1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文 献 综 述

污水再生回用工程研究浅析

Abstract: Wastewater Reclamation and Reuse(WRR), means treating the wastewater to some extent that can be reused for industry, residential life, municipal engineering and many other aspects. Urban sewage have their own characteristics, such as large amount , stable quality, easy to collect. WRR can save a large amount of tap water and also reduce sewage emissions as well. Therefore, it can achieve both water conservation and pollution mitigation. This paper aims to provide the ideas for future WRR project design by summarizing the experiences of currently existing WRR projects and studying the WRR water quality standards for special applications.

摘要：

污水再生回用是指将城市污水经过一系列处理，使其可以回用于工业，居民生活，市政工程等诸多方面。城市污水具有很多特点，例如水量大、水质稳定、易于收集等。污水再生回用工程在节约大量自来水的同时，也降低了污水排放量，故可以同时达到节水和减污的目的。本文旨在研究污水再生回用工程的工艺流程与工程经验，分析出水使用途径与所需水质指标，为城镇经济开发区污水回用工程提供设计思路。

关键字： 污水再生回用 城市污水 工艺流程 经济开发区

随着我国工业化和城市化进程的不断加快，城市生活污水的排放量和工业用水的需求量都迅速增加，许多城市出现了水体污染问题， 可用水资源的匮乏也影响了人民生活水平的提高。水资源问题成为二十一世纪人类面临的主要挑战之一。我国幅员辽阔，人口众多，目前，水资源时空分布不均可通过”南水北调”等跨流域调水的方法缓解，而对于城市内部的水资源问题则需要通过污水再生回用等方式解决。以下总结了污水再生回用工程中常用的工艺流程和再生水使用途径及其水质指标。

1.污水再生回用工程的常见工艺流程

表1 国内外常用污水再生回用处理技术^[1]

1.1 化学絮凝强化法

利用絮凝剂进行化学絮凝沉淀，属于化学强化一级处理工艺，该工艺利用一级处理之后的水，投加絮凝剂进行絮凝，被广泛应用于污水的再生回用工程，具有运营费用低、污染物去除率高、便于管理、出水稳定等特点。该工艺所使用的絮凝剂大多采用硫酸铝和聚合氯化铝，对SS、COD和BOD等降低具有较好的处理效果，但氨氮去除率低，污泥产量较大^[2]。

1.2 反渗透

反渗透膜的工作原理就是，利用半透膜的截留作用，将膜两边溶液中的溶剂在人为造成的压力差下进行溶剂和溶质的分离，假设在高浓度溶液处给予一个大于渗透压的外压，则会有渗透逆行现象发生，而使得高浓度溶液浓度变得更高。在高于溶液渗透压的作用下，使其它物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。反渗透装置则利用以上反渗透原理,采用先进的反渗透技术来去除水中大部分盐分,当进水在高压的作用下通过膜时，一部分水沿与膜垂直的方向通过膜,而水中的离子和胶体物质被截留在膜表面，透过膜的这一部分水即为出去离子杂质的水，成为产水或渗透水；剩余的一部分水沿与膜平行的方向将被膜截留的物质带走排除膜外,这一部分水还浓缩了水中离子杂质，成为浓水^[3] 。此外，由于污水种类各有不同，且生活污水和工业废水的成分相差很大，在进行反渗透膜处理前，对污水中大污染颗粒、微生物、重金属等要进行预处理。而且使用的反渗透膜为耐污染膜，在多级处理过程中，每级反渗透膜的类型也不同。通过反渗透膜可以有效的去除水中的各种溶解离子和胶体，人们就是利用反渗透膜的除盐作用，将原水变为清洁的水，从而实现提高水质的目的^[4]。

1.3 氧化沟工艺

氧化沟工艺常见的形式有卡罗赛尔氧化沟、交替式氧化沟、除磷脱氮双沟式氧化沟、三沟式氧化沟、奥贝尔氧化沟以及一体化氧化沟。传统氧化沟工艺主要用于去除COD和BOD，与之相比的第2代氧化沟则具有脱氮除磷的功能，大大丰富了氧化沟工艺的使用范围。氧化沟工艺具备以下几个优点^[5]：一是氧化沟需要的构筑物较少（可不建初沉池以及污泥消化池），因此其工艺流程简单，运营方便；二是氧化沟可以处理高浓度工业废水，耐冲击负荷的能力强，解决了其他工艺在高浓度工业废水抑制活性污泥菌活性方面的缺点；三是氧化沟工艺进行脱氮除磷的运行费用和能耗较低，高效且经济；四是出水水质高且稳定。但是，因为大多数氧化沟不建初沉池和污泥消化池，所以容易使反应池负荷过大，同时由于氧化沟的曝气装置比如表面曝气器或者曝气转刷等机械部件需定期维修，因此检修工作量较大^[6]。

