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農田灌溉用再生水即是中水回用

返回列表 來源:重慶名膜水處理 瀏覽:115 發布日期:2021-11-30 16:13:54【

我國90年代就提出“中水”回用的理念,并要求“中水”回用率要達到污水處理總量的40%,但由于中水僅限于沖廁和澆灑綠地(銷售),沒有考慮“中水”用作城市河道景觀和生態補水(免單)。一些中水廠,也難以找到用戶去沖廁和澆灑綠地。中水在我國并沒有獲得發展的生命力。因為“中水”回用的局限性限制了它的發展。因地制宜,廣泛采用中水資源是我國解決水資源短缺的必由之路。結合中水的用途采用不同的因地制宜的技術工藝,才能更有效的實現中水回用。

  (1)農田灌溉用再生水

  在污水再生和回用中,農田灌溉占的比例最大。例如美國污水回用于農業占其回用水總量的51%,我國北京再生水的最大用途也是農田灌溉,再生水農田灌溉面積58萬畝,再生水年用量2.8億m3,占再生水年總用量6.2億m3的45.2%。用處理污水灌溉農田作物,其產量比清水灌溉高。這是因為污水不僅含有水分,還含有作物需要的營養物,如氮、磷、鉀等。印度污水灌溉農作物的增產效果列于下表。我國的大面積污水灌溉的增產統計是,每使用1m3生活污水灌溉農田,小麥和水稻均平均增產0.5kg。

表:印度不同水灌溉的作物產量(t/hm2.a)

灌溉水類別  小麥  蒙加豆  水稻  馬鈴薯  棉花  
原污水  3.34  0.90  2.97  23.11  2.56  
沉淀污水  3.45  0.87  2.94  20.78  2.30  
穩定塘出水  3.45  0.78  2.98  22.31  2.41  
淡水+氮、磷、鉀  2.70  0.72  2.03  17.16  1.70  

  為了保證農田灌溉的水質安全,1989年世界衛生組織(WHO)頒布了處理污水用于作物灌溉的微生物指標指南,其目的是保護那些在污水灌溉農田上作業的和使用污水灌溉作物的人們的健康。該指南中控制的兩類微生物引起的疾病是:腸道線蟲引起的寄生蟲病,如人體內的蛔蟲和人體內的鉤蟲和Ancylostoma duodenale)。由病原糞便細菌如沙門氏菌屬(Salmonellae)、志賀氏菌屬(Shigellae)、彎曲桿菌屬(Campylobacter)和霍亂弧菌屬(Cholera vibrios)引起的疾病。WHO污水灌溉指南規定,對于不直接被人食用的作物灌溉,其灌溉用污水含的腸道線蟲卵≤1個/L。不過近來利茲大學的研究表明,10個/L腸道線蟲卵含量也不會出現問題。對于人類直接食用包括生食作物的污水灌溉,WHO指南中對其灌溉用污水水質的要求是,腸道線蟲卵含量≤1個/L。糞便大腸菌數≤1000cfu/100mL。為了保護處理污水灌溉作物的質量,灌溉用污水的物理化學性質應符合聯合國食物和農業組織(FAO)的灌溉水質指南。對于處理的生活污水和不含大量工業廢水的城市污水來說,只規定了3項指標:硼的濃度、電導率和鈉吸收率。硼來源于家用洗滌劑,0.5mg/L的濃度就對柑橘類果樹有毒害作用。但是大多數作物能承受的濃度為2mg/L。電導率是測定污水總溶解固體的簡便方法,灌溉用污水的電導率應<100mS/m(在25℃)。鈉吸收率(SAR)應當<18,它是衡量污水中鈉的危害的尺度,如果在灌溉的土壤中有過多的鈉取代鈣和鎂,則土壤最后將變成內部疏水能力很差的結構,在干旱時出現板結現象,并由此喪失了繼續種植作物的能力。SAR的定義為:[0.044Na]/10.5(0.050Ca + 0.082Mg)]0.5。式中:化學符號表示各該化學元素的離子濃度,以mg/L計。

