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关于生活污水回用典型工艺的初探摘要：本文通过各国对水资源的一个利用情况，指出污水回用的必要性，并引出污水处理的典型工艺-----生物膜法，分别从生物膜的四种膜反应器(生物转盘、生物流化床、生物接触氧化池、生物滤池)一一介绍了其构造，反应原理以及其工艺流程，让我们对膜处理工艺有了更深一步的了解与认识。最后分析了膜处理工艺的可行性。并对本文的介绍进行了总结。关键词：生活污水；再生利用；膜处理工艺1引言水是人类赖以生存和发展的珍贵资源。地球上虽然“三分陆地七分水”，水资源总量达14亿立方公里，但海洋咸水占97.2%，淡水仅占2.8%，储量仅3.7亿亿立方米，其中绝大部分蕴藏在南极冰原和北极冰山中，人类生产和生活能利用的地表淡水仅为105万亿立方米。[1]从上个世纪90年代以来，世界淡水资源日渐短缺，污染日益严重，水、旱灾害愈演愈烈，使地球生态系统的平衡和稳定遭到破坏，并直接威胁着人类的生存和发展。随着人口的增长和经济的发展，人类对水的需求增长越来越快，许多国家陷入缺水困境，经济发展也受到制约。然而，水资源开发的多部门性，各部门在水资源开发与管理方面政出多门，阻碍了水资源的综合利用，使水资源供需矛盾加剧。城市污水是水量稳定、供给可靠的一种潜在水资源。因此，城市污水的再生利用是解决当前缺水问题的一种有效的途径。2污水再生利用状况及必要性水是生命之源，是地球上非常丰富的自然资源，遍布于海洋及陆地上。城市污水是水量稳定、供给可靠的一种潜在水资源。因此，城市污水的再生利用是开源节流、减轻水体污染程度、改善生态环境、解决城市缺水问题的有效途径之一。2.1再生水利用现状早在1950年，美国污水研究者俱乐部就利用模型进行了污水深度处理试验研究，1965年将其成果用于加利福尼亚的南塔湖污水处理厂，处理能力达到了28400m3/d。目前，美国城市污水回用量达260×104m3/d，其中62%的再生水用于农业灌溉，30%用于工业，其余用于城市设施和地下水回灌。众所周知，以色列是一个水资源极度贫乏的国家，因此污水已经成为该国重要的水资源之一。目前，以色列100%的生活污水和72%的城市污水得到了回用。现有200多个污水回用工程，规模最小为27m3/d，最大为20×104m3/d，处理后的污水42%用于农灌、30%用于地下水回灌，其余用于工业及市政建设等。早在20世纪80年代中期，日本的城市污水回用量就达到了0.63×108m3/d。污水再生后用于中水道系统、农田或城市灌溉、河道补给等。[4]我国的再生水利用理论研究和实践经历了“六五”期间的起步阶段，“七五”到“九五”期间的技术储备和示范工程引导阶段和目前的发展阶段，十五期间，在《水资源利用与保护》课程论文1科技部的支持下，城市污水再生利用政策、标准、技术研究与示范课题列入国家科技攻关计划，目前建设部正在组织开展相关研究与示范工作。我国人均淡水资源仅为世界人均占有量的1／4，居世界第114位，而且很多水域面临着严重的污染问题。特别是近年来，随着水资源矛盾的激化，再生水作为解决水资源短缺问题的有效措施，也得到了我国政府的大力支持。但是，我国污水2002年以来，国家陆续颁布了《城市污水再生利用分类标准》、《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》、《城市污水再生利用景观环境用水水质标准》、《污水再生利用工程设计规范》、《建筑中水设计规范》等技术标准，规范了污水再生利用设计工作，也为城市污水再生利用工程设计提供了依据。2.2再生水利用的必要性再生水主要是指城市或生活污水经深度处理后达到一定水质标准并可重复使用的非饮用水资源。在日本、以色列等缺水国家，厕所冲洗、园林灌溉、道路保洁等都大量使用再生水。在城市化、工业化进程不断加快的新形势下，再生水利用是缓解水资源紧缺，提高用水效率、减轻水环境污染的有效途径之一，是建设资源节约型和环境友好型社会的必然选择。