王小斌，李中華，馮向勤

（延安市自來(lái)水公司，陜西 延安 716000）

資源化是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要內(nèi)容，《中華人民共和國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》要求：“國(guó)務(wù)院標(biāo)準(zhǔn)化主管部門(mén)會(huì)同國(guó)務(wù)院循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展綜合管理和環(huán)境保護(hù)等有關(guān)主管部門(mén)建立健全循環(huán)經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)體系，制定和完善節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材和廢物再利用、資源化等標(biāo)準(zhǔn)?！边@為排泥水資源化利用提供了政策支持和法律保障。

排泥水是自來(lái)水生產(chǎn)過(guò)程中的生產(chǎn)廢水，主要來(lái)源于沉淀池、澄清池排泥水和濾池的反沖洗水。自來(lái)水生產(chǎn)過(guò)程中幾乎每天都要排泥和反沖濾池，用水量不可小視，有關(guān)資料顯示，其達(dá)到自來(lái)水產(chǎn)量的2%～4%[1]。也就是說(shuō)，日產(chǎn)10萬(wàn)m3自來(lái)水的水廠(chǎng)，每日生產(chǎn)廢水至少就有2 000 m3，一年下來(lái)至少也有73萬(wàn)m3，這對(duì)于城市節(jié)水意義重大。雖然一些大型水廠(chǎng)已經(jīng)建成排泥水處理系統(tǒng)，但排泥水處理還是存在很多問(wèn)題。為了系統(tǒng)地解決這些問(wèn)題，筆者試圖通過(guò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘，從排泥水的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)探索開(kāi)始，尋找一條或多條排泥水資源化利用的最優(yōu)方法。

1 西北三型凈化水廠(chǎng)簡(jiǎn)介

西北三型凈水廠(chǎng)以王瑤水庫(kù)和紅莊水庫(kù)為水源，水庫(kù)進(jìn)行曝氣等預(yù)處理再經(jīng)輸水管道進(jìn)入水廠(chǎng)。為了保障革命老區(qū)優(yōu)質(zhì)供水，西北三型采用一個(gè)典型的深度處理凈水工藝。水廠(chǎng)凈水工藝如圖1所示。

源水在凈水廠(chǎng)投加聚合氯化鋁進(jìn)行混凝沉淀，經(jīng)過(guò)雙閥濾池過(guò)濾，加液氯消毒后，流入清水池，然后通過(guò)泵房加壓送入管網(wǎng)。由于延安城區(qū)為黃土高原丘陵地貌，地形復(fù)雜，水壓難以一次加壓滿(mǎn)足，通常在城區(qū)設(shè)立多個(gè)加壓泵站才能正常優(yōu)質(zhì)供水，滿(mǎn)足老區(qū)人民用水需求。西北三型設(shè)計(jì)日供水量為5萬(wàn)m3，每日產(chǎn)生廢水至少1 000 m3。

圖1 西北三型凈水廠(chǎng)生產(chǎn)工藝流程

2 分析項(xiàng)目與儀器

根據(jù)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB20426-2006），凈水廠(chǎng)生產(chǎn)廢水排放執(zhí)行一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[2]，即《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)[3]，選取排泥水、排泥水上清液和源水為研究對(duì)象，主要測(cè)試分析感官性狀和物理指標(biāo)、無(wú)機(jī)非金屬指標(biāo)、有機(jī)物綜合指標(biāo)、金屬指標(biāo)、微生物指標(biāo)[4-5]。分析儀器主要有氣相色譜儀、離子色譜儀、火焰原子吸收化學(xué)分析儀、原子熒光分析儀、紅外分光光度計(jì)、紫外分光光度計(jì)、石油分析儀、濁度儀、隔水式恒溫箱、微生物培養(yǎng)箱、分光光度計(jì)和常規(guī)化學(xué)分析設(shè)備。

