黃河水院中水回用技術改進方案探討

李永麗，柴紅

（黃河水利職業技術學院，河南開封475004）

黃河水院中水回用技術改進方案探討

李永麗，柴紅

（黃河水利職業技術學院，河南開封475004）

分析了黃河水院污水處理廠原污水處理工藝存在的問題，對自然生物處理方法中的人工濕地技術，氧化塘技術進行了比較，確定了該校污水處理工藝的改進方案。即，在原有接觸氧化法的基礎上，采用了人工濕地處理技術。通過檢測發現，工藝改進后的中水水質能夠達到城市回用水水質標準。

黃河水院；污水處理；工藝改進；接觸氧化法；人工濕地；水質檢測

0 引言

黃河水利職業技術學院（簡稱黃河水院）位于河南省開封市西北郊，是首批國家示范性高等職業院校，校區占地面積為93.3 hm2，建筑面積為49萬m2。該校在校區總體規劃時，就從可持續、生態、健康的理念出發，高起點地規劃了污水處理系統。目的是：（1）將處理過的污水用于補充水景、噴灑路面、灌溉樹木和草地，使校區污水達到零排放，節省水資源。（2）承擔學院環境工程、給排水工程、水務工程等多個專業的實踐教學任務。

黃河水院原有污水處理站占地面積為1 500m2，其中，建、構筑物占地面積1 200m2，水源為校區內的生活污水，日處理污水能力為1 800m3／d，處理工藝為A／O生物接觸氧化池工藝。在運行實踐中發現，原有的污水處理工藝不能適應水質、水量的變化，需對其進行改進。

1 原污水處理工藝及存在的問題

1.1 原污水處理工藝

黃河水院污水處理站前端工藝為半地上式一體化設計，其污水處理系統選擇了A／O生物接觸氧化池工藝，并將沉淀池污泥部分回流至A級生物池，具體工藝流程如圖1所示。

1.2 原有工藝存在問題

根據學校規劃，污水經過處理后應用于水景補充、噴灑道路、灌溉樹木和草地。所以，處理后的水質要達到城市回用水水質要求。該工藝中的全自動過濾器工作過程包括過濾和反沖洗。當高效過濾器內的泥膜老化脫落時，過濾過程停止，需要反沖洗。但是，在反沖洗過程中，排水水質達不到回用水水質要求。為了使反沖洗過程中的排水水質達到要求，需對污水處理工藝進行改進。

圖1 生物接觸氧化法工藝流程圖Fig.1 Biological contact oxidation p rocess

2 方案比選

2.1 校區地形條件

黃河水院校區匯水面積64.9萬m2（不含水系），其中，綠地占地50%，路面和屋面等為50%。校區內有湖泊4萬m2（水系），用于收集雨水和部分中水，平均深為3.5m。湖泊內水循環流動，兼有氧化塘的作用。湖泊西側緊鄰鯤鵬山，其中間有一塊空地，空地上有大量的建筑垃圾，由北向南其地勢是由高向低的。這塊空地也是從水處理構筑物的出水口到湖泊的可經之地。校內有梨園約7 000m2。

2.2 可選方案

根據學院要求，所選方案既要使污水處理站的出水水質達到城市回用水水質標準，又要利用好原有構筑物。所以，選擇自然生物處理法。該方法主要的處理技術是氧化塘和土地處理法。

2.2.1 土地處理方法

土地處理方法主要包括慢速滲濾處理系統、快速滲濾處理系統、地表漫流處理系統和濕地處理系統。其中，人工濕地技術目前比較成熟。

人工濕地是由人工設計的模擬自然濕地結構與功能的復合體，由水、處于水飽和狀態的基質、挺水植物、沉水植物和微生物等組成，通過其中一系列生物、物理、化學過程實現對污水的高效凈化［1～2］。它強調人與自然的和諧相處，融合了自然凈化和生物膜法優點，將污水凈化、污水資源化及美化環境有機結合起來。人工濕地主要有表流人工濕地、潛流人工濕地和垂直流人工濕地，適用于有地表徑流和廢棄土地，常年氣溫適宜的地區。

人工濕地系統的優點是：（1）基建費用地，構筑物可由各種天然生態系統或經簡單修建而成；（2）無復雜機械設備，易于維護管理，技術含量低；（3）處理系統依地勢而建，污水可自流進入，運行費用低；（4）可進行有效可靠的污水處理；（5）可緩沖對水力和污染負荷的沖擊［3］。其缺點是：（1）土地處理占地面積很大，出水水質與使用土地的面積和停留時間關系密切；（2）土地處理區容易發臭、蚊蟲孳生，影響環境，土地滲濾形式的土地處理容易堵塞，壽命較短。

