高承隆

（金昌市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)管理委員會(huì)，甘肅 金昌 737100）

前言

污水處理循環(huán)體系既是一種管理制度，也是一種小型的人工水資源循環(huán)利用系統(tǒng)，它有很多的局限性，但是能有效改善我國西北干旱地區(qū)水資源情況，所以它的潛力是不可忽視的。

1 研究背景

根據(jù)水利部數(shù)據(jù)顯示，2020年全國淡水資源總量31 605.2億立方米，計(jì)算可知我國人均水資源占有量約為2 200立方米，為世界人口水資源平均占有量的25%。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，工業(yè)生產(chǎn)和居民生活用水量持續(xù)增加，我國水資源供求矛盾愈加嚴(yán)重。特別是在我國西北干旱、半干旱地區(qū)，例如甘肅、新疆、青海、寧夏大部分地區(qū)，土地廣袤、礦產(chǎn)資源豐富，但是嚴(yán)重缺乏的水資源直接制約著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和城市建設(shè)，因此，尋求節(jié)約利用水資源、提升水資源綜合利用效率的有效途徑，將對(duì)水資源緊缺地區(qū)，特別是對(duì)西北地區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)及經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)起到極大推動(dòng)作用[1]。

2 污水處理循環(huán)體系論述

2.1 污水處理循環(huán)體系簡(jiǎn)介

污水處理循環(huán)體系，簡(jiǎn)而言之，就是對(duì)生活污水和工業(yè)廢水末端統(tǒng)一收集，經(jīng)過多級(jí)深化處理后，回用于居民生活、工業(yè)生產(chǎn)及景觀環(huán)境等，從而提升水資源利用效率的一種管理措施。

污水處理循環(huán)體系的主要構(gòu)成單元包括收集管網(wǎng)、污水處理廠、中水深度處理單元、景觀生態(tài)單元、蓄水池等。其中，污水收集管網(wǎng)需要覆蓋污水處理廠服務(wù)的整片區(qū)域，收集生活污水及滿足接管要求的工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)廢水，對(duì)于排放重金屬及持久性有機(jī)污染物的生產(chǎn)廢水應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，避免對(duì)循環(huán)體系內(nèi)的各處理單元造成不可逆沖擊；污水處理廠的處理工藝及規(guī)模，根據(jù)地區(qū)收集的污水水量、污染物種類及濃度、氣候及地質(zhì)條件等確定，不必拘泥于某一種固定工藝；中水深度處理單元需根據(jù)處理后的尾水用途設(shè)置不同的深度處理工藝，例如，用做工業(yè)企業(yè)循環(huán)冷卻水時(shí)，采用“高密度沉淀池+砂濾罐+超濾”即可滿足要求，如果用于工業(yè)生產(chǎn)，對(duì)水質(zhì)要求較高，即可在該工藝后再增加反滲透工藝，也可以根據(jù)地方環(huán)保要求及區(qū)域產(chǎn)業(yè)特征，增加零排放分鹽工藝，將反滲透濃水中的鹽分分離凈化后外售處理；景觀生態(tài)單元包括人工濕地、綠地、景觀河道等，用于消納污水處理廠多余的尾水及或者對(duì)污水處理廠尾水進(jìn)行水質(zhì)提升，也是區(qū)域生態(tài)環(huán)境改善及景觀優(yōu)化的直接體現(xiàn)；蓄水池是污水處理循環(huán)體系的緩沖單元，對(duì)于過剩的尾水可以暫存到蓄水池中，后期用于綠化降塵等市政雜用水、農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)生產(chǎn)等。

總之，污水處理循環(huán)體系管理的目的，就是為了提高水資源的重復(fù)利用率，體系內(nèi)各單元的水處理工藝及規(guī)模，可以根據(jù)用水水質(zhì)水量需求進(jìn)行靈活調(diào)整。