1.4 SBR 工艺

SBR工艺序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）简称 SBR，又叫序列间歇式活性污泥法 。该工艺的核心是SBR反应池系统，该系统集均匀化、初次沉淀、生物降解以及二次沉淀过程于一池。由于SBR工艺的间歇运行，故可以对污水中的有机物实现有效降解^[7]。SBR 的主要优点有：一是工艺处理设备简单，省去了二沉池和污泥回流系统，便于运营；二是污泥膨胀的发生率低；三是抗冲击负荷能力强；四是可以实现好氧、缺氧、厌氧状态交替出现，脱氮除磷的效果好。基于以上特点，SBR 工艺更适合水量小且污染物间歇排放的情况。SBR工艺的主要缺点有：一是搭配的滗水深度一般是 1-2 m，因此污水提升所产生的水头损失比较大；二是由于 SBR 工艺不设初沉池，在一定程度上容易产生浮渣^[8]。

1.5 A²/O工艺

A²/O处理工艺，为厌氧-缺氧-好氧法，生物脱氮除磷工艺的简称，工艺流程简单，应用广泛的脱氮除磷工艺。该工艺分别设置缺氧区、厌氧区、和好氧区，反应过程主要分四个单元进行：一是在厌氧反应器内原污水及从沉淀池排出的含磷回流污泥同步进入该反应器，释放磷，同时对部分有机物进行氨化；二是在缺氧反应器内脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧反应器送来的，循环的混合液量较大，一般为2Q（原污水量为Q）；三是在好氧反应器（曝气池）内去除BOD、硝化和吸收磷。混合液中含有硝态氮，污泥中含有过剩的磷，而污水中的BOD(或COD)则得到去除，流量为2Q的混合液从这里回流到缺氧反应器；四是在沉淀池内泥水分离，污泥的一部分回流厌氧反应器，同时可将上清液作为处理水排放^[9]。因此，A²/O法的优点是厌氧、缺氧、好氧交替运行，可以达到同时去除有机物、脱氮和除磷多重目的，出水水质较稳定。缺点是污泥回流系统和内回流需要分别设置，增加了投资和运行能耗；内回流的控制复杂^[10]，运营成本较高。

1.6 生物接触氧化工艺

生物接触氧化处理工艺是生物膜法的一种形式，是在生物滤池的基础上，从接触曝气法改良演化而来的，因此有人称为”浸没式滤池法”、”接触曝气法”等。其处理单元由浸没在污水中的填料和人工曝气系统构成，在有氧的条件下，污水与填料表面的生物膜反复接触，使污水获得净化。

生物接触氧化法的优点是：耐冲击负荷的能力强^[11]，并且无需污泥回流设备，不受污泥膨胀的影响，污泥产量低；单位容积的生物量大，处理能力比较强；工艺的设备较少，操作运行简单。但是，该工艺的造价比较高，易产生布水和布气不均匀的现象，并且其构筑物构造较复杂，增加了设计施工的难度。

2.再生回用水用途分析与所需水质指标

2.1 再生回用水用途分析

目前，污水回用工程生产的再生水主要应用于工业冷凝、景观绿化、市政杂用、农业灌溉、地下水回灌等领域。由于用水对象的不同，其水质标准与技术手段也不同。再生水回用到工业时主要考虑防结垢、腐蚀、生物孳生等，重点关注BOD、 COD、SS、盐度、氯离子含量、TDS、总硬度、氨氮和色度等指标^[12]。作为景观环境用水时，主要控制BOD、色度、嗅味、氨氮、SS 等指标；作为市政杂用水时，应重点关注 SS、大肠杆菌，余氯、色度、臭味、有毒有害有机物等指标^[13]。再生水用于农田灌溉应确保卫生安全，并防止土壤退化或盐碱化等。含盐量是污水回用于农业灌溉的最重要的水质指标之一，同时也应防止重金属及有害物质在土壤中富集，并通过食物积累于农作物中。再生水用于地下水回灌时应重点关注重金属、粪大肠菌群数、氨氮、浊度、COD 等指标^[14]。

2.2 再生水用作工业水源水质标准（部分）

由于回用水用于工业用水的方向多样，故不同的使用途径存在不同的使用标准，不同使用途径应该根据自身情况确定污水处理工艺，具体在工业上的使用途径主要有冷却用水，洗涤用水，锅炉补给水及工艺与产品用水等^[15]。以下是再生水用作工业用水水源的部分水质标准^[16,17]。

