楊玉森
(沈陽市北部污水處理廠)

1　前言

　　沈陽市是一個缺水的城市。城市用水和農業(yè)用水主要依靠地下水和大伙房水庫供水。由于城市的擴大和工業(yè)的迅速發(fā)展，以及農業(yè)用水量的增加，水的需求量每年平均以5％以上的速度增長。而沈陽地區(qū)地下水、地表水資源卻達到了取水量的極限，每年超采地下水達7000萬噸，因此，供水需求矛盾日益突出。據沈陽市規(guī)劃資料介紹到2005年城市供水短缺達1.1億噸／年，到2010年缺水量達1.8億噸／年，而且農業(yè)的發(fā)展與城市爭水的矛盾更加突出。
　　從長遠的觀點看，跨流域取水是徹底解決缺水問題的途徑。但是由于該工程巨大，投資高、涉及面廣、實施時間長，因此，更為現實的規(guī)劃是城市污水經過處理（或深度處理）后供給農業(yè)或供給城市工業(yè)用水，以彌補城市供水不足。目前，城市污水處理廠采用比較先進的處理工藝技術，污水作為水資源已具備基本條件。由于污水再生后農業(yè)灌溉受季節(jié)的限制，水資源的利用率還很低，因此，城市污水深度處理作為部分工業(yè)用水和城市雜用水，已勢在必行。

2　污水凈化利用的可行性

　　污水凈化后再利用在發(fā)達國家和嚴重缺水的國家和地區(qū)已經實行幾十年。我國從20世紀80年代也有研究成果和應用實例，近年來城市污水處理工程發(fā)展很快，污水再生利用受到廣泛重視。特別是北方地區(qū)，城市污水處理廠均采用了水質凈化率較高，運行穩(wěn)定的處理工藝，為污水深度處理創(chuàng)造了穩(wěn)定的水源條件。
　　城市污水成為水資源的途徑有四個方面，一是城市污水經過二級處理凈化后用于農業(yè)灌溉，可以減少水庫供給農業(yè)的水量和農業(yè)抽取地下水的水量，置換出水庫和地下水水量可以補充城市水源不足的問題。二是城市污水經二級處理后，再經過深度處理凈化，供給工業(yè)冷卻水和城市雜用水，可以置換出潔凈的生活用水補充工業(yè)和生活供水的不足。三是城市污水經過強化二級處理后，就近排入市區(qū)或市郊湖泊、水庫，以地表水滲漏方式補充地下水。四是城市污水經過深度處理后，經過氧化塘等自然凈化再用深井注入地下水層，在一定距離用深井方式抽取地下水，提高回用水水質直接向工業(yè)和生活雜用水廣泛供水。以上的途徑都是以城市污水二級處理或二級強化處理為前提，在防治水環(huán)境污染的基礎上，進行污水資源的再利用。
　　目前，我國城市污水處理設施剛剛起步，污水再生利用的重點應以農田灌溉為主，在有條件的地區(qū)逐步實現城市"中水"系統(tǒng)。
沈陽地區(qū)的農作物以水稻為主，每年需要大量的灌溉用水，由于水庫水量不足，城市污水與清水混合使用是農業(yè)灌溉的通常作法，城市污水不經過處理直接用于農田，對土壤、作物、水環(huán)境造成嚴重的污染。近年來，部分城市污水得到處理凈化，污水中大量的有機污染物和重金屬污染物被去除，再生水排入農田灌渠，保證了農業(yè)的供水量和水質，受到農民的歡迎。城市污水處理與水資源在農業(yè)上的利用將是長期的方向。
　　沈陽市西部地區(qū)已形成了獨立的工業(yè)供水系統(tǒng)，相鄰地區(qū)已建成一座北部污水處理廠，其二級強化處理能力為20萬噸／日，具備了污水深度處理回用的水源條件。因此說，沈陽市污水處理與水資源利用是可行的。

3　污水深度處理技術選擇

3.1污水深度處理技術狀況
　　目前，國內的污水深度處理技術通常采用絮凝沉淀（氣浮、澄清）、過濾、消毒等，國外也有采用生物膜、活性碳吸附等技術，城市污水經過二級處理及深度處理后，再生水水質指標完全滿足熱電廠冷卻補充水、再生紙廠的紙漿漂洗水和城市雜用水的水質要求，我國生活雜用水水質標準見表1。

表1 生活雜用水水質標準（CJ25.1－89） 項 目 標準mg／l 項 目 標準mg／l 濁 度 5－10 氨 氮 10－20 溶解性固體 1000－1200 總 硬 度 450 懸浮性固體 5－10 氯 化 物 300－350 色 度 30 陰離子合成洗滌劑 0.5－1.0 臭 氣 無不快感覺 鐵 0.4 PH 值 6.5－9.0 錳 0.1 BOD5 10 游離余氯 管末端不小于0.2 COD 50 總大腸菌群 3個／L

