基于城镇污水处理厂尾水同级排入的深度处理技术

北极星环保网讯:2013年全国总供水量为6183.4亿m3，其中地表水源和地下水源供水量占99.2%[1]。河流、湖泊是我国重要的饮用水水源地，同时也是城市的主要排水通道，水源地常受到城市排水口、排污口干扰。海河、黄河、辽河流域水资源开发利用率已经达到106%、82%、76%，西北内陆河流开发利用已接近甚至超出水资源承载能力[2]。由于地表水和地下水的过度开发和污染，而且水资源利用率低，水资源形势严峻，在全国600多个建制市中，有近400个城市缺水，其中130多个严重缺水[3]。

2015年我国颁布的《水污染防治行动计划》中要求到2020年，长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河等七大重点流域水质优良(达到或优于Ⅲ类)比例总体达到70%以上，地级及以上城市集中式饮用水水源水质达到或优于Ⅲ类比例总体高于93%。

虽然进入21世纪以来我国城镇污水处理能力大大提高，但完成计划中的工作目标还是面临巨大的压力。由于我国现行的GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准，仅相当于地表水劣Ⅴ类标准，而且城镇污水处理厂大多采用二级生物处理工艺削减污染物，由于工艺本身的局限性，出水污染物浓度很难再进一步降低[4]，尾水即使达标排至饮用水水源地或水域功能较高的水体，也会进一步加剧水污染状况，威胁饮用水安全。

1同级排入的水质标准

1.1同级排入的定义

同级排入，主要是为保护集中式饮用水水源或其他重要水体(地表水Ⅲ类标准或功能更高的水体)，若水体汇入源包括城市污水处理厂，其尾水必须经过进一步处理(深度处理)，使出水中的剩余微污染成分(如氮、磷、胶体、细菌、病毒、微量有机物、重金属以及影响回用的溶解性矿物质等)得以更好地去除，最后水质指标达到地表水Ⅲ类标准(或更高标准，视水域功能而定)后排入水体[5-6]。

1.2国外同级排入的标准

国外尾水同级排入的标准主要向饮用水水质标准看齐，污水处理厂将尾水深度处理至接近饮用水水质标准后，再排入饮用水源或回灌地下水。

美国、德国等虽暂无统一的地下水回灌水质标准，但美国加州要求从接收回灌水的含水层中抽取的水必须符合饮用水标准，而且对采用注入井回灌的回灌水中的总有机碳(TOC)含量要求比经地表渗滤回灌入含水层的水质标准更严格。德国一般要求回灌水应优于当地地下水水质[7]。欧美发达国家更加注重补充水及回灌水的安全问题，因此标准更加严格苛刻。

1.3国内同级排入的标准

我国2015年颁布的《水污染防治行动计划》[8-9]指出要强化城镇生活污染治理。计划要求敏感区域(重点湖泊、重点水库、近岸海域汇水区域)城镇污水处理设施应于2017年底前全面达到GB18918—2002一级A排放标准。目前许多地方的城镇污水处理厂处理效果仅能达到GB18918—2002一级B标准。

GB3838—2002《地表水环境质量标准》中将集中式生活饮用水地表水源二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖等渔业水域及游泳区划分为Ⅲ类功能水域。GB18918—2002一级A排放标准与Ⅲ功能水域的水质标准相比，还存在较大的差距，如表1所示。

考虑到GB18918—2002一级A标准排放的尾水对Ⅲ类功能水体可能带来一定的污染负荷冲击，为避免微污染现象的发生，保证用水安全，采用同级排入技术深度处理尾水，使其水质满足Ⅲ类功能水域的要求。尾水同级排入技术对于补充地表水、回灌地下水等有着重要的意义，从可持续发展的角度来看，同级排入增大了高品质水供给，大幅削减了水体污染负荷，可以有效缓解天然水体自净的压力，提高水环境质量，降低了人类行为对环境的影响。

2国内外同级排入的工程实例

2.1美国同级排入的工程实例

美国德克萨斯州的BigSpring水厂从2012年开始采用微滤(MF)-反渗透(RO)-高级氧化工艺，日处理1万t污水，处理后排入饮用水源，占城市供水的15%。北弗吉尼亚UpperOccoquan水厂采用初级处理-带硝化的二级处理-石灰再碳酸化处理-过滤-粒状活性炭吸附-消毒工艺，日处理12万t污水，处理后出水排入为120万人提供饮用水的UpperOccaquan水库，该水厂运行25a，未发生危害公众的健康事件[11]。

美国加州的21世纪水厂和佛罗里达州的Floridan东北再生水厂将污水处理后回灌地下水，间接补充饮用水源，其中21世纪水厂自2007年以来采用MF-RO-紫外消毒工艺日处理24万t的污水，回灌前将处理后的水体与深层蓄水层的井水以2∶1的比例混合。回灌地下水后，从含水层提取的水经处理后可为200万人提供饮用水。Floridan东北再生水厂预计今年竣工，该水厂设计以超滤(UF)-RO-紫外和H2O2消毒工艺日处理1.14万t污水，技术上稳定达到饮用水标准。

2.2欧洲同级排入的工程实例

德国柏林将经过二级处理的尾水投加氯化铁与助凝剂絮凝沉淀后，投加O3氧化降解有机物和杀菌，再经无烟煤过滤后进行地下水回灌，经地质净化后作为饮用水重新抽取出来，该示范工程早在20世纪70年代已建成并投入使用。Langen市将污水处理厂的尾水通过曝气、沉淀、砂滤池过滤、O3氧化、活性炭吸附等措施深度处理后，利用土壤渗滤回灌补充地下水[12]。

比利时Torreele水厂[13]在2001年开始采用UF-RO-紫外消毒工艺日处理0.54万t的污水，重点监测超滤和反渗透模块的运行情况，处理后补充地下水，间接生产可饮用水。

2.3新加坡和澳大利亚同级排入的工程实例

新加坡Newater工程[14]从2003年开始以MF-RO(双膜)-紫外消毒工艺日处理1.36万t污水，将处理后的出水与水库水进行混合，供给饮用水。澳大利亚悉尼圣玛丽再生水厂从2010年开始采用UF-RO-再碳酸化和氯消毒工艺日处理4.9万t污水，并将高质量出水补充瓦拉甘巴大坝(水源地)。

2.4国内同级排入的工程实例

目前，北京市率先提高污水处理标准，规定污水处理厂出水水质应至少达到地表水Ⅳ类标准。北京市已于2012年开始实施DB11/890—2012《城镇污水处理厂水污染物排放》的地方性标准，要求排入北京市Ⅱ、Ⅲ类水体的城镇污水处理厂执行A标准，相当于地表水Ⅲ类水;排入Ⅳ、Ⅴ类水体的城镇污水处理厂执行B标准，相当于地表水Ⅳ类水。

深圳龙华污水处理厂[15]采用强化型前处理-垂直流人工湿地工艺，日处理2万t的一级A标准的污水处理厂尾水，出水满足地表水Ⅲ类标准指标，排入二级水源保护区的观澜河。

延伸阅读：

人工湿地在工业园区污水厂尾水处理中的工程应用

某小城镇污水处理厂的提标改造工艺设计

城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002

我国城镇污水处理厂建设及运行现状分析