表2 再生水用作工业用水水源的水质标准（部分）

2.3 景观环境用水的再生水水质标准（部分）^[18]

由于再生水回用于景观的方向多样，故不同的使用途径应满足与其相对应的水质标准。下表为景观部分环境用水的再生水的水质标准。

表3 景观环境用水的再生水水质标准（部分）

3.结语

我国污水再生回用工程起步较晚，但发展迅速。近年来，经济开发区基础设施建设的逐渐完善，污水处理相关配套设施的建设步伐加快，污水再生回用带来的经济效益和生态效益日益凸显。目前，Aⁿ/O工艺、氧化沟、SBR等传统技术已经比较成熟，水解-SBR法、AB法、水解-接触氧化法的应用也逐渐得到推广，随着更先进的处理手段的出现和配套管网的完善，回用水的价格也会逐渐降低，污水再生回用工程可选择的工艺日趋丰富，前景更加广阔。

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[16] GB/T 19923-2005 《城市污水再生利用 工业用水水质》

[17]建筑工程常用数据系列手册编写组.给水排水常用数据手册.北京:中国建筑工业出版社,1997,65.

[18]GB18921-2002《城市污水再生利用 景观环境用水水质》

2.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

1.研究背景

污水再生回用是解决水源紧张的一种重要手段。近年来,我国工业飞速发展、城市化加快,经济社会发展对水资源的需求量迅速增加，但随之产生的污水水量也与日俱增，,水资源已成为制约经济发展的一个重要因素，水资源是否合理高效利用甚至关系到人类的未来。目前，国内污水再生回用工程发展势头良好，多地尤其是工业集中的经济开发区污水再生回用工程已经建成投产。

南方某县经济开发区，配套基础设施不断完善，但管网系统与其他各项建设事业的发展极不相称，考虑到开发区企业的日用水量较大，为了更好的保护环境，绿化开发区，治理开发区的生态，开发区污水经处理后的再生水回用是必然出路。开发区废水水质情况如下表所示：

表1 进水水质

本设计的任务是为该经开区设计一座污水再生回用处理厂（污水水量为1800t/d）。处理后出水水质供企业回用，可满足GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准。同时可以满足GB/T 19923-2005《城市污水再生利用 工业用水水质》中的再生水用作工业用水水源的水质标准，以及GB18921-2002《景观环境用水的再生水水质标准》。

2.主要设计任务

1）通过方案比选，选出最佳的废水处理工艺；

2）计算出处理工艺各构筑物的基本尺寸；对处理工艺各构筑物（包括附属构筑物）进行平面和高程布置；对该处理工艺进行初步预算。

3.工艺比选

本课题就目前比较常用的A²/O与接触氧化处理工艺进行对比分析。

1）A²/O

传统的A²/O工艺是一种典型的除磷脱氮工艺，其生物反应池由厌氧、缺氧和好氧、三段组成，这是一种推流式的前置反硝化型BNR工艺，其特点是厌氧、缺氧和好氧三段功能明确，界限分明，可根据进水条件和出水要求，人为地创造和控制三段的时空比例和运转条件，只要碳源充足便可根据需要达到比较高的脱氮率；当碳源不完全充足时，则可对其进行改进。

常规生物脱氮除磷工艺呈厌氧（A1）/缺氧(A2)/好氧（O）的布置形式。该布置在理论上基于这样一种认识，即：聚磷微生物有效释磷水平的充分与否，对于提高系统的除磷能力具有极端重要的意义厌氧区在前可以使聚磷微生物优先获得碳源并得以充分稀释。

常规A²/O工艺存在以下三个缺点：a.由于厌氧区居前，回来污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响；b.由于缺氧区位于系统中部，反硝化在碳源分配上居于不利地位，因而影响了系统的脱氮效果；c.由于存在内循环，常规工艺系统所排放的剩余污泥中实际只有一少部分经历了完整的放磷、吸磷过程，其余则基本上未经厌氧状态而直接由缺氧区进入好氧区，这对于系统除磷是不利的。

2）接触氧化处理工艺

生物接触氧化处理工艺是生物膜法的一种形式，是在生物滤池的基础上，从接触曝气法改良演化而来的，因此有人称为”浸没式滤池法”、”接触曝气法”等。

生物接触氧化法与其他方法比较，具有如下特点：

优点：a. BOD负荷高，MLSS量大，相对地说效率较高，并且对负荷的急剧变动适应性强。b. 处理时间短。在处理水量相同的条件下，所需装置设备小，因而占地面积小。c. 维护管理方便，无污泥回流，没有活性污泥法中所容易产生的污泥膨胀。d. 易于培菌驯化，较长时期停运后，若再运转时生物膜恢复快。e. 剩余污泥量少。

