城市污水厂尾水深度处理后用于地下水

1、城市污水厂尾水深度处理后用于地下水回灌的研究现状及存在问题朱慧峰1，顾慧人2（1. 上海市水务局，上海 200003；2. 上海市崇明县自来水公司，上海 202150）摘 要： 随着城市经济社会的发展，由于受市政工程建设以及地下水开采影响，地面沉降已经是上海面临的主要地质灾害，而地下水人工回灌是控制地面沉降的有效手段。近年来上海由于受市政建设、产业结构调整等因素影响，地下水回灌工作面临较大困难。因此，上海除了应加强地下水专用回灌井建设以外，还应当积极开展对城市污水厂尾水深度处理后用于人工回灌的研究，既能解决地下水回灌问题，又能实现污水的资源化，减轻水环境污染的压力。关键词： 污水厂； 尾水；

2、深度处理； 地下水； 回灌Study on Tail Water of Wastewater Treatment Plant Used for Backfill of Groundwater after Deep Treatment ProcessZHU Hui-feng1，GU Hui-ren2（1.Shanghai Municipal Water Authority，Shanghai 200003，China；2.Shanghai Chongming Waterworks Company，Shanghai 202150，China）Abstract： With the developmen

3、t of the social economy，the earth subsidence has become the main geological calamity of the city for the influence of the municipal construction and groundwater exploit，and the artificial backfill of the groundwater is an efficient measure to control the earth subsidence. Recently，for the influence

4、of the municipal construction and adjustment of the industrial structure，the backfill of the groundwater is confronted with many difficulties. And so on，Shanghai must both strengthen the construction of the special backfill wells and the study on the tail water of the wastewater treatment plants use

5、d for the backfill of the groundwater after deep treatment process. It is an efficient way to solve the problems of the backfill of the groundwater and also can reuse the wastewater to lysis the pollution pressure of the water environment.Keywords： waste-water treatment plant； tail water； deep treat

6、ment； groundwater； backfill1 概述上海位于长江冲积平原，水文地质结构具有含水量大、孔隙较大及压缩性大等特性。随着城市经济社会的快速发展，由于受高层建筑等城市工程建设以及地下水开采等诸多因素影响，地面沉降已经是上海面临的主要地质灾害，而地下水人工回灌是控制地面沉降的有效手段。近年来由于受市政建设、气候、产业结构调整和土地置换等因素影响，上海用于地下水人工回灌的深井逐年减少，地下水回灌工作面临较大困难。因此上海除了加强地下水专用回灌井建设以外，积极开展对城市污水厂尾水深度处理后用于人工回灌的研究已具有相当的实用价值，既能解决地下水回灌问题，又能实现污水的资源化，减轻水环

7、境污染的压力。2 城市污水回用方式分类根据污水回用方式及水循环过程，城市污水厂尾水回用可实施两种战略，即“管对管”式短循环战略和地下回灌长循环战略。所谓短循环是以工业、农业、中水回用等为主，污水处理后在本系统内闭路循环复用或在该地区的局部范围内回用。这种方式对水质的要求相对较低，周期短，因此受到各领域的重视。所谓长循环是指将城市污水处理厂二级处理尾水经深度处理达到饮用水水质标准后回灌于地下，水在流经一定距离后作为新的水源开发。这种战略充分体现了“小量化、无害化、资源化”的可持续发展原则，既可减少污水量，又可减少原有水资源的开发量，但污水处理程度高，处理费用大，循环复用的周期长。3 地下水回灌技

8、术及应用3.1 技术分类 地下水回灌包括天然回灌和人工回灌，其根本区别在于人工回灌建立回灌设施加快了渗滤速度。人工回灌按回灌形式分为：直接地表回灌，包括漫灌、塘灌、沟灌等，是应用最广泛的回用方式。直接地下回灌，即注射井回灌，适于地下水位较深或地价昂贵的地方。间接回灌，如通过河床利用水压实现污水的渗滤回灌，多用于被严重污染的河流。上海目前以直接地下回灌为主。 城市污水厂尾水深度处理后用于地下水回灌是将地下含水层作为贮水池，同时利用地下流场实现回用水的异地取用。在回灌前，污水处理厂二级处理出水须经深度处理，水质达到饮用水标准。3.2 应用实践城市污水回用已在工业发达国家得到广泛应用。德国Lange

