北運河河水處理回灌地下水工程

1、北運河河水處理補給地下水項目北京市市政工程設計總院2010年1月國內外現狀、方法匯總、適用條件、優(yōu)缺點（主要是水質的適應性），投資和成本。針對我們工程的方案（水質特點、技術路線、可能的方案，各自特點），先把架子搭上，沒有結論沒關系，再討論。一、工程概述二、國內外再生水補給地下水處理工藝現狀再生水處理方式最初的處理以多種工藝組合為主，2000年之后建成或擴建的再生水廠逐漸引入了臭氧、超濾、反滲透以及雙膜等高級處理工藝，以進一步確保給水的安全性。納米比亞首府溫得和克1968年建成世界上第一座飲用水再生水廠，工藝：氣浮除藻泡沫分離化學澄清砂濾顆?；钚蕴柯然?。2002年擴建后工藝：臭氧預氧化氣浮砂

2、濾臭氧氧化活性炭吸附超濾氯化消毒。德國柏林將經過生物凈化的污水投加氯化鐵與助凝劑絮凝沉淀后，投加臭氧將有機物氧化，降解有機分子，同時殺滅細菌，再經無煙煤過濾，最后進行地下水回灌。德國langen市為解決地下水位下降問題，將污水處理廠的二級出水經曝氣沉淀砂濾池過濾臭氧氧化活性炭吸附等深度處理后，通過土壤滲濾補充地下水。美國upper occoquan 污水管理部門（uosa）使用的傳統(tǒng)處理工藝。uosa廠從服務區(qū)域收集包括生活污水、商業(yè)污水和達標排放的工業(yè)廢水在內的原污水，處理后出水接近飲用水質標準，排放至occoquan水庫，這是美國弗吉尼亞州東北部的主要飲用水源。處理工藝為傳統(tǒng)的初級處理和帶

3、硝化的二級處理、石灰再碳酸化處理、過濾、粒狀活性炭吸附，最后進行消毒處理。在ph11的情況下石灰澄清處理起到消毒、去除高分子有機物、阻攔重金屬的作用。粒狀活性炭更進一步地去除溶解性有機物，尤其是上道工藝的生物處理中無法去除的非生物降解性有機物。加氯消毒為最后一個環(huán)節(jié)。uosa設施從1978年便開始運行，已經顯示了滿足常規(guī)的具體排放標準和保護公眾健康的能力。其目前的能力為130,000m3/d，正在擴建為210,000m3/d。美國洛杉磯的whitter narrows原城市污水經過一級處理粉末活性炭的二級處理石灰澄清再碳酸化過濾臭氧氧化顆?；钚蕴课降忍幚砗笊罹毓嗟叵滤?。美國加州orange

4、 country城市污水經二級處理化學凈化氨解析混合濾料濾池過濾活性炭吸附氯化反滲透等處理后，出水水質達到地下水標準，然后注入地層，有效控制海水入侵。美國west basin再生水廠回灌工藝：二級出水脫碳石灰澄清再碳酸化過濾反滲透消毒深井回灌。目前新興的一種處理流程為二級處理后接微濾(mf)、反滲透（ro）和紫外線消毒（uv）。mf可很大范圍地去除顆粒物質，放在ro處理工藝的前面是十分必要的。ro廣泛去除有機物和無機物，這兩級順序的膜處理工藝也起到了廣泛的消毒作用。uv消毒則是公眾免受致病菌侵襲的又一道保護屏障。新加坡newater再生水廠即采用上述處理工藝，將處理后的回用水與水庫水進行混合，

5、增加飲用水供應。美國scottsdale water campus系統(tǒng)采用微濾+反滲透工藝，將處理后的水進行地下水回灌和再循環(huán)系統(tǒng)。另一新興的處理技術為膜生物反應器，以置于反應器外部或浸沒在反應器內部的生物膜 取代傳統(tǒng)的二沉池。膜上留有必要的生物量，用于處理污水，也能去除顆粒物質，所以出水的顆粒物質含量很低。生產的出水可用于許多回用目的，或經活性炭吸附、ro和uv消毒可用于非直飲水的回用?！熬盼濉逼陂g，由清華大學和北京高碑店污水處理廠承擔地下回灌的課題研究，二次處理水經深度處理回灌地下水工藝流程（dgb吸附劑是北京礦冶研究總院研制的，以無機礦物和碳為原料，采用物理和化學相結合的方法制成，無毒，

6、失效后可以再生循環(huán)使用，也可直接焚燒處理）：dgb工藝：二級出水dgb吸附+聚合氯化鋁絮凝沉淀砂濾土壤含水層處理活性炭工藝：二級處理出水聚合氯化鋁混凝沉淀砂濾粒狀活性炭吸附土壤含水層處理二級出水dgb吸附+pac絮凝沉淀砂濾活性炭過濾加氯消毒土壤含水層處理三、水質分析原水水質、要求出水水質以及再生水回灌地下水標準中要求的水質分別列于下表1，可以看出北運河河水是污水處理廠處理出水的收納水體，由于再次受到污染，cod、氨氮、總氮、總磷比二級處理出水增加較多。表1進出水水質比較指標(mg/lbod5codcrss氨氮tntp原水排放1a1050105150.5要求出水520