以甘肅省某一地區(qū)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)（以下簡(jiǎn)稱“開發(fā)區(qū)”）為例，對(duì)污水處理循環(huán)體系加以論述，該開發(fā)區(qū)污水處理循環(huán)體系由污水處理廠、人工濕地、再生水廠及中水蓄水池構(gòu)成。其中，污水處理廠一座，用于處理區(qū)域企業(yè)產(chǎn)生的生活污水和部分工業(yè)廢水，由于該污水廠接納的污水多數(shù)為生活污水，少量為生產(chǎn)廢水且均已處理達(dá)標(biāo)滿足接管要求，廢水中無超標(biāo)重金屬及持久性有機(jī)污染物，因此，該污水處理廠采用“預(yù)處理+AAO+MBR”二級(jí)生化處理工藝，排放的尾水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）規(guī)定的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)限值，污水處理廠規(guī)模35 000 m3/d。

該污水處理廠排放的尾水首先進(jìn)入開發(fā)區(qū)一、二、三期人工濕地，主要目的有兩個(gè)：第一，通過人工濕地對(duì)尾水水質(zhì)進(jìn)行提升凈化，使其滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅳ類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（冬季除外），第二，營(yíng)造區(qū)域濕地景觀環(huán)境，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。第三，濕地進(jìn)一步凈化后的部分尾水外排入中水蓄水池，存水通過泵送或者灑水車運(yùn)輸用于開發(fā)區(qū)綠化及降塵使用，另一部分尾水進(jìn)入開發(fā)區(qū)再生水廠，對(duì)該部分尾水進(jìn)行深度處理后，通過開發(fā)區(qū)再生水管道輸送至各企業(yè)用以工業(yè)生產(chǎn)及循環(huán)冷卻補(bǔ)水，再生水廠采用“高密度沉淀池+V型濾池+超濾（UF）+兩級(jí)反滲透（RO）”為主工藝，可滿足開發(fā)區(qū)絕大部分企業(yè)的生產(chǎn)用水，再生水廠也配套了MVR高效節(jié)能蒸發(fā)器和蒸發(fā)塘，用于去除反滲透工藝產(chǎn)生的濃水中的鹽分，產(chǎn)生的雜鹽依托區(qū)域危險(xiǎn)廢物處置中心進(jìn)行處置，整套工藝屬于零排放工藝。

冬季濕地封凍后，污水廠部分尾水外排入蓄水池用作降塵和綠化，另一部分直接進(jìn)入再生水廠進(jìn)行深度處理，由于冬季降塵及綠化用水量下降，因此會(huì)有多余的尾水儲(chǔ)存于蓄水池內(nèi)，次年春天，該部分尾水即可全部用于降塵及綠化，由于該開發(fā)區(qū)公共綠地面積較大，可以完全消納進(jìn)入蓄水池的部分尾水。該開發(fā)區(qū)污水處理循環(huán)體系，見圖1。

圖1 污水處理循環(huán)體系示意圖

從圖1中可以看出，進(jìn)入中水蓄水池的水量是大于綠化降塵用水的，但是，圖示未考慮人工濕地及中水蓄水池的蒸發(fā)水量損失及系統(tǒng)中其它單元的可能造成的水量損失，因此，在實(shí)際運(yùn)行過程中，中水蓄水池的儲(chǔ)水量并不能滿足該開發(fā)區(qū)綠化降塵用水，綠化用水還需要額外加以補(bǔ)充。另外，該污水處理循環(huán)體系中，再生水廠濃鹽水是自行處理的，即3 000 m3/d的濃鹽水并不外排，而產(chǎn)生的雜鹽依托開發(fā)區(qū)現(xiàn)有的危廢處置中心進(jìn)行處理。開發(fā)區(qū)約有25 000 m3/d的水回用于工業(yè)生產(chǎn)和生活，6 400 m3/d的尾水用于降塵及綠化，其廢水的回用率可達(dá)89.7%，也就是說，該開發(fā)區(qū)可以減少工業(yè)用水及市政供水約31 400 m3/d，可節(jié)約水資源約1 146萬m3/a，根據(jù)調(diào)研已知開發(fā)區(qū)供水成本為2.7元/t，則年可節(jié)約供水成本3 094.2萬元。

