果3 7 4 2 2 氨氮去除效果3 9 4 2 3 总磷去除效果4 0 4 2 4 浊度去除效果4 2 4 2 5 其他污染物4 3 4 3 水质安全性的改善4 5 4 4 本章小结4 7 第五章土壤深度净化系统长期运行后土壤性质研究4 8 5 1 土壤有机质4 8 5 2 土壤渗透系数4 9 5 3 土壤中的微生物5 0 5 3 1 水花生格土壤微生物的变化情况5 1 5 3 2 两格反应器内微生物对比5 3 5 4 本章小结5 4 第六章结论与创新点5 5 6 1 结论 5 5 6 2 创新点 5 5 6 3 待改进之处5 6 参考文献5 7 攻读硕士学位期间发表的论文6 0 致谢6 1 塑主茎垡垒查 第一章绪论 1 1 水资源现状与发展再生水的必要性 1 1 1 我国水资源现状 水是自然界不可代替的资源，是人类和其它生物生存不可缺少的物质，是工、农业 发展的重要条件。全球水资源总量约为1 4 1 0 1 8 m 3 ，其中淡水只占o 7 ，约1 1 0 1 6 i n 3 ， 其中淡水资源更加宝贵。联合国世界水资源综合评估报告指出：水问题将严重制约 2 l 世纪全球经济与社会发展，并可能导致国家问的冲突f i | 。 我国人均淡水资源只占世界人均水平的1 4 ，排名1 2 1 位；同时，我国又是淡水资 源利用率较低的国家，仅为发达国家利用率的1 3 。随着人口的增加和环境污染的加剧， 原本有限的水资源更加紧缺。水资源短缺问题已经明显制约了我国城市的发展和可持续 发展战略的实施。据统计，全国6 6 9 个城市中，4 0 0 个城市常年供水不足，其中1 1 0 个 城市严重缺水，日缺水量达1 6 0 0 万吨，缺水引起的工业产值减少量约为2 0 0 0 多亿元嘲。 1 1 2 利用和发展再生水的必要性 针对当前严峻的水资源现状，开源节流是解决水资源矛盾的重要手段。水是可再生 资源，污水经过适当处理后可以重复利用，实现水在自然界的良性循环。再生水是指污 水二级处理出水再经深度处理后满足一定的水质指标，以满足某种用水要求，从而达到回 用目的的水。据统计，在城市用水中只有三分之一的水用于直接或间接饮用，其它三分 之二理论上都可以由再生水代替。因为城市污水水质相对稳定，它不受气候等自然条件 的影响，又不需要长距离引水，只要处理得当，可作为城市可利用的第二水源。f ：；l 处理 后的再生水可用于工业冷却用水、生活杂用和景观用水等。再生水的使用同时实现了水 资源的开源和节流，不但提高资源的利用率、节约了自来水，也减少了污水排放带来的 污染问题【引。随着在污水厂建设的基础上污水回用设旌的逐步完善，必将给社会带来更 大的经济效益。 日本从2 0 世纪6 0 年代开始，在沿海和西南的缺水城市回用再生水，较大的项目有 东京江东地区工业水道、名古屋工业水道等；美国也是较早利用再生水的国家之一，目 前，已有3 5 7 个城市的污水进行回用，再生回用点多大5 3 6 个，城市污水回用总量约为 9 4 1 0 9 m 3 年；以色列作为严重缺水国家，很重视水资源的合理利用，4 6 的污水经 处理后直接用于灌溉，3 3 3 和2 0 的污水分别回灌地下或排入河道。我国从“六五 开始城市污水再生利用的研究，分别在大连、青岛开展试验探索，1 9 8 3 年大连的小试通 过建设部鉴定，是国内首次提出城市污水再生利用的有用成果；建设部于1 9 9 6 年颁布 1 第一章绪论 了中水设施管理办法，推动了各城市再生水设施的建设i l 。 工业废水、生活污水和雨水等都可经过一定处理后回用。工业废水成分复杂，其中 污染较轻的废水经过处理后可回用于工业生产，提高企业的经济效益；生活污水可生化 性好，处理工艺相对简单和成熟且水量水质稳定，是较理想的再生水水源；雨水污染程 度轻，处理费用低，已在许多城市利用得到利用，在雨水的利用过程中，如何收集雨水 是首先要解决的问题。