7、1150.2再生水井灌4150.2151由進出水的水質比較可以看出，該工程處理的污染物主要是cod、n、p。原水bod5/codcr的值為0.17小于0.3，說明原水生化性較差，原水中有機物多為較難被生物降解去除的物質。同時原水bod5/tn的值為0.42，bod5/氨氮的值為0.56，tn/tp的值為11，說明原水碳源、磷源不足，不能滿足生物脫氮的需求（厭氧 缺氧 好氧活性污泥法污水處理工程技術規(guī)范編制說明（征求意見稿）中：當出水要求硝化和反硝化時，bod5/tkn 宜在35 之間，并根據總氮確定適宜的堿度。當采取生物除磷時，bod5/tp 應大于20。德國排水技術協會(atv)最新制定的城

8、市污水設計規(guī)范a131中關于生物脫氮(硝化和反硝化)的曝氣池設計方法中，要求進水的cod/bod52，tkn/bod50.25）。四、處理工藝分析表2列出了本工程要求的各項污染物的目標去除率，同時列出了混凝、沉淀和過濾單元對各項污染指標的去除效果，通過比較可以看出，經過混凝、沉淀、過濾處理后，bod5能夠達到要求，cod降低至50mg/l左右，總氮降低至28mg/l左右，總磷降低至1mg/l左右，因此需要采用其他處理單元，進一步去除。表2工程目標去除率和部分水處理單元去除效果指標bod5codcrss氨氮tntp目標去除率%64.375.69654.593.3混凝沉淀30-5025-3540-

9、605-1540-60過濾25-5015-2540-605-1530-40+60-7035-4570-8010-2060-80 表3列出了后續(xù)處理單元要求的各項污染物的目標去除率，同時列出了幾種深度處理工藝對各項污染指標的去除效果。此時水中的cod主要是難生物降解的有機物，因此進一步降低cod需要采用化學氧化或活性炭吸附，并且能夠滿足處理要求。經過前處理以及氧化，此時水中的n元素主要以硝酸鹽的形式存在，脫氮、離子交換、反滲透都能夠達到目標要求?；瘜W除磷和反滲透都能夠進一步降低水中磷酸鹽，達到目標要求。表3深度處理去除效果指標bod5codcrss氨氮tntp目標去除率%60964680臭氧氧化

10、20-3050-70-活性炭吸附40-6040-6060-7030-4080-90脫氮-20-30-90-離子交換25-5025-505050-反滲透5050505050由上述分析可知，為了處理北運河水達到回灌地下水的水質要求，可以采取以下幾種處理工藝流程： 臭氧預氧化（可選）混凝（化學除磷）沉淀砂濾臭氧氧化化學反硝化生物活性炭吸附紫外消毒 臭氧預氧化（可選）混凝（化學除磷）沉淀砂濾臭氧氧化自養(yǎng)反硝化生物活性炭吸附紫外消毒 臭氧預氧化（可選）混凝（化學除磷）沉淀砂濾臭氧氧化生物活性炭吸附離子交換紫外消毒 臭氧預氧化（可選）混凝沉淀砂濾臭氧氧化生物活性炭吸附反滲透紫外消毒 mbr（好氧）反滲透紫

11、外消毒 mbr（ao，補充碳源和鐵鹽）高級氧化（aop）顆?；钚蕴课阶贤庀?五、方案分析比較表4列出了對以上幾種方案的比較：表4方案分析方案說明技術難點這三個方案都是利用化學除磷去除總磷；通過臭氧氧化和生物活性炭吸附去除難降解有機物；主要區(qū)別在于對于硝酸鹽的去除單元。硝酸鹽去除利用臭氧氧化和生物活性炭去除難降解有機物；利用反滲透處理硝酸鹽和磷酸鹽。反滲透濃水處理利用mbr工藝好氧去除有機物；利用反滲透處理硝酸鹽和磷酸鹽。原水可生化性較差，mbr好氧是否能夠達到有機物的有效去除；反滲透濃水處理通過投加碳源完成硝化反硝化過程；投加鐵鹽除磷；高級氧化去除難降解有機物，并通過顆粒活性炭吸附去除。硝

12、化反硝化過程控制；高級氧化技術5.1 硝酸鹽去除技術飲用水中去除硝酸鹽的方法主要有以下幾種，具體見表5所示：表5硝酸鹽去除方法比較方法說明問題離子交換利用氯離子型和重碳酸根離子型樹脂進行陰離子交換，適合中小城市使用，國外有多座離子減緩脫氮廠投入運行。樹脂再生問題產生的高鹽水處理問題反滲透能夠有效的去除硝酸鹽及其他離子能耗高回收率約75%，產生大量濃水異養(yǎng)生物反硝化通過補給甲醇等易降解碳源基質利用微生物厭氧去除硝酸鹽，生成氮氣，從而脫氮。需要投加大量碳源，運行管理要求較高，可能產生亞硝酸鹽累計等問題。自養(yǎng)生物反硝化利用自養(yǎng)型硫細菌還原硝酸鹽，目前主要是裝填固體填料硫和石灰石的生物膜反應器進行處理。去除效果較好，可達80%去除。生成硫酸鹽，反硝化速度較慢。金屬反硝化堿性條件下，利用鐵粉、鋁等金屬還原硝酸鹽。產物難以無害的氮氣為主，產生的金屬離子和金屬化合物可能引起二次污染，對后處理要求高。催化反硝化利用負載金屬催化劑的作用下，利用氫氣還原硝酸鹽。該法尚在研究中，實際應用不成熟。5.2 反滲透濃水處理對于反滲透濃水的處理主要有以下幾種方法，具體見表6所示：表6反滲透濃水處理方法說明問題回流法回流至反滲透處理之前多段回收回流率過高增加膜的負擔，影響膜使用壽命，易結垢。直接或間接排放排入海水、垃圾填埋場等造成二次污染綜合利用