  (2)多級塘系統-灌溉是經濟有效的污水處理與再生回用技術

  由厭氧塘、兼性塘和熟化塘(或稱最后凈化塘)組成的多級串聯塘系統,能高效地去除有機污染物,如COD和BOD。它還能比活性污泥法等多種常規生物處理工藝更加有效地降解、去除一些難降解的有機化合物。4種不同生產規模的污水處理工藝(完全混合活性污泥法,深井曝氣活性污泥法和UNOX純氧曝氣活性污泥法和厭氧塘-兼性塘-好氧塘組成的串聯塘系統)實際運行效果的對比研究確定,串聯塘系統是能夠有效地去除多種難降解有機化合物的唯一生物處理技術,其進水和出水樣品的檢測結果對比證明,芳烴類、胺類、醚類、酯類、酮類和酚類化合物都被去除了90%以上,而且在塘底沉積的污泥中沒有檢測到這些化合物的明顯積累。用這樣的再生水灌溉農田作物,不會使收獲的作物富集超標的有毒有害的有機化合物。

  因此,污水處理廠二級處理出水經UV照射消毒(不要用氯消毒,其產生的有機氯合物,有些是致癌的,在農田灌溉中會在作物中富集而通過食物鏈有害人體健康)后,可直接用于農田灌溉。最好在灌溉農田中建造幾個串聯凈化塘,它們能有效地去除二級出水中的寄生蟲卵、病原菌和病毒。國外污水處理廠二級處理設施后的多級凈化塘系統(2-5個單元塘串聯運行),能高效地去除細菌和病毒,其去除細菌的效率高達5log-6log(去除倍數的實用對數值,或99.999%-99.9999%)。它是高效和安全的消毒設施,又是深度凈化設施,德國魯爾河協會污水處理廠二級處理后的多級凈化塘,其出水SS和BOD5經?!?mg/L,COD≤40mg/L,TP≤0.5mg/L, NH3-N≤2mg/L,TN≤5mg/L。細菌總數≤1×103cfu/ml,糞大腸菌數≤1×103/100ml。

  (3)選擇更為有效的再生技術

  城市河道、湖泊和水庫的生態和景觀用再生水,其水質應根據被補給水體的水質來決定:以奧林匹克湖為例,它必須保持湖水清澈透明、控制藻類過量增長,且景色優美靚麗。為奧運會增光添彩。作為其補給水的再生水必須是高質量,如果按照“再生水回用于景觀水體的水質標準”(CJ/T 95-2000)來對二級出水作深度凈化再生,其出水水質顯然不能滿足要求,因為其主要水質指標比GB18918-2002的1A標準值還低,如TP為1mg/L。而現在奧林匹克湖水的TP濃度僅為0.01-0.03mg/L。如果將1A標準的再生水補給奧林匹克湖,必將使該湖逐漸由清變渾變綠,最后會導致藍藻爆發,滿湖“綠油”,惡臭難聞。因此,負責補給該湖的清河再生水廠采用MBR并后加臭氧氧化-活性炭過濾,以及北小河再生水廠采用UF+RO工藝和設備生產高質量的再生水為該湖提供補給水和奧林匹克村其它建筑和設施提供非飲用的雜用水,是絕對必要的。膜生物反應器(MBR)和超濾、納濾、反滲透技術和設備,不應是唯一的再生水生產技術和設備,它們僅適于生產高質量的再生水,在美國主要用作回注地下水層或飲用水庫,即用作地下水源又用于提高地下水位防止海水入侵。作為水體景觀補給水的再生水其水質,北京規定其主要指標應達到地表水環境質量標準(GB3838-2002)的4類標準,是適宜的。達到這個標準既可以使用MBR,也可以使用其它技術,但是UF+RO是殺雞用牛刀,大才小用了。對于已建成和運行的先進二級污水處理廠出水穩定的達到1B 排放標準,其后接二沉池進水槽中投加鐵鹽、鋁鹽或硅藻精土混凝劑→二沉池中混凝-絮凝沉淀→雙層濾料濾池→UV消毒→水體作景觀用水。如果要使再生水TP含量更低,如TP0.1-0.2mg/L,則可采用如下再生流程:二沉池進水槽中投加鐵鹽、鋁鹽或硅藻精土混凝劑→二沉池中混凝-絮凝沉淀→二次投加混凝劑→微絮凝接觸濾池→UV消毒→水體作景觀用水。對于廠區內有多余空閑土地的或其周圍有空地可用的污水處理廠(尤其在中小城市),可以在二沉池后建造多級凈化塘系統。德國魯爾河協會的近百座污水處理廠中,有40%采用最后多級凈化塘來對二沉池出水做進一步凈化,其出水水質達到德國地表水水質3級標準。這些凈化塘的設計科學合先進,其進水和出水均勻布水系統,以及各座單元塘之間的過水通道種植蘆葦、蒲草等挺水植物,保證塘中水流呈推流式水力流態。并形成塘-濕地復合體,能高效地對二級出水進行深度凈化。

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