目前，再生水的常规用途包括冲洗厕所、洗车、道路浇洒、景观 绿化、地下水补给和农业用水等。针对不同的使用目的，要求将再生水处理达到相关的 水质标准。我国有关部门已经颁布了几项城市污水再生利用的水质标准和设计规范，包 括城市污水再生利用分类( g b 厂r 1 8 9 1 9 2 0 0 2 ) 、城市污水再生利用城市杂用水水 质( g b t1 8 9 2 0 2 0 0 2 ) 、城市污水再生利用一景观环境用水水质( g b 厂r 1 8 9 2 1 2 0 0 2 ) 、 城市污水再生利用一工业用水水质( g b t1 9 9 2 3 2 0 0 5 ) 、城市污水再生利用工程设 计规范( g b 5 0 3 3 5 - 2 0 0 2 ) 、城市污水再生利用地下水回灌水质( g b 汀1 9 7 7 2 2 0 0 5 ) 等。 1 2 再生水利用中的水质安全问题 再生水水质安全是影响再生水广泛使用的重要因素。再生水水质得到保障，才能让 用户接受和使用，最终使其得到推广。城市污水厂进水中含有常规污染物、重金属和溶 解性的盐类，还含有各种难于降解的有机物、致病菌、病毒和某些寄生虫卵等。常规的 生化处理工艺只能去除水中易降解的污染物，经过处理的出水中往往残留一些有害物 质；消毒工艺对于再生水中的致病微生物难以做到完全去除【6 】。随着有机合成技术的发 展，产生了大量难降解的有机化合物，如三氯甲烷、四氯化碳、多环芳烃、萤葸等三致 物质和烷基酚、多氯联苯、邻苯二甲酸盐等内分泌干扰素，这些物质可能在生产和生活 过程中排入水中，它们不易降解，是水处理中难以去除的物质。污水中的无机重金属也 是潜在的污染物，如铅、银、镉可能损伤人体的神经系统和肝肾等内脏器官；钴、镍能 引起变态反应。水中的一些微生物本身就有毒或强烈的致畸作用，如微囊藻、珍珠藻等； 一些微生物具有较强的耐氯性，如剑水藻、贾第虫等，在水处理过程中，应强化有害微 生物的灭活【7 i 。所以，就公众健康和环境安全而言，再生水处理效果还有待提高，再生 水的安全性是再生水使用首先要解决的问题。 1 2 1再生水回用对人体健康的影响 仇付国i 列等人认为，再生水在回用过程中，通过某些途径直接或间接与人体接触( 如 景观娱乐用水、公共保洁、道路浇洒、冲厕等) 。利用过程中，再生水有可能被雾化， 形成气溶胶( 如喷灌、景观等) ，通过呼吸道吸入体内，也可能附着于皮肤及衣物而传 2 硕士学位论文 播有害物质；再生水用于农业浇灌时，其中的有机物还有可能通过作物的食用而进入人 体吼 再生水中存在许多不安全的潜在因素，例如一些难降解的有机物、重金属离子等； 此外，水处理过程中也可能存在水质安全的隐患，如水处理过程中所使用的混凝剂、消 毒过程中的含氯消毒剂可能形成致癌副产物；还有一些致病微生物在消毒过程中未被杀 灭所有这些都会危害人体的健康，笔者对其做了以下的分析： 污水中可能存在的微生物有细菌、原虫、寄生虫及病毒等，其中一些具有致病性： 如沙门氏菌可能导致伤寒、败血病、急性肠炎等；隐孢子虫等可能引起肠胃炎；志贺氏 菌可能引起痢疾；寄生虫可能引起蛔虫病、绦虫病；特定病毒可能引起传染性肝炎、流 感、脊髓灰质炎等。再生水处理过程中有些致病微生物不能被完全灭活，如肠病毒、隐 孢子囊等，他们隐伏在水中，遇到适宜的环境开始繁殖，引起传播性疾病，危害人体健 康【m 一。水质检测中常用的指示微生物是总大肠杆菌和粪大肠杆菌，因为大肠杆菌的出 现意味着水体受到了动物或人类粪便的污染，因此水中可能存在多种病原体。