技術(shù)動態(tài)：從中水回用技術(shù)領(lǐng)域看國內(nèi)外差距

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摘要：本文簡述了國內(nèi)外中水回用技術(shù)的發(fā)展與前景展望。對中水回用技術(shù)進(jìn)行了比較分析 ,認(rèn)為膜生物反應(yīng)器是污水處理技術(shù)的重要發(fā)展方向。指出了我國與世界先進(jìn)水平的差距。

關(guān)鍵詞：中水回用污水處理膜生物反應(yīng)器

一．背景
隨著現(xiàn)代社會工業(yè)的迅猛發(fā)展，城市用水量和廢水量急劇增加，水資源情況日趨緊張，這已經(jīng)成為世界各國共同面臨的問題。在水資源緊缺的現(xiàn)實(shí)下,將污水進(jìn)行深度處理后作為再生資源是必然的發(fā)展趨勢,污水資源化利用技術(shù)的推廣應(yīng)用勢在必行。

污水資源化就是將城市生活污水進(jìn)行深度處理后作為再生資源回用到適宜的位置。中水處理即是采用物理、化學(xué)以及生物化學(xué)方法將城市污水或生活污水進(jìn)行處理，使之達(dá)到一定水質(zhì)要求，可在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用。如用于沖洗地面、廁所、綠化、噴灑及景觀用水等。因其水質(zhì)介于上水和下水之間，故稱中水。

二．中水回用技術(shù)的發(fā)展沿革
1．幾種中水處理技術(shù)簡介

中水回用的處理技術(shù)按其機(jī)理可分為物理化學(xué)法、生物化學(xué)法和物化生化組合法等。通?；赜眉夹g(shù)需多種污水處理技術(shù)的合理組合 ,即各種水處理方法結(jié)合起來深度處理污水,這是因?yàn)閱我坏哪撤N水處理方法一般很難達(dá)到回用水水質(zhì)的要求。發(fā)展到目前,中水回用的工藝流程有:

（1）生物化學(xué)法

原水→格柵→調(diào)節(jié)池→接觸氧化池→沉淀池→過濾→消毒→出水

（2）物理化學(xué)法

原水→格柵→調(diào)節(jié)池→絮凝沉淀池→超濾膜→消毒→出水

以超濾膜分離技術(shù)替了代上述工藝中的沉淀、過濾單元。

（3）膜生物反應(yīng)器技術(shù)（物化生化結(jié)合法
MBR工藝概述

膜生物反應(yīng)器 (Membrane Bio Reactor,簡稱MBR)是將生物降解作用與膜的高效分離技術(shù)結(jié)合而成的一種新型高效的污水處理與回用工藝。其處理流程為:

原水→格柵→調(diào)節(jié)池→活性污泥池→超濾膜→消毒→出水（一體式）

對于中水處理流程選擇的一般原則是，當(dāng)以洗漱、沐浴或地面沖洗等優(yōu)質(zhì)雜排水（CODcr 150～200mg/L,BOD5 50～100mg/L）為中水水源時，一般采用物理化學(xué)法為主的處理工藝流程即可滿足回用要求。當(dāng)主要以廚房、廁所沖洗水等生活污水（CODcr 300～350mg/L,BOD5 150～200mg/L）為中水水源時，一般采用生化法為主或生化、物化結(jié)合的處理工藝。而物化法一般流程為混凝、沉淀和過濾。

傳統(tǒng)的生物化學(xué)法運(yùn)轉(zhuǎn)時必須考慮到反應(yīng)速率和污泥的沉降性能。反應(yīng)速率主要取決于活性污泥的濃度,污泥濃度高,則反應(yīng)速度就快。但考慮到二沉池不能過大,所以活性污泥的濃度就不能太大,從而影響了反應(yīng)速率。污泥的沉降性能則取決于曝氣池的運(yùn)行條件。嚴(yán)格控制曝氣池的操作條件是首要條件,因此也限制了生物化學(xué)法的應(yīng)用范圍。為了克服這些不足,科學(xué)家們首先想到了用膜來進(jìn)行固液分離。超濾膜分離技術(shù)正是在這樣的情形下發(fā)展起來的。其原理是在一定壓力下，采用具有一定孔徑的分離膜，將溶液中的大分子物質(zhì)、膠體、細(xì)菌和微生物截留下來，從而達(dá)到濃縮與分離的目的。其處理精度可達(dá)0.1微米。不會產(chǎn)生生化法那樣的氣味兒，污泥量少，無需進(jìn)行污泥處理。同時啟動也十分方便，不必象生化法那樣接種和培馴污泥，因而操作方便。國外的研究資料表明，超濾技術(shù)作為中水處理的后處理技術(shù)，具有適應(yīng)性強(qiáng)、對懸浮物、細(xì)菌和洗滌劑的去除率高，出水穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)。

2．中水回用技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益分析

由于各種處理工藝的投資成本和運(yùn)行成本差異較大 ,其運(yùn)行費(fèi)也不盡相同。由于省去了后續(xù)的沉淀過濾單元，膜生物反應(yīng)器工藝的一次性設(shè)備投資低于其它工藝, 但是處理成本（包括電費(fèi)、藥劑、人工費(fèi)及膜更換費(fèi)用）略高于傳統(tǒng)生物處理及物理化學(xué)工藝。

今后 ,隨著膜分離技術(shù)的不斷發(fā)展和新型膜材料的開發(fā)研制,膜價格不斷下降，處理成本將會進(jìn)一步下降，其應(yīng)用空間也會更加廣闊。