綜上可知，污水處理循環(huán)體系的建立對(duì)該開發(fā)區(qū)節(jié)約利用水資源、營(yíng)造良好的產(chǎn)業(yè)環(huán)境、緩解地方財(cái)政壓力都具有非常巨大的正效益[2]。

由于不同地區(qū)排污企業(yè)規(guī)模、污（廢）水收集范圍、污水廠及深度處理再生水廠、用水企業(yè)的水質(zhì)水量要求等不同，這也導(dǎo)致廢水重復(fù)利用效率有所不同，但是，可以通過地區(qū)用排水量狀況調(diào)研，綜合分析污水處理循環(huán)體系的處理規(guī)模、利用效率、供水水質(zhì)等參數(shù)，為污水處理循環(huán)體系的建立提供理論依據(jù)。

污水處理循環(huán)體系產(chǎn)水的水質(zhì)是可以根據(jù)用水需求調(diào)節(jié)的，但由于原水水質(zhì)和處理工藝的限制，其循環(huán)水并不能直接用做生活飲用水或用于食品行業(yè)，主要還是用于工業(yè)生產(chǎn)、循環(huán)冷卻、綠化、景觀、降塵等用水，這就要求污水處理循環(huán)體系根據(jù)用水功能需求，在不同的工藝段供給不同水質(zhì)的水，例如，對(duì)湖泊補(bǔ)給水和綠化用水，人工濕地的尾水即可滿足要求，那就從人工濕地后的蓄水池直接取水即可；而對(duì)于工業(yè)企業(yè)循環(huán)冷卻水，經(jīng)過再生水廠砂濾或者超濾系統(tǒng)即可滿足水質(zhì)要求，那么直接給各企業(yè)從砂濾或超濾系統(tǒng)后的中間水池供水即可；而對(duì)于工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水，其水質(zhì)要求極高，那么給各企業(yè)供給再生水廠反滲透工藝后的純水即可。污水處理循環(huán)體系分質(zhì)分段供水也是節(jié)約運(yùn)行成本的重要手段之一。

2.2 污水處理循環(huán)體系的特點(diǎn)

我國已經(jīng)完成全國范圍內(nèi)的城鎮(zhèn)污水集中收集處理體系建設(shè)，并且頒布了眾多行業(yè)及綜合污水排放標(biāo)準(zhǔn)，建立了排污許可制度，極大程度削減了城鎮(zhèn)污水處理廠尾水和工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)廢水排放的污染物，保護(hù)了區(qū)域水生態(tài)環(huán)境。在大部分地區(qū)，城鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè)企業(yè)會(huì)將達(dá)標(biāo)處理的尾水直接排放于外環(huán)境，例如河流、湖泊等，而與之相比，污水處理循環(huán)體系則具有以下幾方面的顯著特點(diǎn)：

2.2.1 外排尾水量少

污水處理循環(huán)體系排入外環(huán)境的水量較少，因?yàn)槲鬯幚韽S處理后的大部分尾水會(huì)回用于工業(yè)生產(chǎn)、景觀單元和市政雜用水，該循環(huán)體系本質(zhì)上是提高了水資源的綜合利用效率，減少了區(qū)域市政給水及工業(yè)供水的量，它是水資源緊缺的區(qū)域節(jié)約用水的有效舉措。

2.2.2 統(tǒng)籌協(xié)調(diào)要求高

污水處理循環(huán)體系是整個(gè)地區(qū)用水單元、排污收集管網(wǎng)、污水處理系統(tǒng)、尾水深度處理系統(tǒng)、供水管網(wǎng)、生態(tài)景觀等多系統(tǒng)多單元的資源整合，不是獨(dú)立的個(gè)體，它需要地方政府在建設(shè)規(guī)劃中統(tǒng)籌考慮，基本所有的城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)區(qū)都有已建污水處理廠、給排水管網(wǎng)、生態(tài)景觀等，部分地區(qū)也會(huì)有污水深度處理單元，但是只有少數(shù)地區(qū)會(huì)統(tǒng)籌所有資源，將之結(jié)合起來形成污水處理循環(huán)體系。