但是，现 有研究表明，总大肠杆菌数并不能完全反映病毒、原生动物和寄生虫的存在，许多肠道 病毒对消毒剂有较大的抵抗力，且感染剂量较低、在环境中存活时间较长，因此再生水 需检测的指示微生物引起人们的关注，不少研究者开始寻找可代替的大肠杆菌的指示微 生物或直接检测病原微生物的方法。 何星海等人l l ：l 研究表明，再生水经深度处理、且投氯量1 0 m g l 、肠道病毒对数去 除率在5 1 9 以上时，用于高尔夫球场、农业灌溉和地下回灌，可使肠道病毒的感染风险 降低至可接受水平( 10 4 ) ，但用于接触性娱乐用水( 如游泳等) 还需提高再生水处理深 度和加强消毒效果。 消毒是再生水处理中重要环节，目前我国采用的消毒工艺是与饮用水相同的氯化消 毒法，消毒剂与水中有机物作用产生的消毒副产物已开始引起关注，而再生水中的有机 物含量远高于饮用水，以此类推其中的消毒副产物的浓度也高于饮用水。已有大量研究 证实，很多氯化消毒副产物( 如t h m s 等) 具有致畸、致癌、致突变等作用，所以再生 水中消毒副产物对人体健康的影响不容忽视i l 引。 再生水常规处理可能使用铝盐无机混凝剂，因此处理后铝离子在水中有残留。人们 在日常生活中摄入的铝可能被吸收并存留在组织中。资料表明：日常摄入的铝有可能引 起神经和骨髓中毒，铝与老年性痴呆和衰老有着一定关系。自来水厂的混凝工艺中，通 常使用铝盐混凝剂，水厂的出水中已经含有少量的铝离子，如果再生水处理过程中再投 加此类混凝剂的话，铝离子的含量增加，其危害程度也随之增加。 3 第一章绪论 此外，每年有大量的有机物被合成，其中一些有机物不易被降解，而且对人体有“三 致 作用，如多环芳烃等。多环芳烃采用常规的生物处理法很难去除，是再生水中潜在 的污染物。 1 2 2 再生水回用对生态环境的影响 富营养化是再生水回用于景观水体的最大障碍，一般认为，水体发生富营养化的理 论指标是：水体中含氮量大于o 2 m l ，含磷量大于0 0 l m l ；生化需氧量大于 1 0 m l ；在淡水中细菌总量达到1 0 4 个m l ；标志藻类生长的叶绿素a 浓度大于1 0 u l ，这是在水体静止条件下发生富营养化的理论值li 引。从富营养化中营养元素含量 判断的理论值来看，目前大多数的景观水体都不同程度地存在富营养化现象，然而只要 水体没有黑臭腐化就仍然具有景观用水的价值。在地面水环境质量标准( g b 3 8 3 8 8 8 ) 中对v 类水的标准是：凯氏氮2 m g l ，总磷0 2 m g l ，生化需氧量1 0 m l 。我国城 市污水再生利用景观环境水质标准( g b t 1 8 9 2 1 2 0 0 2 ) 制定时出于满足缺水地区对娱 乐性水环境的需要，兼顾再生水厂的处理技术和成本控制，其指标对再生水中的污染指 标相对宽松，如再生水回用于景观的标准中，氨氮5 m g l ，总磷0 5 m g l ，生化需氧 量1 0 m g l 。通过以上水质标准的比较可以看出，再生水回用于景观用水时，氮、磷含 量标准较宽，在封闭或缓流的水体中，极易发生水体的富营养化，引起水体黑臭腐化， 对环境造成恶劣影响；富营养化水体生长的藻类所释放的藻毒素，对水生生物和人体会 产生毒害作用。 除了引起富营养化的营养元素外，再生水作为景观环境用水时，还需控制水中的浊 度、色度、臭味这些感官指标和微生物指标。只有将这些指标控制在合适的范围内，才 能满足景观水体的观赏和娱乐要求。 再生水还可以作为补给水源补充地表和地下水，部分补充水可能被人们间接利用， 实现污水资源化和再生水的长循环，是解决长远水危机最有效的方法之一l 拉l 。