因此，在綜合考慮各種因素的基礎(chǔ)上,MBR工藝具有出水水質(zhì)良好、運(yùn)行管理簡單、占地面積小等優(yōu)點(diǎn) ,是污水回用的適用技術(shù),因此將成為 21世紀(jì)水處理工藝的熱點(diǎn)。
三．國內(nèi)外中水處理技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展
（一）中水處理技術(shù)概況

1．日本早在1962年就開始回用污水，70年代已初見規(guī)模。隨著回用技術(shù)的不斷更新和發(fā)展,再生成本不斷下降、水質(zhì)不斷提高,逐漸成為緩解水資源短缺的重要措施之一。90年代初日本在全國范圍內(nèi)進(jìn)行了廢水再生回用的調(diào)查研究與工藝設(shè)計,在1991年日本的“造水計劃”中明確將污水再生回用技術(shù)作為最主要的開發(fā)研究內(nèi)容加以資助,開發(fā)了很多污水深度處理工藝,在新型脫氮、脫磷技術(shù),膜分離技術(shù),膜生物反應(yīng)器技術(shù)等方面取得很大進(jìn)展的同時,對傳統(tǒng)的活性污泥法、生物膜法進(jìn)行了不同水體的工藝實(shí)驗(yàn)。建立起了許多“水再生工廠。”

2．美國也是世界上采用污水再生利用最早的國家之一，60年代末就將膜生物反應(yīng)器用于廢水處理, 70年代初開始大規(guī)模污水處理。在美國,有300余座城市實(shí)現(xiàn)了污水處理后再利用；1987年以色列全國已有210個市政污水回用工程,城市污水回用率達(dá)72%；1996年納米比亞溫得和克市污水回用量達(dá)到21000ｍ3/ｄ。

3．我國中水回用現(xiàn)狀

早在1982年青島市就將中水回用作為市政及其它雜用水,以緩解其面臨的淡水危機(jī)；北京市1984年開始進(jìn)行中水回用工程示范,中水設(shè)施建設(shè)得到較快的發(fā)展,1995年北京市已有中水設(shè)施115個,日回用污水已達(dá)1.2萬ｍ3,中水建設(shè)已初具規(guī)模；各項技術(shù)指標(biāo)達(dá)到ＣＪ2 5.1 - 89我國《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》或《北京市生活雜用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。

（二）最新的ＭＢＲ處理工藝在國內(nèi)外中水回用中的應(yīng)用

1．國外膜生物反應(yīng)器的發(fā)展現(xiàn)狀

美國早在60年代末就將膜生物反應(yīng)器用于廢水處理在廢水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用研究始于 2 0世紀(jì) 60年代的美國,當(dāng)時由于受膜生產(chǎn)技術(shù)所限,膜的使用壽命短、水通透量小,使其在投入實(shí)際應(yīng)用中遇到障礙。70年代以后 ,日本根據(jù)本國國土狹小、地價高的特點(diǎn)對膜分離技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了大力開發(fā)和研究 ,使膜生物反應(yīng)器開始走向?qū)嶋H應(yīng)用。MBR工藝80年代后在日本等國得到了廣泛應(yīng)用。日本某公司對MBR工藝的污水處理效果進(jìn)行了全面研究,結(jié)果表明活性污泥-平板膜組合工藝不僅可以高效去除有機(jī)物，且出水中不含細(xì)菌 ,可直接作為中水回用。
目前,日本已有近100處高樓的中水回用系統(tǒng)采用MBR處理工藝。如日本第 36/37森樓和都飯店、北千住終點(diǎn)站大樓、東京都港區(qū)廳宿舍等,都采用膜好氧生物反應(yīng)器,由好氧性的高濃度活性污泥法和超濾組件組合而成的水處理系統(tǒng),所采用的超濾膜孔徑為 10μｍ,切割分子量為20000的聚丙烯腈平板膜組件，處理效果良好。法國、美國、澳大利亞等對膜生物反應(yīng)器的研究也投入了很大力量。使膜生物反應(yīng)器的研究內(nèi)容更加全面而深入,為90年代的進(jìn)一步推廣應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。進(jìn)入90年代后 ,膜生物反應(yīng)器工藝已經(jīng)被廣泛接受。目前,這項技術(shù)已在歐洲、北美及亞洲一些國家得到較快的發(fā)展,并已在水處理的許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。

2國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國對膜生物反應(yīng)器的研究還剛剛起步但發(fā)展十分迅速。MBR在我國的研究始于1993年。研究者對分離式MBR,抽吸淹沒式MBR,重力淹沒式MBR與傳統(tǒng)生物處理工藝在城市污水處理方面進(jìn)行的比較研究表明：各種MBR的出水水質(zhì)均優(yōu)于傳統(tǒng)生物處理工藝。

雖然近年來有關(guān)膜生物反應(yīng)器試驗(yàn)研究的報道頻繁出現(xiàn),但是,目前在我國有關(guān)大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用尚未見報道。

四．結(jié)論
根據(jù)上述技術(shù)發(fā)展沿革及現(xiàn)狀，對國內(nèi)外中水回用技術(shù)進(jìn)展對比如下：

由此可見，我國在中水處理技術(shù)領(lǐng)域與世界先進(jìn)水平的差距在15-20年，美國不必說，就是同在亞洲的近鄰日本，也把我們遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在了后面。因此應(yīng)發(fā)揮我們的資源優(yōu)勢，加大技術(shù)研究開發(fā)力度，以縮短同世界先進(jìn)水平的差距，發(fā)展壯大我們的水處理產(chǎn)業(yè)。