2.2.3 專業(yè)要求高

污水處理循環(huán)體系的各處理系統(tǒng)都需要達(dá)標(biāo)穩(wěn)定運(yùn)行，不然會(huì)影響到下個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行或使用，甚至導(dǎo)致整個(gè)體系癱瘓，而各系統(tǒng)單元涉及到的微生物、物理化學(xué)、機(jī)械設(shè)備、電氣自控等方面的問題，都需要具有相當(dāng)專業(yè)能力的人才來解決，因此，各系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)管理機(jī)構(gòu)及人員必須具有專業(yè)的技術(shù)能力和管理能力。

2.2.4 體系建設(shè)成本高

污水處理循環(huán)體系中，人工濕地、污水處理廠、污水深度處理再生水廠的建設(shè)成本較高，地方政府要積極尋求中央環(huán)保政策資金支持，并且綜合調(diào)控供水成本，使污水處理循環(huán)體系在運(yùn)行過程中產(chǎn)生正效益，既減緩地方財(cái)政壓力，也要確保供水成本在工業(yè)企業(yè)可接受的范圍之內(nèi)，地方政府要適時(shí)組織編制地方供排水控制性詳細(xì)規(guī)劃，統(tǒng)籌規(guī)劃地方供排水系統(tǒng)建設(shè)，建立全面合理的供排水管理制度。

2.2.5 體系運(yùn)營(yíng)成本較低

由于污水處理循環(huán)體系是區(qū)域統(tǒng)籌，整套系統(tǒng)處理的水量較大，相對(duì)于小型單個(gè)污水處理單元及尾水深度處理單元，區(qū)域污水處理循環(huán)體系的運(yùn)行成本就會(huì)相對(duì)降低，對(duì)于需要配套有污水處理系統(tǒng)及再生水系統(tǒng)的工業(yè)企業(yè)來說，直接使用污水處理循環(huán)體系中再生水廠的產(chǎn)水可以有效節(jié)約企業(yè)的經(jīng)營(yíng)成本。

污水處理循環(huán)體系在西北部分水資源緊缺的縣區(qū)已經(jīng)得到應(yīng)用，如甘肅河西地區(qū)，其能得以應(yīng)用的原因主要是水資源緊缺的縣區(qū)人口普遍較少，常住人口從3萬～10萬人不等，且地方工業(yè)企業(yè)的數(shù)量及規(guī)模也比較小，地區(qū)總的污水排放量不會(huì)過大，多數(shù)地區(qū)日排污量在數(shù)千至數(shù)萬立方米，從管網(wǎng)收集到水處理單元的總投資不會(huì)過高，與地方的經(jīng)濟(jì)水平相匹配。但是，在污水處理循環(huán)體系的建設(shè)過程中，還是會(huì)存在各種各樣的問題。

2.2.5.1 缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃管理

很多地區(qū)污水處理循環(huán)體系的實(shí)施還是缺乏地方政府的統(tǒng)一規(guī)劃，污水處理循環(huán)體系內(nèi)各環(huán)節(jié)銜接不暢，例如管網(wǎng)敷設(shè)、排污收費(fèi)與供水成本銜接、各單元水質(zhì)水量變化浮動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)的協(xié)調(diào)等，沒有出臺(tái)統(tǒng)一的管理制度及協(xié)調(diào)機(jī)制，這一系列問題就導(dǎo)致污水處理循環(huán)體系建設(shè)推進(jìn)緩慢、水循環(huán)利用效率較低。