按1997年人口统计,我国人均水资源总量为2200m�,人均占有量仅有世界平均数的1/4，居世界第121位,被列为世界上12个贫水国之一。随着水资源短缺的加剧、全社会环保意识的增强，工业生产和居民生活对再生水的需求将越来越多。已建成运行的众多再生水利用项目，在资源保护、生态环境、经济效益等方面的表现，得到了各方面的认可。污水再生利用产生的经济、社会和生态效益主要体现在：降低给水处理和供水费用；减少城市污水排放及相应的排水工程投资与运行费用；改善生态与社会经济环境，促进工业、旅游业、水产养殖业、农林牧业的发展；改善生存环境，促进和保障人体健康，减少疾病(特别是致癌、致畸、致基因突变)危害；增加可供水量，促进经济发展并避免因缺水而造成的损失等。3再生水生产工艺——生物膜法3.1什么是生物膜污水的生物膜处理法是与活性污泥法并列的一种污水好养生物处理技术。这种处理的实质是使细菌和菌类一类的微生物附着在滤料或某些载体上，并在其上形成膜状生物污泥-----生物膜3.2生物膜法的历史及发展1865年德国科学家发现生物过滤作用；1893年英国将污水喷洒在粗滤料上，作为膜生物反应器的生物滤池问世；20世纪20—30年代建造了许多生物膜反应器；40—50年代生物滤池逐渐被活性污泥取代的趋势；70年代新的反应器以独特的优势受关注3.3主要生物膜法膜生物反应器类型：(一)生物转盘(二)生物流化床《水资源利用与保护》课程论文2(三)生物接触氧化池(四)生物滤池：其中又分为普通生物滤池；高负荷生物滤池；塔式生物滤池；曝气生物滤池。3.3.1生物转盘1.生物转盘的组成与构造构造[2]生物转盘由转动轴，转盘，接触反应槽，驱动装置组成。转轴高于水面10-25cm，生物膜厚度0.5-2.0mm（1）盘片：有圆形或正方形;材质：PVC(聚氯乙烯)塑料或玻璃钢;直径：φ=2～3.6m；盘片间距：10～35mm，标准为30mm;盘片厚度：2~10mm盘片数：最多可达100~200片/组。（2）反应槽：材质：钢板、钢筋混凝土或砖砌，断面为半圆形。槽壁与盘片间距：20～50mm;氧化槽容积与盘片面积之比—称为体积面积比G=V/A（L/m2）G——氧化槽体积面积比；V——氧化槽有效体积；A——盘片总面积（m2）。工程中一般G介于5～9L/m2（3）转轴：一般长0.5～6m。转轴直径：φ30～50mm（大型φ80mm），转盘转速：0.8～3r/min，线速度：10～20m/min（4）驱动装置：由电动机和减速机组成图1生物转盘[7]2.生物转盘的工艺流程3.生物转盘的运行特点：（1）微生物浓度高，负荷低（MLVSS可达4～6g/L，F/M比为0.05~0.1）（2）处理效果好（如3~4级串联，BOD5去除率一般可达90～95%）（3）耐冲击负荷能力强（进水BOD5达1000mg/L）3.3.2生物流化床图2图3《水资源利用与保护》课程论文31.概念生物流化床是以沙、活性炭、焦炭等颗粒微载体充填于生物反应器内，由于载体表面附着生长着生物膜而使密度变小；当污水以一定流速从下向流动时，载体便处于流动状态。载体颗粒小、表面积大，为微生物生长提供充足的场所，极大的提高了反应器内的微生物量，提高了有机污染物由污水的微生物细胞膜内的传质速度。2.提高生物处理污水的效率的关键条件（1）提高处理设备单元容积内的生物量。（2）强化传质作用，加速有机物向微生物细胞的传递过程。第一项条件采取的措施：扩大微生物栖息，繁殖的表面积，提高生物膜，同时还相应的提高对污水的充氧能力。第二项条件采取的措施：强化生物膜与污水之间的接触，加快污水与生物膜之间的相对运动。3．生物流化床的分类[2]表1生物流化床分类流化床分类去除对象流化方式（流化床类型）充气方式好养流化床有机污染物（BOD.COD）氮液流动力流化床表面机械曝气鼓风曝气加压溶解气流动力流化床机械搅动流化床鼓风曝气厌氧流化床硝酸氮亚硝酸氮液流动力流化床气流动力流化床4．典型工艺类型5.生物流化床的构造（1）床体平面多成圆形，多由钢板焊制，也可由钢筋混凝土浇灌而成（2）载体通常有聚苯乙烯球，活性炭，焦炭，无烟煤，细石英砂。