缺点：a.生物膜量随负荷增加而增加，负荷过高导致生物膜过厚，易于堵塞填料。因此不能借助于运转条件的变化任意地调节生物量和装置的效能。所以，必须要设置负荷界限和必要的防堵塞冲洗措施。b.大量产生后生动物（如轮虫类等）。若生物膜瞬时大块地脱落，则易影响处理水水质。c.组合状的接触填料会影响均匀地曝气与搅拌。

处理机理

a.主要起作用的是生物膜

好气性污水处理有两种方法，一种是活性污泥法，一种是生物膜法。从生物处理的基点-微生物转化有机物的功能来看，这两种方法的区别在于微生物存在状态的不同。在活性污泥法中，微生物以絮状结构悬浮在所需净化的污水中， 经充分混合而成为混合液；在生物膜法中，微生物以生物膜的形态附着在固体填料表面上与所需净化的污水接触。生物接触氧化法是在生物滤池的基础上发展起来的，从生物膜固定和污水流动来说，相似于生物滤池法。从污水充满曝气池和采用人工曝气看，它又相似于活性污泥法。所以生物接触氧化法的特点介于生物滤池法和活性污泥法。

在生物接触氧化法中，微生物主要以生物膜状态固着在填料上，同时又有部分絮体或破碎生物膜悬浮于处理水中。氧化池中生物膜的重量一般在6.2-14克／升之间，而活性污泥法中活性污泥重量一般在2-3克／升之间。从微生物活性来看，生物膜的活性大于悬浮状微生物。生物接触氧化法生物膜的耗氧率比活性污泥法高。因此，生物接触氧化法中，承担有机物转化功能的微生物主要集中在生物膜上。

附着在填料表面的生物膜对废水的净化作用：最初稀疏的细菌附着于填料表面，随着细菌的繁殖逐渐形成很薄的生物膜。在溶解氧和食料（有机物）都充足的条件下，微生物的繁殖十分迅速，生物膜逐渐加厚。生物膜的厚度通常为1.5-2毫米，其中从表面到1.5毫米深处为好气菌。1.5毫米深处到内表面与填料壁相连接的部分为弱厌气菌。废水中溶解氧和有机物扩散到生物膜为好气菌利用。但是，当生物膜长到一定厚度时，溶解氧无法像生物膜内扩散，好气菌死亡、溶化，而内层的厌气菌得以繁殖。经过一段时间后，厌气菌在数量上亦开始下降，加上新陈代谢气体的逸出，使内层生物膜出现许多空隙，附着力减弱，终于大块脱落。在脱落的填料表面上，新的生物膜又重新生长发展。实际上新陈代谢过程在氧化池生物膜发展的每一个阶段都是同时存在的，这样就保证了处理构筑物去除有机物的能力，使之保持在一个稳定的水平之上。

b.兼有活性污泥法的特点

生物接触氧化法的固定生物膜与一般的生物膜不同，在氧化池中采用曝气方法，不仅提较充分的溶解氧，而且由于曝气搅动加速了生物膜的更新，从而更加提高生物膜的活力和氧化能力。另外，曝气会形成水的紊流，使固着在填料上的生物膜可以连续地、均匀地与污水相接触，避免生物滤池中存在的接触不良的缺陷。

氧化池按采用推流式设置，故兼有推流式活性污泥法的特点。水在池子内不断地延着池的纵向逐步推流至出口，使生物膜上的微生物与污水中的有机物得到充分的混合和接触，从而使污水逐渐净化，即进口端COD值最大，以后逐渐减少，出口端为最小。

通过上述比较可以看到，在系统处理规模较少，室内占地紧张，出水要求较高，且进水水质较差情况下，接触氧化处理工艺以连续流的方式运行，系统占地少，操作控制简便，耐冲击负荷强。综上，本设计确定接触氧化处理工艺为推荐工艺。工艺流程如图所示：

图1 本设计拟采用的处理工艺流程（污泥进入垃圾填埋场）

生活污水和生产废水经格栅拦截污水中杂质后进入集水井，然后经污水泵送至预沉调节池内调节水质、水量并预沉部分颗粒物后，进行水解酸化池进行预酸化处理，之后进入接触氧化池进行生物处理，处理出水经二沉池沉淀进入清水池，之后在接触消毒池进行消毒，达标尾水进入回用水池储存，之后外排或按需回用。剩余污泥排入储泥池，最终污泥通过带式浓缩压滤一体机压滤脱水后，泥饼可外运至垃圾填埋场。