但再生水 作为补给水源时，必须严格控制水质，否则可能造成新的污染；地下水自净能力差，不 恰当的再生水地下回灌可能造成含水层和地下水难以消除的近期和长期污染，所以应严 格控制用于地下回灌再生水的水质，避免回灌对地下水造成污染。目前，我国北京、上 海等地区制定了相关回灌水质标准。 再生水用于农业灌溉时，也须控制水中的污染物指标，避免在灌溉过程中对土壤及 作物产生危害。水溶性盐分如钾、钙、钠、镁的氯化物、硫酸盐、碳酸盐和重碳酸盐在 土壤中积累到一定程度，就会危害作物生长，尤其是碱性钠盐的存在及其在土壤中的移 动，还会造成土壤碱化。c d 、c ，、p b 等重金属离子可能通过灌溉进入土壤并富集，随吸 4 塑主堂堡垒查 一 收作用进入植物体内，最终通过人类的食用危害人体【聪】。 所以，针对目前再生水的处理及利用状况来看，再生水的水质安全问题还有待于进 一步提高。我国虽然制定了一系列的再生水水质标准，但这些标准的制定在考虑水质安 全的同时还需兼顾工艺的可行性，从一定程度上讲，难以做到尽善尽美。2 0 0 3 年爆发的 “非典”是对再生水利用的严峻考验，非典期间国内采用传统工艺进行再生水处理的设 旋纷纷停运。所以，发展再生水事业，必须不断改进和深化再生水处理工艺，在原有工 艺基础上加以完善，尽可能地提高水质安全性。 1 3 再生水的处理工艺 从处理流程上看，再生水处理工艺可分为三部分：前处理、主工艺和后处理，制备 过程中产生的污泥和栅渣也需妥善处置。前处理的目的是沉砂、除渣、隔油和调节水量。 沉砂是从污水中分离出密度大于1 的沉降物，常用的装置有沉砂池；除渣是去除粒径大 于特定栅缝或筛孔的悬浮固体，常用的装置有格栅、水力筛、毛发聚集器等；隔油是指 去除密度小于1 的漂浮物，常用的设备有隔油池、刮渣机等；调节水量主要依靠调节池， 调节功能的优劣直接影响小型制备再生水装置的效果。后处理主要工艺是消毒。再生水 必须经过严格的消毒才能使用，所以消毒是再生水制备工艺中重要的环节。常用的消毒 剂有漂白粉、氯片、次氯酸钠、二氧化氯、臭氧和紫外线等。 通常所说的再生水处理一般指深度处理，城市污水二级处理后的深度处理目的是进 一步去除水中的s s 、有机氮、磷等营养盐及可溶性无机盐和病原菌等。根据污水的性质 以及回用用途的区别，再生水的处理工艺有所不同。水处理技术按照机理可分为物理法、 化学法、物理化学法和生物化学法等，污水再生利用技术通常需要多种工艺的合理组合 进行深度处理，单一的某种水处理难以达到回用水的水质要求。污水再生利用的基本处 理工艺可采用传统的污水处理方法，而污水深度处理是控制其出水水质的关键。 1 3 1 常规处理方法 目前，已有多种用于再生水处理的成熟工艺，而且这些工艺还在不断的发展和完善， 其主要包括：直接过滤工艺、混凝+ 沉淀+ 过滤工艺、活性炭吸附工艺和膜分离工艺等。 ( 1 ) 直接过滤工艺 直接过滤是再生水深度处理最简单实用的处理工艺，它利用砂滤去除水中的细小颗 粒物，再经消毒制取再生水，可用做工业循环冷却水，生活杂用水和市政用水等。该处 理工艺适用范围广、运行稳定、费用低廉。当二级出水含磷不达标时，可投加少量铝、 铁、钙盐，形成磷酸盐沉淀。一些水质要求不高的再生水( 如用于工业循环冷却用水、 市政用水和生活杂用水等) ，可以采用直接过滤工艺。此工艺利用砂滤去除水中细小颗 气 第一章绪论 。-_-_-。-_-_-_-_-_-_-_-_-_-。_- 粒，经消毒后获得出水。 太湖新城l i7 j 污水处理厂二级出水水质较好，为充分利用水资源，在其基础上建立再 生水回用示范工程，经技术与经济分析后，设计采用直接过滤与微絮凝工艺相结合的工 艺。即在进水水质较好时采用直接过滤工艺，进水水质稍差是投加絮凝剂后在进行直接 过滤。此工艺出水水质稳定，处理后的出水可作为京杭大运河支流景观河道用水及工业 冷却用水，具有良好的再生水回用示范作用。 