（3）布水装置均匀布水对生物流化床提供发挥正常净化功能的条件。(4)脱膜装置及时脱去老化的生物膜，使生物膜保持活性，维持正常的净化功能。3.3.3生物接触氧化池1.概念《水资源利用与保护》课程论文4定义：生物接触氧化法又称淹没式生物滤池，在反应器内设置填料，时向池内进行曝气，经过充氧的废水与长满生物膜的填料接触，在生物膜的作用下，废水的到净化。2.生物接触氧化池的构造[2]（1）主要组成：池体、填料床、曝气装置、进出水装置(2)填料填料技术要求:比表面积大、空隙大、水力阻力小、强度大、化学和生物稳定性好、经久耐用。填料的安装:格栅支架、悬挂支架、框式支架国内常见的填料：蜂窝填料、立体波纹填料、软性纤维状填料、半软性填料、不规则粒状填料3.工艺流程生物接触氧化处理技术的工艺流程，一般可分为：一段（级）处理流程，二段（级）处理流程。3.3.4生物滤池1.概念生物滤池是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉的基础上经较原始的间歇沙滤和接触池而发展起来的人工处理技术。2.影响生物滤池的主要因素（1）滤床的比表面积和孔隙率滤料表面积愈大，生物膜的表面积也愈大，生物膜的量就愈多，净化功能就愈强；孔隙率大，则滤床不易堵塞，通风效果好，可为生物膜的好氧代谢提供足够的氧；滤床的比表面积和孔隙率愈大，扩大了传质的界面，促进了水流的紊动，有利于提高净化功能。（2）滤床的高度滤床的不同高度，生物膜量、微生物种类、去除有机物的速度等是不同的；原污水初次沉淀池接触氧化池二次沉淀池污泥图6一段处理流程原污水初次沉淀池一段接触氧化中间沉淀池二段接触反应二次沉淀池污泥图7二级处理流程处理水处理水《水资源利用与保护》课程论文5滤床的上层，废水中的有机物浓度高，营养物质丰富，微生物繁殖速度快，生物膜量多且主要以细菌为主，有机污染物的去除速度高；随着滤床深度的增加，废水中的有机物量减少，生物膜量也减少，微生物从低级趋向高级，有机物去除速度降低；有机物的去除效果随滤床深度的增加而提高，但去除速率却随深度的增加而降低（3）滤池的工艺流程图3.3.5生物膜法在生活污水处理中的前景在水资源日益紧缺的今天，将处理后的水回用于绿化、冲洗车辆和冲洗厕所，减少了污染物排放量，从而减轻了对城市周围的水环境影响，增加了可利用的再生水量，这种改变有利于保护环境，加强水体自净，并且不会对整个区域的水文环境产生不良的影响，其应用前景广阔。再生水利用为人们提供了一个非常经济的新水源，减少了社会对新鲜水资源的需求，这种水资源的优化配置无疑是一项利国利民、实现水资源可持续发展的举措。[6]但再生水水源主要来自城市生活用水，将生活污水进行处理，而在污水处理的发展应用中，活性污泥和生物膜法一直占据主导地位。随着新型填料的开发和配套技术的不断完善，与活性污泥法平行发展起来的生物膜法处理工艺在近年来得以快速发展。由于生物膜法具有处理效率高，耐冲击负荷性能好，产泥量低，占地面积少，便于运行管理等优点，在处理中极具竞争力。4总结随着我国经济的发展，城市污水含量增加。环境污染严重，水资源匮乏，生活污水回收利用切实可行，生物膜处理技术在处理生活污水上发挥着极大的作用，由于生物膜法具有处理效率高，耐冲击负荷性能好，产泥量低，占地面积少，便于运行管理等优点，将会在未来的水处理技术中广泛流传。本文通过对生物膜工艺的四种反应方式的介绍，并且对各自的工艺流程，反应原理及其影响因素的一一介绍后，使我对膜工艺技术有了更加深刻的理解与认识，并且膜工艺技术将为未来的生活污水中做出突出的贡献。原污水初沉池生物滤池二次沉淀池生物污泥回流原污水初沉池生物滤池二次沉淀池生物污泥回流处理水处理水处理回用水图8处理回用水图9《水资源利用与保护》课程论文6参考文献[1]籍国东.我国污水资源化的现状分析与对策探讨［J］.环境科学进展，1998，7(5)：10-13[2]张自杰,林荣忱,金儒霖.排水工程（下册）.第四版.北京：中国建筑工业出版社,2000,199—256[3]李广贺.水资源利用