沈阳市污水处理与水资源利用

杨玉森
(沈阳市北部污水处理厂)

1　前言

　　沈阳市是一个缺水的城市。城市用水和农业用水主要依靠地下水和大伙房水库供水。由于城市的扩大和工业的迅速发展，以及农业用水量的增加，水的需求量每年平均以5％以上的速度增长。而沈阳地区地下水、地表水资源却达到了取水量的极限，每年超采地下水达7000万吨，因此，供水需求矛盾日益突出。据沈阳市规划资料介绍到2005年城市供水短缺达1.1亿吨／年，到2010年缺水量达1.8亿吨／年，而且农业的发展与城市争水的矛盾更加突出。
　　从长远的观点看，跨流域取水是彻底解决缺水问题的途径。但是由于该工程巨大，投资高、涉及面广、实施时间长，因此，更为现实的规划是城市污水经过处理（或深度处理）后供给农业或供给城市工业用水，以弥补城市供水不足。目前，城市污水处理厂采用比较先进的处理工艺技术，污水作为水资源已具备基本条件。由于污水再生后农业灌溉受季节的限制，水资源的利用率还很低，因此，城市污水深度处理作为部分工业用水和城市杂用水，已势在必行。

2　污水净化利用的可行性

　　污水净化后再利用在发达国家和严重缺水的国家和地区已经实行几十年。我国从20世纪80年代也有研究成果和应用实例，近年来城市污水处理工程发展很快，污水再生利用受到广泛重视。特别是北方地区，城市污水处理厂均采用了水质净化率较高，运行稳定的处理工艺，为污水深度处理创造了稳定的水源条件。
　　城市污水成为水资源的途径有四个方面，一是城市污水经过二级处理净化后用于农业灌溉，可以减少水库供给农业的水量和农业抽取地下水的水量，置换出水库和地下水水量可以补充城市水源不足的问题。二是城市污水经二级处理后，再经过深度处理净化，供给工业冷却水和城市杂用水，可以置换出洁净的生活用水补充工业和生活供水的不足。三是城市污水经过强化二级处理后，就近排入市区或市郊湖泊、水库，以地表水渗漏方式补充地下水。四是城市污水经过深度处理后，经过氧化塘等自然净化再用深井注入地下水层，在一定距离用深井方式抽取地下水，提高回用水水质直接向工业和生活杂用水广泛供水。以上的途径都是以城市污水二级处理或二级强化处理为前提，在防治水环境污染的基础上，进行污水资源的再利用。
　　目前，我国城市污水处理设施刚刚起步，污水再生利用的重点应以农田灌溉为主，在有条件的地区逐步实现城市"中水"系统。
沈阳地区的农作物以水稻为主，每年需要大量的灌溉用水，由于水库水量不足，城市污水与清水混合使用是农业灌溉的通常作法，城市污水不经过处理直接用于农田，对土壤、作物、水环境造成严重的污染。近年来，部分城市污水得到处理净化，污水中大量的有机污染物和重金属污染物被去除，再生水排入农田灌渠，保证了农业的供水量和水质，受到农民的欢迎。城市污水处理与水资源在农业上的利用将是长期的方向。
　　沈阳市西部地区已形成了独立的工业供水系统，相邻地区已建成一座北部污水处理厂，其二级强化处理能力为20万吨／日，具备了污水深度处理回用的水源条件。因此说，沈阳市污水处理与水资源利用是可行的。

3　污水深度处理技术选择

3.1污水深度处理技术状况
　　目前，国内的污水深度处理技术通常采用絮凝沉淀（气浮、澄清）、过滤、消毒等，国外也有采用生物膜、活性碳吸附等技术，城市污水经过二级处理及深度处理后，再生水水质指标完全满足热电厂冷却补充水、再生纸厂的纸浆漂洗水和城市杂用水的水质要求，我国生活杂用水水质标准见表1。

表1 生活杂用水水质标准（CJ25.1－89） 项 目 标准mg／l 项 目 标准mg／l 浊 度 5－10 氨 氮 10－20 溶解性固体 1000－1200 总 硬 度 450 悬浮性固体 5－10 氯 化 物 300－350 色 度 30 阴离子合成洗涤剂 0.5－1.0 臭 气 无不快感觉 铁 0.4 PH 值 6.5－9.0 锰 0.1 BOD5 10 游离余氯 管末端不小于0.2 COD 50 总大肠菌群 3个／L