图1 1 太湖新城直接过滤工艺 f 培1 - ld h c tf i l t r a t i o n 仃e a 胁e n tp r o c e s si n 碱h ux i n c h e n g ( 2 ) 混凝+ 沉淀+ 过滤工艺 混凝+ 沉淀+ 过滤流程处理二级出水是我国最常用的再生水处理工艺，该工艺类似于 一般自来水厂的处理工艺。其对于悬浮物、可生物降解有机物去除效果较好，对大肠杆 菌的去除率集中在9 9 9 9 9 9 9 之间，氨氮去除率不佳。在实际应用中，此工艺流程 复杂、投药量多，管理不便。 ( 3 ) 膜分离工艺 膜分离技术包括电渗析、反渗透、微滤、超滤、纳滤等，此工艺可以有效地脱除水 中的色度，降低t 删s 的潜在生成能力。电渗析选择性地去除水中的离子；反渗透被用 于降低矿化度和去除总溶解固体；微滤可去除沉淀不能去除的包括细菌、病毒和寄生虫 等；超滤可用于去除大分子，如腐殖酸等。膜分离技术处理后出水水质好，减少了污水 回用的风险，但此工艺能耗高、处理规模小、需要定期膜清洗，不适用于大水量的再生 水处理。 哈尔滨工业大学水污染控制研究中心【喀1 研发了污水回收再利用的纳滤膜一体化中 试设备，该设备对分子量在1 5 0 3 0 0 d a 的不带电荷的有机物截流效果较佳，系统管理便 捷、占地面积小，适于在住宅小区和楼宇中推广应用。 ( 4 ) 活性炭吸附工艺 活性炭吸附具有巨大的比表面积，在水的深度处理中是应用广泛。活性炭可有效地 去除水中大多数的有机污染物和某些无机物，包括一些有毒重金属，并且可用于再生水 的脱色和除臭，有效去除水中的色度和异昧，使出水水质稳定透明。二级出水中也含有 6 硕士学位论文 不能被活性炭吸附的有机物，如蛋白质的中间降解物比原有的有机物更难被活性炭吸 附，活性炭对t h m s 的去除能力也较低。活性炭用于大规模的再生水处理，投加量很大、 处理成本较高，通常与其它水处理工艺联合运用。 北京的奥运公园水面是目前世界上规模较大的以再生水为唯一水源的人工水景，向 奥运公园供应再生水的清河再生水厂采用超滤+ 活性炭工艺。该工艺运行稳定、对悬浮 物及胶体去除能力强、出水水质达标、水体清澈，保证了奥运期间奥运公园水景的再生 水供应，取得了较好社会、环境效益| 。 1 3 2 再生水处理新工艺 ( 1 ) 膜生物反应器( m b r ) 膜生物反应器( m e m b m ：n eb i o l o g i c 2 l lr e a c t o r ，m b r ) 是生物处理与膜分离技术相结合 的高效污水处理新工艺，在中水回用中得到越来越广泛的应用。它以膜组件代替二沉池， 利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子物质截留住，出水中s s 值趋于零； 且反应器中污泥浓度大，反应速率高，出水水质得到保证；该工艺不需沉淀池，占地面 积小俐。 膜生物反应器使用的膜通常为微滤或超滤膜，与好氧或厌氧反应器连用；使用的膜的 型式有管式、中空纤维和平板式。将膜组件放置在生物内部的反应器称为一体式膜生物 反应器，这种反应器起源于日本，主要用于处理生活污水和粪便污水，它具有结构紧凑、 体积小、动力消耗小等优点。但是膜生物反应器中，膜通量下降快，需要频繁进行膜冲 洗，运行费用相对较高。 北京密云县污水处理厂采用r 工艺对部分二级出水进行深度处理，达到再生水 水质要求，回用于亚澜湾小区及潮、白河景观补充水。该工程处理规模4 5 1 0 4 吨天， 膜组件部分采用浸没式p v d f 中空纤维膜及其组件，经过一年多的运行，系统稳定，出 水达到设计标准刚。