3 排泥水的概念、組成特性與資源化利用

常規(guī)自來(lái)水生產(chǎn)工藝中，源水的大量泥沙、腐殖質(zhì)、藻類(lèi)、細(xì)菌和膠體顆粒等有機(jī)和無(wú)機(jī)雜質(zhì)被混凝劑吸附形成絮凝顆粒，在沉淀池和濾池中被截留。這些被沉淀池（澄清池）和濾池排出的廢水，統(tǒng)稱(chēng)為排泥水。

排泥水中的懸浮膠體分為有機(jī)和無(wú)機(jī)兩大部分：有機(jī)部分大多是碳水化合物、蛋白質(zhì)類(lèi)脂物的碎屑和顆粒等；無(wú)機(jī)部分包括石英、長(zhǎng)石、沉淀白海綠石、鈣十字石、碳酸鹽、硅酸鹽黏土等陸源礦物碎屑和絮凝劑顆粒。

那么將排泥水進(jìn)行固-液分離，將穩(wěn)定的上清液作為源水、景觀(guān)濕地、生態(tài)澆灌、景觀(guān)噴泉等用水，將懸浮物進(jìn)行有機(jī)-無(wú)機(jī)分離，有機(jī)部分進(jìn)行碳資源化、氮資源化、磷資源化，無(wú)機(jī)部分進(jìn)行絮凝劑循環(huán)利用、泥沙建材轉(zhuǎn)化等，通過(guò)系統(tǒng)分析實(shí)現(xiàn)排泥水資源化利用的無(wú)限循環(huán)。排泥水資源化利用的一般途徑如圖2所示。

圖2 排泥水資源化利用的一般途徑

4 排泥水水質(zhì)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)與討論

水中的雜質(zhì)，按其顆粒徑大小分為三類(lèi)，顆粒最大為懸浮物，其次是膠體，最小的是離子和分子。水中濁度高，多是懸浮物造成的。0.45 um孔徑濾膜能阻留水中懸浮物和大部分細(xì)菌，所以把不小于0.45 um的部分稱(chēng)為懸浮物，而小于0.45 um的稱(chēng)為可溶解物質(zhì)。

分別取1 000 mL源水、排泥水、排泥水上清液作為試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)物質(zhì)，主要測(cè)試分析感官性狀和物理指標(biāo)、無(wú)機(jī)非金屬指標(biāo)、有機(jī)物綜合指標(biāo)、金屬指標(biāo)、微生物指標(biāo)。

4.1 感官性狀和物理指標(biāo)

表1 源水、排泥水、排泥水上清液感官性狀和物理指標(biāo)

從表1數(shù)據(jù)可以看出，源水經(jīng)過(guò)混凝反應(yīng)，水中的臭味懸浮物都被絮凝劑濃縮在排泥水中，但是排泥水上清液相對(duì)于排泥水感官指標(biāo)稍好。從上面的指標(biāo)可以看出，排泥水和排泥水上清液感官指標(biāo)和物理指標(biāo)差別很大，所以有必要進(jìn)行區(qū)別對(duì)待和仔細(xì)分析，尋求排泥水與排泥水上清液的使用資源化利用途徑。由于分析設(shè)備有限，本文重點(diǎn)對(duì)排泥水上清液水樣無(wú)機(jī)非金屬指標(biāo)、有機(jī)物綜合指標(biāo)、金屬指標(biāo)、微生物進(jìn)行探析。

4.2 無(wú)機(jī)非金屬指標(biāo)

從表2可以看出，源水和排泥水上清液無(wú)機(jī)非金屬指標(biāo)中硫酸鹽、鹵化物、硝酸鹽、溶解氧指標(biāo)幾乎保持不變。源水中硫化物低于檢出限，而排泥水上清液中硫化物含量在0.040～0.063 mg/L。源水中氨氮指標(biāo)為0.440 mg/L時(shí)，排泥水上清液氨氮指標(biāo)為0.629～0.793 mg/L，達(dá)到地表水Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。但是，源水總氮指標(biāo)為0.728 mg/L時(shí)，排泥水上清液總氮指標(biāo)超過(guò)了地表Ⅲ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了1.210～2.000 mg/L，這就說(shuō)明絮凝凈水工藝對(duì)總氮等物質(zhì)有一定的濃縮作用。