　　美国、日本杂用水水质标准与我国的标准在项目和指标上大体相当。
　　根据国内外杂用水水质标准、沈阳市杂用水指标可按国家标准上限执行和控制，见表2。

表2 沈阳市生活杂用水水质指标（推荐试行） 项 目 标准mg／l 项 目 标准mg／l 色 度 30 总 硬 度 450 浊 度 5 溶解性固体 1000 臭 味 无不快感 氯 化 物 250 PH 值 6.5－9.0 氨 氮 10 BOD5 10 游离氯 0.2 COD 50 总大肠菌群 3个／L SS 5 阴离子合成洗涤剂 0.5 铁 0.4 锰 0.1

　　注：其它参考指标15项（略）

　　20世纪80年代，国外对污水中的氨氮、硝酸盐氮和磷的去除很重视。为了保护自然水体，提高水资源利用率，污水处理厂普遍带有硝化反硝化脱氮的工艺技术，为深度处理工艺技术创造了基本水质条件。沈阳市北部污水处理厂为实现污水深度处理回用工业的目标，其中20万吨／日处理设施采用活性污泥法硝化脱氮（A／0法）的工艺技术，出水水质指标：COD 70－100mg／L；BOD5 10－20mg／L；SS 10－20mg／L；氨氮6－10mg／L，可以满足深度处理工艺技术要求。
3.2污水深度处理工艺流程的选择。
　　根据沈阳市北部污水处理厂出水水质条件，深度处理可以选择以下工艺流程：

　　

　　该工艺流程技术要点为投药絮凝、澄清、砂滤、消毒。

　　

　　该工艺的关键是气浮技术和设备，其它与上工艺相同。

　　

　　该工艺流程是常规的处理方式，占地面积均大于以上两个工艺流程。
　　目前，由于机械过滤设备的进步，机械过滤和砂滤同时安排在过滤工艺流程中，互为补充，运行管理更加简便、处理水质更加稳定。
3.3工艺比较
　　澄清过滤消毒方案是传统的水处理工艺流程，已有几十年的运行经验；气浮过滤消毒方案也是一种传统的工艺流程，特别是近年来高效气浮和快速过滤技术的发展，该工艺受到水处理技术界的再度重视，由于气浮设备小，占地面积少，自动化程度高，处理效果好，是污水深度处理理想的工艺方案；沉淀过滤消毒方案是一百多年古老的水处理工艺，该工艺流程简单，运行费用较低，但占地面积大，投资较高，工程建设周期长。
　　鉴于沈阳市污水深度处理和中水回用系统是一个庞大的工程，因此，要求深度处理设施运行可靠，水质稳定，技术先进，经济合理，供水水质用途广泛，且受冬季水温气温影响等，建议深度处理工艺流程采用絮凝气浮、机械过滤、砂滤、消毒的方案。

4　中水回用系统和环境、经济效益

4.1中水回用系统设想
　　中水回用系统应按近、远期规划实施，近期的局部和分散供水为主，如向工厂、宾馆、学校、商场、政府机关、公园、公共卫生设施、消防和新建住宅小区供水，重点向工业、机关、学校、公共卫生设施和消防供水，远期进入所有家庭。
　　沈阳市北部中水回用方案，一是向沈阳铁西工业区供水15万吨后，其供水管道4.0公里，可直接接入分质供水的工业供水管网，深度处理水质尽可能提高， 以满足不同工业用水要求。二是向沈阳市皇姑区西部区域供水，供水量约3－5万吨／日，其供水主管道8.0公里，主要供水用户为工厂、学校、机关事业单位和新建住宅小区。供水水质应满足洗涤用水、消防用水要求。该供水管道应独立设置，尽可能满足远期供水水量要求。
　　根据以上设想，仅沈阳市北部污水深度处理与中水回用工程投资需要2.4亿元。
4.2中水回用的环境效益与经济效益。
　　近期实现铁西工业区15万吨／日和皇姑区5万吨／日的中水回用工程，每年可增加沈阳市水资源7200万吨，可以缓解沈阳市地下水层的超采问题。
　　污水处理后回用工业和农业，减少了沈阳市向浑河和辽河排放相当量的污水，降低了河水的污染负荷量，保护了水环境和下游的水资源。
　　污水深度处理后作为工业和城市生活用水每吨收费0.8元，对于企业、事业单位降低了生产费用，对于污水处理增加了处理资金的来源，使城市污水处理事业走上"自负盈亏，以水养水"多方筹资的良性体制。

5　结语

　　城市污水处理与水资源利用是一个比较复杂的、综合性、科学性、政策性很强，牵涉面很广的大系统工程，应有组织、有计划地付诸实施，为了可持续发展目标的实现，污水处理和水资源利用将是水处理技术界长期努力的重要目标之一。