　　美國、日本雜用水水質標準與我國的標準在項目和指標上大體相當。
　　根據國內外雜用水水質標準、沈陽市雜用水指標可按國家標準上限執(zhí)行和控制，見表2。

表2 沈陽市生活雜用水水質指標（推薦試行） 項 目 標準mg／l 項 目 標準mg／l 色 度 30 總 硬 度 450 濁 度 5 溶解性固體 1000 臭 味 無不快感 氯 化 物 250 PH 值 6.5－9.0 氨 氮 10 BOD5 10 游離氯 0.2 COD 50 總大腸菌群 3個／L SS 5 陰離子合成洗滌劑 0.5 鐵 0.4 錳 0.1

　　注：其它參考指標15項（略）

　　20世紀80年代，國外對污水中的氨氮、硝酸鹽氮和磷的去除很重視。為了保護自然水體，提高水資源利用率，污水處理廠普遍帶有硝化反硝化脫氮的工藝技術，為深度處理工藝技術創(chuàng)造了基本水質條件。沈陽市北部污水處理廠為實現污水深度處理回用工業(yè)的目標，其中20萬噸／日處理設施采用活性污泥法硝化脫氮（A／0法）的工藝技術，出水水質指標：COD 70－100mg／L；BOD5 10－20mg／L；SS 10－20mg／L；氨氮6－10mg／L，可以滿足深度處理工藝技術要求。
3.2污水深度處理工藝流程的選擇。
　　根據沈陽市北部污水處理廠出水水質條件，深度處理可以選擇以下工藝流程：

　　

　　該工藝流程技術要點為投藥絮凝、澄清、砂濾、消毒。

　　

　　該工藝的關鍵是氣浮技術和設備，其它與上工藝相同。

　　

　　該工藝流程是常規(guī)的處理方式，占地面積均大于以上兩個工藝流程。
　　目前，由于機械過濾設備的進步，機械過濾和砂濾同時安排在過濾工藝流程中，互為補充，運行管理更加簡便、處理水質更加穩(wěn)定。
3.3工藝比較
　　澄清過濾消毒方案是傳統(tǒng)的水處理工藝流程，已有幾十年的運行經驗；氣浮過濾消毒方案也是一種傳統(tǒng)的工藝流程，特別是近年來高效氣浮和快速過濾技術的發(fā)展，該工藝受到水處理技術界的再度重視，由于氣浮設備小，占地面積少，自動化程度高，處理效果好，是污水深度處理理想的工藝方案；沉淀過濾消毒方案是一百多年古老的水處理工藝，該工藝流程簡單，運行費用較低，但占地面積大，投資較高，工程建設周期長。
　　鑒于沈陽市污水深度處理和中水回用系統(tǒng)是一個龐大的工程，因此，要求深度處理設施運行可靠，水質穩(wěn)定，技術先進，經濟合理，供水水質用途廣泛，且受冬季水溫氣溫影響等，建議深度處理工藝流程采用絮凝氣浮、機械過濾、砂濾、消毒的方案。

4　中水回用系統(tǒng)和環(huán)境、經濟效益

4.1中水回用系統(tǒng)設想
　　中水回用系統(tǒng)應按近、遠期規(guī)劃實施，近期的局部和分散供水為主，如向工廠、賓館、學校、商場、政府機關、公園、公共衛(wèi)生設施、消防和新建住宅小區(qū)供水，重點向工業(yè)、機關、學校、公共衛(wèi)生設施和消防供水，遠期進入所有家庭。
　　沈陽市北部中水回用方案，一是向沈陽鐵西工業(yè)區(qū)供水15萬噸后，其供水管道4.0公里，可直接接入分質供水的工業(yè)供水管網，深度處理水質盡可能提高， 以滿足不同工業(yè)用水要求。二是向沈陽市皇姑區(qū)西部區(qū)域供水，供水量約3－5萬噸／日，其供水主管道8.0公里，主要供水用戶為工廠、學校、機關事業(yè)單位和新建住宅小區(qū)。供水水質應滿足洗滌用水、消防用水要求。該供水管道應獨立設置，盡可能滿足遠期供水水量要求。
　　根據以上設想，僅沈陽市北部污水深度處理與中水回用工程投資需要2.4億元。
4.2中水回用的環(huán)境效益與經濟效益。
　　近期實現鐵西工業(yè)區(qū)15萬噸／日和皇姑區(qū)5萬噸／日的中水回用工程，每年可增加沈陽市水資源7200萬噸，可以緩解沈陽市地下水層的超采問題。
　　污水處理后回用工業(yè)和農業(yè)，減少了沈陽市向渾河和遼河排放相當量的污水，降低了河水的污染負荷量，保護了水環(huán)境和下游的水資源。
　　污水深度處理后作為工業(yè)和城市生活用水每噸收費0.8元，對于企業(yè)、事業(yè)單位降低了生產費用，對于污水處理增加了處理資金的來源，使城市污水處理事業(yè)走上"自負盈虧，以水養(yǎng)水"多方籌資的良性體制。

5　結語

　　城市污水處理與水資源利用是一個比較復雜的、綜合性、科學性、政策性很強，牽涉面很廣的大系統(tǒng)工程，應有組織、有計劃地付諸實施，為了可持續(xù)發(fā)展目標的實現，污水處理和水資源利用將是水處理技術界長期努力的重要目標之一。