出水水质如下表： 表1 1 密云污水厂深度处理出水水质 t 曲l e l 1w 舭rq 砌n yo f d e v e l o p 仃e a 恤e mi nm i y 哪s e w a g e 仃e a ：虹r i e n tp l a n t ( 2 ) 生态处理方法 近年来，生态工程这一概念被广泛的引入到水处理的领域，其理念是以生态系统的 7 第一章绪论 自我设计及调和能力为向导，并尊重环境中各生物的生存权利。生态工程遵循自然界的 规律，模拟自然生态系统原理，利用现代生产技术建立资源的良性循环，符合可持续发 展原则，具有能效高、能耗低、少污染的特点。将其用于污水处理领域，实现了水处理 过程的低能耗和资源再生等，有很大的发展空间：2 | 。 土地处理系统在原理上应用自然生态系统的调节功能、循环再生功能，是为实现污 水无害化、资源化而加以人工规划、设计和运行管理的生态系统。土地处理是由最初的 污水灌溉发展而来的，欧美早在半个多世纪前就利用污水灌溉作物。但是，污水灌溉的 目的是作物的产量，获得水中的肥源和水源，需水量随季节变化大，不能作为污水处理 的手段。而且，污水灌溉没有经过合理的污染负荷和同化容量的限制，灌溉水不经过预 处理，水量和水质也没有限制，容易对作物造成危害。同时，也会引起土壤和地下水的 污染，所以应用受到限制，逐渐走入低潮l _ 2 3 l 。而随着社会的进步和人们对节约水资源意 识的加深，以污水处理为主要目标的土地处理技术应运而生并发展起来。 土地系统根据处理目标、处理对象的不同，可分为慢速渗滤，快速渗滤，地表漫流， 湿地和地下渗滤系统。 污水土地处理系统利用土壤微生物植物生态系统的自我调控机制和对污染物的综 合净化功能处理污水，使污水得到不同程度的改善。同时通过对营养物质和水分的生物 地球化学循环，促进绿色植物生长并使其增产，实现污水资源化与无害化。与常规的二 级生物处理相比，具有以下优势e 4 t 5 j ： ( 1 ) 工程简易，投资少，运行费用低。一般说来，土地处理的投资是常规处理的 1 3 1 2 ，实际工程中，尽量选择市场价格低、不适于开发的土地；在处理工程中，不需 投加药剂，也无需曝气，耗能低，大大降低了运行费用； ( 2 ) 处理效果稳定，出水水质优于传统的生物处理，各种土地处理系统的处理效 率如下： 表1 2 土地处理系统处理效率( ) f 1 3 _ ：6 】 t a b l el - 2t h er e m o v a le 街c i e n c yo fl a n d 仃e a 嘶e n ts y s t e m 备注：地下渗滤系统中氮以有机氮和氨的形式进入，是系统中最难去除的物质，其去除率 ( 3 ) 利用自然生态净化，实现了污水净化与利用相结合，在系统的运行过程中， 不但净化了污水，而且利用了污水的水肥资源，有较高的收益。 人工湿地作为土地处理的一种，近年来在水处理领域得到广泛应用。湿地系统以生 长沼泽生物为主要特征，大量的湿地植物为微生物提供栖息场所；也可以减小水的流速 和风速，有利于s s 的去除；还可以遮挡阳光，减少藻类大量生长影响水质。湿地的另 一特征是水下保证一定厚度的淤泥层，淤泥层中含有大量的有机质和微生物，对吸附和 降解有机物有重要的作用。 刘纲，陆燕勤等人通过中试试验研究了接触氧化一人工湿地联合工艺处理桂林市狮 子岩村的生活污水的效果。经过一年多的运行，系统出水水质稳定，达到再生水回用 于景观水体的水质标准( c j t9 5 2 0 0 0 ) 1 2 ”。 土壤渗滤法( s o i la q u i f e r 仃e a t n l e n t ，s a t ) 是利用生态学原理与环境工程技术，将经过 前处理的污水投入到具有一定构造、良好扩散性能的土层中，在毛管浸润和土壤渗滤作 用下，利用土壤的物理、化学和生物净化功能，使生活污水中有机物、氮、磷等物质得 以转化利用，从而实现污水的再生与循环利用，以实现中水回用的目的| 2 8 | 。 