第１Ｏ卷第４ａ ２００８年１２月 辽宁师专学报 Ｖ０１．１０ Ｎｏ．４ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｔｅａｃｈｅｒｓ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｄｅｃ．２ Ｏ Ｏ ８ 【应用研究】 污水资源化与再生利用技术研究现状 沈拥，何丽莉 （辽阳职业技术学院，辽宁辽阳１１１００４） 摘要：简述国内外污水再生利用现状及污水处理技术研究现状，重点阐述活性炭吸附、臭氧氧化、膜处 理技术等污水深度处理技术． 关键词：污水；资源化；再生；水处理设备 中图分类号：Ｘ７０３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—５６８８（２００８）０４—００８７—０２ １污水资源化与再生利用的意义 城市污水是一种水资源，污水再生利用的目的就是回收淡水资源以及污水中的其它能源和有用的物 质．“污水资源化”将污水作为第二水源是解决水危机的重要途径．从目前的情况看，污水再生利用的目 的主要是以回收淡水资源为主．对于水资源的开发利用，科学合理的次序是地面水、地下水、城市再生 水、雨水、长距离跨流域调水、淡化海水Ｈ ．目前地面水和地下水的短缺导致出现水资源危机，城市再生 水的开发利用由此受到了广泛的关注和重视，因此，大力开发城市再生水、提高循环用水率，即进行污水 再生利用已是当前缓解水资源危机的首选措施． ２国内外污水再生利用的发展状况 ２．１ 国外污水再生利用状况 在２０世纪６Ｏ年代，日本沿海和西南一些缺水城市，如东京、名古屋、川崎、福岗等市即开始考虑将 城市污水处理厂的出水经进一步处理后回用于工业或生活杂用（以冲洗卫生设备为主）．２０世纪９０年代 初，日本城市污水处理厂直接回用水的出水已达３ ｘ １０８ ｍ ／ａ，虽不及总取水量的１％，但已成为城市中 的一种稳定、可靠的水源，并制定了相应的水质标准．在日本，污水再生利用的主要目标是将再生水用于 居民区、商业区及学校杂用，包括回用于厕所冲洗、绿化灌溉、景观性湖泊、美化环境．据文献报道， １９９０年日本以东京都为主遍及全国建立了１ ３６９座中水工程，回用量为２２．８ｘ １０８ ｒｎ ／ｄ，回用率达到生活 用水的０．６％．美国２Ｏ世纪７０年代初开始大规模建设污水处理厂，随后即开始了再生污水的研究和利 用．目前，美国有３５７个城市的污水进行回用，再生回用点多达５３６个．美国城市污水回用总量约为 ９．４×１０９ １１１ ／ａ，其中包括污灌用水、景观用水、工艺用水、工业冷却水、锅炉补水及回灌地下水和娱乐 养鱼等多种用途．其中，灌溉用水为５．８×１０９ ｍ ／ａ，占总回用量的６０％，工业用水占总回用量的３０％， 城市生活等其它方面的再生水不足１０％．目前，以色列全国需水量达２０×１０８ ｍ ，已超过了其水资源总 量，因此以色列十分重视水资源的合理利用，并根据地区条件和社会经济结构采取不同的水回用原则．至 １９８７年，以色列已有２１０个市政污水回用工程，城市污水回用率达７２％ ． ２．２我国污水再生利用状况 我国污水再生利用起步较晚，因资金有限，结合我国国情发展以回用于农业、工业、市政为主要目 标，采用不同层次的人工与自然净化相结合的污水处理与再生利用系统．我国再生利用的发展大致分三个 阶段：１９８５年前的“六五”期间是起步阶段；１９８６～２０００年的“七五”、“八五”、“九五”这十五年是技 术储备，示范工程引导阶段；２００１年以“十五”纲要明确提出污水再生利用为标志，国家进入全面启动 阶段．从“七五”到“九五”十五年间，全国科研技术人员完成了大量试验研究，经国家鉴定验收，许多 成果被评为国际领先水平，我国的污水再生利用技术也达到了国际水平．但由于受管理及工程资金的 ，全国的污水再生利用工程建设很少，污水再生利用没有得到大范围的推广． 收稿日期：２ｏ０８—１２—０３ 作者简介：沈拥（１９５７一），男，辽宁辽阳市人，高级实验师，主要从事废水治理工程方面研究 辽宁师专学报 ２００８年第４期 ３污水资源化与再生利用技术 污水处理技术按其机理可分为物理法、化学法、物理化学法和生物化学法等．