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的迅速發展，以及農業用水量的增加，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，而且農業的發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，更為現實的規劃是城市污水經過處理（或深度處理）后供給農業或供給城市工業用水，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灌溉受季節的限制，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達國家和嚴重缺水的國家和地區已經實行幾十年。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展很快，污水再生利用受到廣泛重視。特別是北方地區，城市污水處理廠均采用了水質凈化率較高，運行穩定的處理工藝，為污水深度處理創造了穩定的水源條件。
　　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灌溉，可以減少水庫供給農業的水量和農業抽取地下水的水量，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，在有條件的地區逐步實現城市"中水"系統。
沈陽地區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上的利用將是長期的方向。
　　沈陽市西部地區已形成了獨立的工業供水系統，相鄰地區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、處理水質更加穩定。
3.3工藝比較
　　澄清過濾消毒方案是傳統的水處理工藝流程，已有幾十年的運行經驗；氣浮過濾消毒方案也是一種傳統的工藝流程，特別是近年來高效氣浮和快速過濾技術的發展，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　中水回用系統和環境、經濟效益

4.1中水回用系統設想
　　中水回用系統應按近、遠期規劃實施，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、公共衛生設施、消防和新建住宅小區供水，重點向工業、機關、學校、公共衛生設施和消防供水，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區供水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供水管網，深度處理水質盡可能提高， 以滿足不同工業用水要求。二是向沈陽市皇姑區西部區域供水，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、機關事業單位和新建住宅小區。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中水回用的環境效益與經濟效益。
　　近期實現鐵西工業區15萬噸／日和皇姑區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和農業，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，保護了水環境和下游的水資源。
　　污水深度處理后作為工業和城市生活用水每噸收費0.8元，對于企業、事業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走上"自負盈虧，以水養水"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工程，應有組織、有計劃地付諸實施，為了可持續發展目標的實現，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。