张洪芬，李绪谦等人b 9 l 以土壤渗滤法处理排入扎龙自然保护区湿地的造纸废水，经 过此工艺处理后的水质得到很大改善。其中c o d c r 及b o d 5 去除率达到7 0 和8 0 ，氨 氮和总磷的去除率也可达到7 8 及8 0 以上，对重金属c r 6 + 的去除率也在9 0 以上。经 过一段时间的运行，可以看出，渗滤后期滤出液中的污染物浓度趋于稳定，除n 0 2 。外， 其他污染物浓度均远低于原污水中的浓度。 王绍春等人i 划以苏州拙政园的园林景观水为原水，对地下渗滤系统处理园林景观水 的效果进行了探讨。研究结果表明：地下渗滤的出水浊度明显下降，基本稳定在 4 1 0 n t u ；高锰酸盐指数平均由4 6 9 m g l 下降到3 8 6 m g l ，达到园林景观水b 类标准； 氨氮去除率变化较大，出水含量在0 0 7 0 5 8 m g l 之间；正磷酸盐的去除率一直保持在 2 7 左右。经过八个月以上的运行期，原水中的浊度、高锰酸盐指数、氨氮、磷酸盐等 都有明显下降，园林景观水水质得到改善，达到b 类园林景观水水质。 中华女子学院山东分院采用地下渗滤系统处理校区内的污水l j 。系统处理对象是来 自宿舍的生活废水，食堂废水和教学区的排水等生活污水，污水先经过筛滤和水解预处 理，使水质满足进水要求，再进入地下渗滤系统。对系统的运行效果进行监测，结果表 明此工艺处理污水出水水质优于生活杂用水回用标准( c j 2 5 8 9 ) ，且受季节因素影响很 小，效果稳定。 q 第一章绪论 1 4 高校校园再生水的利用现状 1 4 1 高校污水资源化的必要性 在提倡“资源化”、“节约型社会”的背景下，许多高校也开始建设“绿色校园”。 生态环保的思想也贯穿于创建绿色校园的过程中，即建设生态节约型校园，它既与科学 发展观的内涵相契合，又是构建社会主义和谐社会的必然要求。发展再生水技术是“绿 色校园”建设的组成部分。 高校校园人口密度高，用水量大。有关资料显示，校园人均用水量是居民生活平均 用水量的2 倍【3 习；同时，校园内污水的排放量也较大，造成了一定的环境负担。针对高 校校园水资源的利用现状，应该合理地对校园内的水资源进行规划，提高水资源的利用 效率，从而达到环保节约的目的。随着高校的扩招，学生人数不断增多，致使学校的用 水量逐年递增、污水排放量也快速增加，增大了市政管网的压力；此外，一些高校校园 的景观水体缺少补充水( 或从经济角度考虑未做及时补充) ，使校园地面水体的水质恶 化、水环境受到影响、破坏了水生态系统的结构和功能。如果将校园污水处理、回用， 不仅可以减少污水排放量，也可用于补充校园景观水。因此，目前的校园水资源规划亟 待从工程的角度进行改造，通过各种治污、节水措施，经济合理地利用水资源。利用雨 水资源、发展校园内的再生水利用技术都是实现校园污水资源化的手段，它们不但能够 节约清洁的水源，同时减轻了校园水体的污染和防洪压力，同时达到“开源和节流 目 的，取得双赢的效益。所以，在高校校园内推广雨水利用技术和再生水回用技术是建设 绿色校园的必要途径、同时也具有较大的发展潜力。 以我校江浦校区为例，在校学生有2 5 万余人，每日排放的生活污水量约5 0 0 0 立方米， 如果能够将生活污水资源化，可以用于补充景观、绿化用水，还可以用于公共建筑的冲 厕用水，可节约大量的水资源，而且减少了污水的排放量，减轻市政排水工程及市政污 水处理的负担。 1 4 2 高校污水资源化的处理技术 高校校园用水量大