綜上所述，人工濕地一般用于小水量、有空閑土地的地方。

2.2.2 氧化塘法

氧化塘法也叫穩定塘法，是一種利用水塘中的微生物和藻類對污水和有機廢水進行生物處理的方法。通常是對土地進行適當的人工修整，建成池塘，并設置圍堤和防滲層，依靠塘內生長的微生物來處理污水。氧化塘可分為好氧塘、兼氧塘、厭氧塘、曝氣塘等。

氧化塘法的優點是：（1）在條件合適時，基建投資少；（2）運行管理簡單，耗能少，運行費用低（為傳統人工處理廠的1／3～1／5）；（3）可進行綜合利用，形成復合生態系統，可產生明顯的經濟、環境和社會效益。其缺點是：（1）占地面積過多，處理效果受氣候影響較大。如，春、秋季翻塘問題等；（2）若設計或運行不當，可能形成二次污染（如污染地下水、產生臭氣等）［4］。

適于采用氧化塘的必要條件有：土地、氣候、氣溫、日照、風力等。

2.3 方案選擇的注意事項

（1）學院內建有湖泊，主要用于收集雨水和部分中水。根據學院規劃，校內湖泊水用于噴灑道路、綠化、沖廁。湖泊內有水景噴泉。所以，中水應達到城市中水水質要求。

（2）雖然湖泊兼有氧化塘的作用，但是氧化塘法受季節和天氣變化影響比較大。處理過的水在流入湖泊之前，如果不進行進一步處理，其水質不一定能達到回用水水質要求。

（3）校園內有大片的梨樹種植區，但其不適宜改造成人工濕地。

（4）與學校的地形特點、規劃相結合。從水處理構筑物的出水口到湖泊，其地勢是由高到低的，鯤鵬山（水利樞紐工程）是由建筑垃圾建造而成，形成了有利的粗碎石介質。

2.4 方案確定

通過對污水的自然處理方法進行對比，并根據學院的現實條件，確定了如圖2所示的工藝流程。

圖2中，生活污水匯入集水池，池內設有粗細格柵，以去除污水中的固體顆粒及纖維雜質。集水池出水流入調節池，由提升泵送入A／O生物接觸氧化池、二次沉淀池。然后，一部分處理水通過全自動過濾器并消毒后，到中水池。在全自動過濾器自動反沖時，處理水通過人工濕地并消毒后，排向湖泊。調節池、二次沉淀池的污泥有潛污泵提升，部分回流至A級生物池，余下部分則由環衛所抽吸外運。

2.5 主要構筑物

該處理方案的主要構筑物如表1所示。

人工濕地床與生物接觸氧化池串聯，進第一級濕地床底部的水由水管引入水。根據地形，各級濕地床之間自流進水。濕地底層為0.2m厚的透水石卵，中層是平均粒徑為0.2m的碎石，上層充填0.2m厚的粗沙。潛流過程總停留時間達26 h左右。濕地種植植物為蘆葦，其耐水性好、根系發達、多年生、耐寒，具有吸收氮、磷量大的特性，且具有觀賞性、經濟性。濕地防滲系統采用復合型土工膜。

圖2 接觸氧化法＋人工濕地工藝流程示意圖Fig.2 Contact oxidation method and artificial wetlands process

表1 黃河水院污水處理站主要構筑物一覽表Tab.1 S ewage treatm ent station main structure of Yellow River Conservancy Technical Institute

3 水質處理效果

2011年，通過多次對人工濕地和全自動過濾器處理后的水質進行檢測，并將其與回用水水質作對比，其結果如表2所示。

表2 水質分析及對比表Tab.2 W ater quality analysis and comparison

由表2可知：對污水處理工藝改進以后，當全自動過濾器進入反沖洗過程時，二沉池的水排向潛流人工濕地，其排放水水質達到了回用水水質標準。即，工藝改進后，該污水處理系統的處理效果達到了設計效果。

4 結語

黃河水院污水處理站的原工藝流程不能適應水質水量的變化，需對其工藝進行改進。經過方案比選，在其原有接觸氧化法的基礎上，采用了人工濕地處理技術。改進工藝后的出水水質能達到城市污水回用的要求。

［1］呂宏德.水處理工程技術［M］.北京：中國建筑工業出版社，2005：309.

［2］張自杰.排水工程［M］.4版.北京：中國建筑工業出版社，2000：418－421.

［3］彭超英.人工濕地處理污水的研究［J］.重慶環境科學，2000（06）：43－45.

［4］李劍超.我國穩定塘處理的研究與實踐［J］.工業用水與廢水，2002（01）：1－3.

[責任編輯 楊明慶]

X703.1

B

10.13681/j.cnki.cn41-1282/tv.2016.03.012

2015-11-09

李永麗（1977－），女，河南睢縣人，副教授，碩士，主要從事給水排水工程方向的教學和研究工作。