9、n市为解决地下水位下降问题，采用就近污水处理厂的二级出水经曝气、沉淀、砂滤池过滤、臭氧氧化、活性炭吸附等措施深度处理后，通过土壤渗滤补充地下水，该设施于1979年投入运行。我国城市污水厂尾水深度处理后用于地下水回灌技术研究刚刚起步，虽然也针对不同目的开展了大量的实验研究，但也仅限于处理目的，尚未提到回用的高度。目前采用地下回灌技术的主要对象为自来水，目的是防止地面沉降或空调冷却水降温。3.3 工程性研究同济大学针对上海到2010年地下水年回灌量必须达到2500万M3的要求，积极开展了城市污水厂尾水经深度处理后用于地下水回灌的工程性研究。经过技术方案的比选，推荐使用MBR（膜生物反应器）深度处理

10、工艺。工艺流程如下：MBR法处理城市污水厂二级处理尾水用于地下水回灌具有出水水质好、技术先进、处理效果稳定等优点，出水水质不仅满足自来水常规日常检测的四项指标，而且CODMn5.0mg/L，NH3-N0.2mg/L，SS1 mg/L。采用MBR法处理尾水的运行费用少于1.65元/ M3，与城市MBR Deep Treatment Process 加氯初沉池出水 集水井 反硝化池 MBR 清水池 回灌 原有浓缩池污水厂采用自来水直接回灌运行费用1.40元/ M3基本持平。随着自来水水价的调整以及膜组件成本的降低，城市污水厂尾水深度处理后用于地下水回灌的经济效益、环境效益和社会效益日趋凸现。4 回

11、灌水质要求为防止地下水污染，提供清洁水链，地下回灌水质必须满足一定的要求，主要控制参数为微生物、总无机物量、重金属、难降解有机物等。美国在1976年公布了污水回灌地下水的第一个水质标准草案，要求回灌污水在经过二级处理后必须再经过滤、消毒和活性炭吸附等深度处理，在回用前必须在地下停留6个月以上。水的注入点离地下水位至少3m，抽水点离注入点水平距离至少150m，抽取水中的回灌水不能超过50%。要求回灌点CODMn<5.0mg/L、TOC<3.0mg/L、硝酸盐<45mg/L、总氮<10mg/L、大肠杆菌<2.2个/100mL、氨氮<1mg/L。美国国家环保局在1

12、992年对水资源回用制定了专门的技术手册，手册中规定：对回灌到非饮用水水源的回灌区的水质最基本的要求是污水经过二级生物处理，并经过过滤和消毒，以免堵塞。对回灌到饮用水水源的回灌区内水质最基本要求是满足饮用水水质标准，同时对pH值、浊度、粪大肠杆菌、余氯也做出了明确规定。我国目前尚没有具体的地下回灌水质标准。5 存在问题城市污水厂尾水深度处理后用于地下水回灌是一种具有广阔前景的回用技术，但必须从技术、工程、环境、社会、法律、经济等多方面出发进行全面的经济和技术可行性分析，尤其是注重限制因素的综合评价。这些因素主要包括系统的运行与维护问题、公共健康与地下水污染问题、法律与经济问题等。5.1 水质问

13、题上海地区各承压水水化学组分比较简单，主要阴离子为HCO3-、CL-，主要阳离子为Na+、Ca2+、Mg2+，一般无CO32-、NO3-，基本未受污染，除矿化度、氯化物外，水质普遍优于取用地表水水源的自来水水质，其中尤以第四含水层的地下水水质最优。参照欧盟标准，除部分地下水铁、锰、色度、浊度、氯化物等个别指标超标外，其余的均达标，部分地下水的水质还达到了国家天然矿泉水标准（详见附表）。因此为保护优质地下水资源，要求地下回灌水质必须达到饮用水卫生标准。目前，就上海地区污水处理设备比较先进的闵行水质净化厂而言，二级处理出水的水质与生活饮用水卫生标准比较，除重金属指标外，其余均超标。主要水质指标比较