通常污水回用技术需合 理综合多种污水处理技术，即各种水处理方法结合起来深度处理污水，这是因为单一的水处理方法一般 很难达到回用水水质的要求．目前，中水回用和污水集中处理回用工艺中常用的有好氧生物处理（如生 物接触氧化法、活性污泥法、生物膜法等）、混凝沉淀、过滤、活性炭吸附、消毒（紫外、氯气、臭氧或 二氧化氯等）等方法．工艺流程最多见的是：原水一格栅一调节池一接触氧化池一沉淀地一过滤一 消毒一出水．以超滤膜分离技术替代上述工艺中的沉淀、过滤单元是一项有发展前途的技术工艺，日本 已经用于中水道技术，我国这方面的研究正处于实验阶段．污水资源化与再生利用应用较广泛的处理技术 有：活性碳吸附、臭氧氧化、膜处理技术等． ３．１活性炭吸附 在各种改善水质处理效果的深度处理技术中，颗粒活性炭（ＧＡＣ）吸附是完善常规处理工艺以去除水 中有机污染物的成熟有效的方法之一［３】，活性炭是一种多孔性物质，其中由微孔（孔径小于４０ Ａ）构成 的内表面积约占总面积的９５％以上．活性炭对有机物的去除主要靠微孔吸附作用，以物理吸附为主（范 德华力），但也有化学吸附的作用．通过活性炭吸附，除溶解性有机物外，还能够去除表面活性剂、色度、 重金属和余氯等．活性炭有粒状和粉状两种类型，颗粒炭的粒径介于０．２０～５．０ ｎｍ之间，粉状炭的粒径 为０．０５～０．１５ ｍｍ．污水处理，包括深度处理，多使用粒状炭． 活性炭对二级处理水吸附处理的效果及其影响因素有：（１）活性炭对相对分子质量在１ ５００以下的环 状化合物和不饱和化合物以及相对分子质量在数千以上的直链化合物（糖类）有较强的吸附能力，效果良 好．（２）在吸附塔内有微生物孽生，根据镜检，在活性炭层内存活有根足虫类的表壳虫、变形虫，此外还 检出游朴虫和内管虫等．由于有微生物存活，部分有机物被微生物所分解，能够显著提高吸附塔去除溶解 性有机物的功能． 从另一方面看，如吸附塔内形成厌氧状态，就会孽生硫酸还原菌，导致产生硫化氢，这样会出现设备 腐蚀，产生恶臭的后果，处理水呈乳白色．抑制在吸附塔内产生硫化氢比较有效的措施是向进水投加 钠，这样能提高活性炭的有机负荷． 为避免活性炭滤层堵塞、活性炭的吸附功能下降，故在二级处理水去除有机物时，需进行一定的预处 理，常采用的处理技术主要是过滤和以石灰和铁盐为混凝剂的混凝沉淀． ３．２ 臭氧氧化 臭氧在水处理中的应用较早，２０世纪初臭氧开始应用于法国的Ｎｉｃｅ城，当时它作为饮用水的消毒 剂Ｈ ．美国在水处理中使用臭氧开始于１９４０年，当时的主要目的是去除水中的色度和臭味．现在世界上 使用臭氧的水处理方法有很多，由于臭氧具有很强的氧化能力，它可破坏有机污染物的分子结构，以达到 改变污染物性质的目的，因此可利用其去除水中的有机污染物． 臭氧对人工合成有机物的氧化去除作用已有大量研究报道，如二甲苯、氯苯等都是比较容易被臭氧氧 化分解的化合物，但臭氧对ＤＤＴ、狄氏剂、氯丹等则无效． 臭氧分子式为Ｏ，，具有较强的氧化能力，对具有顽强抵抗力的微生物如病毒、芽孢等都有强大的杀 伤力．另外，它还具有很强的渗入细胞壁的能力，从而破坏细菌有机体链状结构导致细菌死亡．臭氧其主 要缺点是不能贮存，成本高，管理较复杂，适于水质及卫生条件要求较高的污水处理．作为深度处理技 术，臭氧对二级处理水进行以回用为目的的处理，其主要任务是：（１）去除污水中残余有机物；（２）脱除 污水的色度；（３）杀茵消毒．用臭氧氧化处理二级水，在有机物去除方面有如下特征：（１）能够被臭氧氧 化的有机物多，如蛋白质、氨基酸、木质素、链式不饱和化合物及氰化物等，此外，臭氧对ＣＨＯ一、 ＮＨ２、ＳＨ一、ＯＨ一、ＮＯ一等官能团也有氧化作用；（２）臭氧对有机物的氧化，一般难于达到形成ＣＯ 和 Ｈ２Ｏ的完全无机化阶段，只能部分氧化，形成中间产物．（３）臭氧氧化形成的中间产物主要有甲醛、丙 酮酸、丙酮醛和乙酸，但如臭氧足量则氧化还会继续；（４）污水用臭氧进行处理，ＢＯＤ／ＣＯＤ随反应时间 延长而提高，说明污水可生化性得到改善；（５）臭氧对二级处理水进行处理，ＣＯＤ去除率与ｐＨ值有关， ｐＨ值上升去除率也显著提高．在高ｐＨ．值下，臭氧能自行分解，分解过程中生成活性很强的・ＯＨ，在 ・ＯＨ的作用下，ＣＯＤ的去除率提高． 