4.3 有機(jī)物綜合指標(biāo)

由表3中有機(jī)物綜合指標(biāo)可以看出，當(dāng)源水高錳酸鉀鉀指數(shù)為1.95 mg/L時(shí)，排泥水上清液高錳酸鉀鉀指數(shù)分別升高為2.93 mg/L、3.88 mg/L，有機(jī)物綜合指標(biāo)升高了30%～50%。源水COD（化學(xué)需氧量）為14.7時(shí)，排泥水上清液COD值均有升高，這說(shuō)明聚合氯化鋁絮凝工藝對(duì)源水中的有機(jī)物具有吸附濃縮作用。這些有機(jī)物正是排泥水泥渣碳資源化利用的價(jià)值所在。

4.4 金屬指標(biāo)

表2 源水、排泥水上清液無(wú)機(jī)非金屬指標(biāo)

表3 源水、排泥水上清液有機(jī)物綜合指標(biāo)對(duì)照

表4 源水、排泥水上清液金屬指標(biāo)對(duì)照

由表4可以看出，硒、鉛、鐵、鎘金屬指標(biāo)基本保持在檢出限水平，未發(fā)生較大差異，因此對(duì)于硒、鉛、鐵、鎘指標(biāo)，西北三型絮凝凈水工藝未發(fā)現(xiàn)濃縮效應(yīng)。而運(yùn)用該工藝，六價(jià)鉻、砷、汞等重金屬有毒物則在排泥水和排泥水上清液中富集，汞的含量超過(guò)限值幾乎兩倍。因此，應(yīng)對(duì)排泥水上清液中的有毒重金屬保持謹(jǐn)慎態(tài)度。

4.5 微生物指標(biāo)

表5數(shù)據(jù)表明，在現(xiàn)有絮凝凈水工藝中，糞大腸菌群在排泥水中富集繁殖。這在排泥渣甲烷化過(guò)程中也許是一個(gè)優(yōu)勢(shì)，但是為了實(shí)現(xiàn)排泥水資源化利用，必須增加必要的消毒工藝，以保證水質(zhì)安全、穩(wěn)定。

表5 源水、排泥水上清液微生物指標(biāo)對(duì)照

5 結(jié)論

本文研究了源水和排泥水、排泥水上清液理化特性，對(duì)一般感官和物理指標(biāo)、無(wú)機(jī)非金屬指標(biāo)、有機(jī)物綜合指標(biāo)、金屬指標(biāo)、微生物指標(biāo)進(jìn)行分析對(duì)比。結(jié)果表明，排泥水上清液中pH值、硫酸鹽、硝酸鹽氮、鹵化物、溶解氧、硒、鉛、鐵、鎘的測(cè)試結(jié)果和源水保持在一個(gè)水平，幾乎沒(méi)有濃縮現(xiàn)象；排泥水中濁度、色度、懸浮物、嗅和味、肉眼可見(jiàn)物測(cè)試結(jié)果遠(yuǎn)高于源水。排泥水上清液中氨氮、硫化物、化學(xué)需氧量、高錳酸鉀指數(shù)、六價(jià)鉻、砷、糞大腸菌群測(cè)試結(jié)果與源水相比均有一定程度增加，測(cè)試結(jié)果均超過(guò)地表Ⅲ類(lèi)水限值；排泥水上清液中總氮和汞指標(biāo)測(cè)試結(jié)果偏高，超過(guò)了地表水三類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)限值，因此在排泥水資源化利用時(shí)應(yīng)該足夠重視。

1 國(guó)家環(huán)保局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》編委會(huì).水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法（第三版）[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1989.

2 中華人民共和國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.GB20426-2006 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

3 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站《環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)質(zhì)量保證手冊(cè)》編寫(xiě)組.環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)質(zhì)量保證手冊(cè)（第二版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994.

4 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB/T5750-2006 生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

5 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.