2.2.5.2 缺乏專業(yè)人才

由于西北地區(qū)專業(yè)的管理及技術(shù)人才相對(duì)較為缺乏，導(dǎo)致污水處理循環(huán)體系的建設(shè)和運(yùn)行管理容易發(fā)生一些專業(yè)方面的問題，且不能得到有效解決，也使得地方不能因地制宜的建立污水處理循環(huán)體系。這就要求地方政府需要委托專業(yè)的技術(shù)機(jī)構(gòu)來執(zhí)行體系建設(shè)及運(yùn)行，這也增加了污水處理循環(huán)體系的經(jīng)營(yíng)成本。

2.2.5.3 固體廢物處理困難

污水處理循環(huán)體系的深度處理過程會(huì)產(chǎn)生部分高鹽濃水，多數(shù)地區(qū)會(huì)通過蒸發(fā)進(jìn)行處理，但是，蒸發(fā)后產(chǎn)生的雜鹽屬于危險(xiǎn)廢物，由于很多地區(qū)并未配套危險(xiǎn)廢物處置中心，且有些危險(xiǎn)廢物處置中心也難以處置雜鹽，因此，導(dǎo)致了該部分廢物處理難度較大，多數(shù)地區(qū)需要外委有資質(zhì)的單位進(jìn)行處置，昂貴的處置費(fèi)用及運(yùn)輸費(fèi)會(huì)導(dǎo)致循環(huán)體系的經(jīng)營(yíng)成本驟增，給地方財(cái)政造成較大的負(fù)擔(dān)。

2.2.5.4 水質(zhì)波動(dòng)較大

由于污水處理廠接納生活污水及生產(chǎn)廢水，因此，在生產(chǎn)企業(yè)事故排污或者污水處理單元運(yùn)行不正常時(shí)，會(huì)導(dǎo)致污水水質(zhì)較大波動(dòng)，給后續(xù)處理單元造成沖擊，而如果將生產(chǎn)及生活污水分開收集處理，由于水資源緊缺地區(qū)一般人口較少，工業(yè)企業(yè)數(shù)量也較少，因此，對(duì)污水分開收集處理會(huì)增加成本，超出地方財(cái)政可承受的范圍。

2.3 污水處理循環(huán)體系的建設(shè)

污水處理哦循環(huán)體系的建設(shè)是多變靈活的，需要根據(jù)地區(qū)特點(diǎn)因地制宜的選取體系內(nèi)的各處理單元，現(xiàn)將常見的集中體系組合歸納如下：

2.3.1 資源型城市地區(qū)

對(duì)水資源緊缺的資源型城市，工業(yè)企業(yè)相對(duì)較多，可將區(qū)域污水處理廠、濕地及湖泊、綠地等結(jié)合起來，另行建設(shè)污水深度處理單元，用于工業(yè)企業(yè)的高純度脫鹽水，對(duì)于有氯堿工業(yè)的區(qū)域，或者沒有雜鹽處置機(jī)構(gòu)的地區(qū)，還可以配套“納濾+冷凍結(jié)晶”分鹽工藝，將濃水中的鹽分離凈化后就近外售處理。

2.3.2 農(nóng)業(yè)型及生態(tài)保護(hù)型地區(qū)

對(duì)水資源緊缺的農(nóng)業(yè)地區(qū)及生態(tài)保護(hù)要求較高的地區(qū)，由于工業(yè)企業(yè)相對(duì)較少，因此，可不必配套建設(shè)尾水深度處理單元，只需將污水處理廠的尾水用作濕地及景觀湖補(bǔ)水、綠化及降塵或者農(nóng)業(yè)灌溉即可。

總之，污水處理循環(huán)體系的建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要結(jié)合地方的人口規(guī)模、產(chǎn)業(yè)布局、功能區(qū)劃等因素綜合考慮，地方政府可以將之納入?yún)^(qū)域規(guī)劃，從而有效地指導(dǎo)體系的建設(shè)及實(shí)施。

3 結(jié)語

在污水處理循環(huán)體系建設(shè)過程中，還是要因地制宜，協(xié)調(diào)好地方經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)與污水處理循環(huán)體系建設(shè)成本、運(yùn)營(yíng)成本、技術(shù)管理之間的關(guān)系，避免出現(xiàn)負(fù)面影響的情況。