臭氧对污水有很好的脱色功能，特别是能够有效地脱除由不饱和化合物引起的色度，这是由于臭氧对 不饱和化合物有较大的氧化作用． （下转９６页） 辽宁师专学报 ２００８年第４期 （１５）下壳体Ｂｏｔｔｏｍ细节设计，ＭＢ１－－－，－ＷＡＶＥ几何链接器，抽取电路板安装孑Ｌ曲线和充电器插口曲 线，做出安装螺钉孔和止口避让．如图７所示． （１６）使组件Ｗｉｎｄｏｓ成为显示部件，进行视窗建模；ＭＢＩ－￣ＷＡＶＥ几何链接器，抽取Ｔｏｐ视口边缘 曲线，拉伸上述曲线，方向一Ｚ，拉伸开始距离０ ｍｍ，终点距离１ ｍｍ，确定．如图８所示． （１７）总体效果如图９所示． 图７下壳体效果图 图８窗口效果图 图９数字钟产品效果图 ４结语 ＵＧ ＷＡＶＥ自顶向下设计方法适合于简单产品到中等复杂程度的产品设计，随着产品造型设计的重 要性不断提高，现代产品造型的日益复杂，自由曲面的广泛采用，产品开发设计的难度也在不断增加．为 了适应市场快速变化的需要，在产品开发过程中经常需要调整外形设计． 如图２所示数字钟装配完成，要求上壳体与下壳体造型协调，上壳体与视窗协调．由于造型和结构的 需要，总体外形曲面往往需要进行调整，上壳体与视窗、上壳体与下壳体止口、内部电路板装配位置的设 计也会变更，这都将导致相关零部件的重新设计．采用ｗＡＶＥ方法，通过在组件之间建立关联性，能够 控制这种设计变更的自动调整．例如，钟字钟壳体与电路板之间相关开口形状和位置（视窗开口、蜂鸣器 孔、拔码开关孔和充电器插口开孔等）的自动调整，电路板安装固定座、固定螺钉孔在底座上开口位置的关 联性变化，从而避免了大量重复设计的浪费，设计效率和正确性都得到了大大提高． 本设计结束后经用户认证，符合预期要求，并提出进行下一阶段的模设计与制造要求． 参考文献： ［１］Ｕｎｉｇｒａｐｈｉｅｓ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｉｎｅ．ＵＧ ＷＡＶＥ产品设计技术培训教程［Ｍ］．洪如瑾译．北京：清华大学出版社，２００２． ［２］龚勉．ＵＧ ＣＡＤ应用案例集（ＮＸ）［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００３． ［３］中国模具设计大典编委会．中国模具设计大典（第２卷）［Ｍ］．南昌：江西科学技术出版社，２００３． ［４］孙晓林．塑料模具设计实例教程［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００８． （责任编辑胡坤，王巍） （上接８８页） ３．３膜处理技术 膜滤（微滤、超滤、纳滤、反渗透）技术是最有前途的一种方法，其优点是具有良好的调节水质的能 力，去除的污染物范围广，不需添加药剂，运转可靠，设备容易自动控制；缺点是基建投资和运转费用 高，易堵塞，需要高水平的预处理和定期的清洗，存在浓缩物问题．反渗透［５ （ＲＯ）是一种膜分离技术。 多用于水的脱盐处理，在污水处理领域应用于污水以回用为目的的深度处理，或作为高盐度废水生物处理 的预处理．反渗透需较大的工作压力，设备费、运行费都较高．由于膜孔小，当原水悬浮物含量较高时， 则需用过滤、微滤等工艺进行预处理． ３．４其它新技术 除上述处理方法外，Ｐｎａｇｌｅ等人研究表明，利用紫外光和臭氧（ＵＶ—Ｏ ）结合的方法可以有效除去 水中２５％的三氯甲烷．吕锡武教授的研究结果表明，ＵＶ—Ｏ 对水中的六氯苯、苯、甲苯、乙苯和三氯 甲烷都有很好的处理效果． 参考文献： ［１］顾夏声，黄铭荣，王占生，等．水处理工程［Ｍ］．北京：清华大学出版社，１９８５． ［２］生．水的深度处理与回用技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００４． ［３］许保玖．当代给水与废水处理原理（第二版）［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２０００ ［４］钱易，米祥友．现代废水处理新技术［Ｍ］．北京：中国科学技术出版社，１９９３． ［５］刘国信，刘录声．膜分离技术及其应用［Ｍ］．北京：中国环境科学出版社，１９９１． （责任编辑王心满，于海Ｊ