14、（Compare of Main Index of Water Quality ）污染物闵行水质净化厂排放现状污水综合排放标准一级标准（上海）地表水环境质量标准类（中国）生活饮用水卫生标准（中国）PH7.546-96-96.5-8.5BOD59.99 mg/L20 mg/L4 mg/LCODCr28 mg/L60 mg/L20 mg/L石油类未检测5.0 mg/L0.05 mg/L0.05 mg/L挥发酚未检测0.5 mg/L0.005 mg/L0.002 mg/L氨氮9.51 mg/L10 mg/L0.5 mg/L氟化物0.566 mg/L10 mg/L1.0 mg/L1.0 mg/L总砷0

15、.0037 mg/L0.5 mg/L0.05 mg/L0.05 mg/L总汞0.0007 mg/L0.02 mg/L0.0001 mg/L0.001 mg/L镉0.0016 mg/L0.1 mg/L0.005 mg/L0.01 mg/L铬0.0136 mg/L1.5 mg/L0.05 mg/L0.05 mg/L铅0.0045 mg/L1.0 mg/L0.05 mg/L0.05 mg/L铁0.622 mg/L0.5 mg/L0.3 mg/L总锌0.28 mg/L2.0 mg/L1.0mg/L1.0 mg/L总锰0.108 mg/L2.0 mg/L0.1 mg/L0.1 mg/L三氯甲烷未检测0.

16、3 mg/L0.06 mg/L0.06 mg/L四氯化碳未检测0.03 mg/L0.003 mg/L0.003 mg/L大肠菌群未检测500个/L2000个/L3个/L5.2 费用问题上海目前排污控制采用污水综合排放标准（DB31/199-1997），以第二类污染物最高允许排放浓度一级标准计，主要指标与生活饮用水卫生标准比较差距较大，要达到回灌水质要求，就必须进行深度处理。据中国可持续发展水资源战略研究综合报告，供水设施的单位投资约为8元/M3，污水二级处理约为10元/M3，而污水深度处理费用显然远远高于供水设施的单位投资。因此从经济角度出发，利用现有城市供水设施，使用自来水增加地下水回灌量的

17、方式优于城市污水厂二级处理出水经深度处理后回灌地下的方式。5.3 回灌井布局问题上海的水质净化厂一般分布在内环线以外（除曲阳水质净化厂），而回灌井布局以内环线内为主，水质净化厂的附近不一定设有回灌井。因此，若采用城市污水地下回灌方案，必须投入一定的建设资金，建设泵站和输配管网，或者在水质净化厂内打专用回灌井，一次性投资数目较大。5.4深度处理设施占地问题由于回灌井布点方案基本集中于中心城区，但中心城区内的污水处理厂普遍存在占地面积较小，设施布局比较局促等问题，若要在此区域内再设置地下水回灌专用井以及尾水深度处理设施，除了破坏现有的绿化和园林，降低绿化覆盖率以外，还将影响整个污水处理厂的工艺布局

18、。6 结论和建议6.1 结论我国目前面临严重的水资源危机。水资源匮乏和水质恶化使我国广大地区出现了生活和工农业用水困难，同时地下水的缺乏也导致地面沉降等一系列问题。城市污水处理厂尾水经深度处理后用于地下水回灌可以作为扩大城市污水二级处理出水回用的一种方式，有利于减少或防止地下水位下降，控制或防止地面沉降及预防地震，扩大地下水资源的储存量，保持取水构筑物出水能力。因此从可持续发展角度，上海应加强城市污水地下回灌技术的探索、研究和实践，将城市污水厂二级处理出水深度处理、地下水回灌系统的设计、运行与管理纳入水务管理范畴。6.2 建议由于城市污水地下回灌事关重大，若措施不当会污染优质地下水水质，因此建议由水行政主管部门牵头，邀请地矿、环保、卫生、大学院校等有关方面的专家对城市污水厂尾水经深度处理后用于地下水回灌对地质环境的长远影响作进一步评价，以确定该方案的可行性与合理性。为防止地下水污染，提供清洁水链，地下水回灌水质必须满足一定的要求，因此上海应加强地下水