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市政道路清洗废水的处理回用综述
摘要:在我国将碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局的背景下,实现各类废水的资源化利用将极大促进我国双碳目标的完成。市政道路清洗废水作为一种常规废水,产生量巨大且稳定,但目前缺乏有效的研究及利用技术。该类废水的资源化利用,有助于弥补我国水资源短缺、碳减排等问题,具有重要的应用前景。因此,本文借鉴国内外学者的研究成果,拟从市政道路清洗废水的性质、国内外处理现状、主要处理技术、发展前景等几方面展开综述。
1 市政道路清洗废水的性质
市政道路清洗废水是城市冲洗道路后产生的污水,一般每日产生的污水量较大,收集方法有通过不同的管道,在污水进入城市的生活污水管道前进行分流,或者铺设专门的道路清洗废水收集管道,以及使用专门的污水收集车,收集清洗废水等方式[1]。
其废水含因有机物偏多,含有大量悬浮物和污泥,不利于久放,会滋生出难闻的气味,影响附近居民的居住环境[2]。因为市政道路清洗废水成分不复杂,该清洗废水的处理也相对简单。
2 国内外市政道路清洗废水的现状分析
目前国内外对于市政道路清洗废水的研究都较少,但是因水资源的短缺,废水回用技术已逐渐引起人们的重视,不少国家都出台了相关文件,不同程度的推动了该项研究的发展。
2.1 国外处理现状
国外许多发达国家地广人稀,对环境的要求较高,对于道路清洗废水的处理措施的系统较为完善,许多国家还制定了相应的政策法规,使得道路清洗废水的循环利用更加便捷,处理后的回用水质量更高[3]。
美国的一些州己制订了污水利用的指导性手册[4],美国的相关规定从源头上做到了污水的收集,在法律和技术水平两个层面上,做到了对城市城市中雨水冲洗道路造成的水污染的控制[5]。
日本因为资源稀缺,相对水的回用也更加完善,一般将生活污水进行粗略处理后的低质量水进行清洗马路,再将道路清洗废水排放[6]。
德国对此情况,提出了源头控制、过程削减的理念[7],更是斥巨资兴修了许多城市的市政废水处理厂。国家对污水处理的关注和资金的投入对德国当地的水体环境污染的改善起到了推动作用,也为其他各国处理市政废水的方案提供了可借鉴的例子[8]。
英国也有“可持续城市排水系统”(SUDS)的研究[9],还为了市政污水的处理定制了十几个污水排放的相关法规和标准[10],1973年,英国还根据《水资源法》设立了相关水质部门,负责制定市政污水处理和水体保护的法规[11]。
从各国技术现状来看,目前发达国家的生活污水处理技术已逐渐趋于成熟。
2.2国内处理现状
2014年,国家提出海绵城市建设理念,采用“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施管理和利用雨水[12],对于市政道路清洗废水的循环利用才变得热门了起来,再生水的公共卫生安全保障技术是《城市污水再生利用规划》(水十条)的核心内容之一,也是未来再生水利用工程建设重要的一环。
目前关于市政道路清洗废水的相关研究较少,但是在水十条颁布后,环境治理得到了极大的重视,加上我国水资源情况一直以来并不乐观,市政道路清洗废水的处理和回用问题也得到了许多人的关注。
对于市政道路清洗废水的研究还尚待深入,这方面的工程应用也还未完全成体系,提高处理的效率和和速度仍然是今后课题深入的开展点。我国对于市政道路清洗废水的控制和利用方面的研究起步较晚,相关方面的研究也较少。
就目前发展来看,市政道路清洗废水的处理逐渐走进了日常生活,也因此诞生了许多相关处理装置的专利,用于对此领域污水的高效处理,快速达到回用的标准。欧阳联格等人设计的一种道路清扫车的回收污水循环再生利用装置[13],李远富设计的一种环保型的市政道路污水的处理装置[14]以及杨永华设计的一种市政道路污水沉降系统[15],袁阳新设计的市政道路污水处理设备[16],都是基于利用旋流、过滤等手段,快速、高效的处理水中的泥沙和有机物,使清洗废水快速达到《城市污水排放标准(GB18918-2002)》一级B标准。
3 主要废水处理技术及工艺
现在的污水处理方式主要有预处理工艺和生物处理技术,一般根据出水水质的需求不同、处理工艺的占地大小等实际情况,可以把不同的工艺进行组合,得到不同的工艺流程,来处理水中的不同杂质。
3.1预处理技术
预处理技术是指污水在进入传统的处理之前,根据后续采用的处理技术和对出水水质要求进行的预处理设施,通常使用物理的方法,通过格栅和过滤网,将清洗废水中含量较高的泥沙和悬浮物截留、过滤、沉淀等[17],主要用于去除无机质、悬浮物、漂流物,这个处理工艺在国内外都已十分完备,可截留水中污染物比例十分高,给后续的残留污染物的去除创造了良好的环境,一般用到的技术有折流沉淀池、旋流沉砂池、气浮法、膜分离法等。折流沉淀池增是采用分层折流的形式对污水进行沉淀,在不增加沉淀池面积的情况下增加了水力停留时间,增强了沉淀效果;旋流沉淀法则是在进水处设计一个带动水流旋转的叶片,利用旋转的力量使泥沙快速沉淀,以达到快速沉降清洗废水中的颗粒物的目的;气浮法是利用高度分散的微小气泡,粘附在废水中的污染物上,使其向上浮出水面,形成泡沫,从而达到固液分离的效果;膜分离法则是利用特殊薄膜进行选择性透过,从而达到分离污染物的目的;预处理可以使市政道路清洗废水在短时间内达到初级处理标准。
通过预处理技术,可以减少水中绝大多数的泥沙和悬浮物,能够有效提高水处理的效率,降低能耗,降低COD、BOD等有害污染物的指标。
3.2生物处理技术
生物处理技术是利用微生物分解氧化有机物的这一功能,人工的创造适合微生物生长繁殖的环境,来提高微生物的繁殖率,从而达到处理水中溶解性有机物的目的,主要包括生物膜法、活性污泥法、颗粒污泥法[18]。利用这些方法的典型工艺有SBR、曝气生物滤池、MBBR、生物转盘等。其中SBR工艺集均化、生物降解等功能于一体,不需污泥回流,适用于小型处理;曝气生物滤池采用生物膜法处理污水,可以进行生物氧化和截留悬浮物,水力停留时间短,能耗低,可大规模处理废水;MBBR运用生物膜法的基本原理,结合了活性污泥法的优点,在反应器中放置悬浮填料作为微生物生长载体,来达到污水高效处理的目的;生物转盘工艺是使微生物在生物转盘填料上繁殖,形成膜状生物性污泥,污水经过与生物膜接触,使污水得到净化。
以上工艺对BOD5、SS、氮磷的去除都有较好的效果,很适合运用于市政道路清洗废水的处理工艺。利用生物膜、絮凝剂等方式,来去除污水中溶解性较大的悬浮物和有机物,这些方法还能去除氮、磷等水中常常含量过高的指标[19]。
通过以上的技术,能够实现水资源的重复利用,减少国家淡水资源稀少导致的一系列问题。
4 市政道路清洗废水的发展前景
随着社会的发展,人民对于自己的生活环境要求也逐渐提高,景观水体以及园林绿化灌溉用水成为了现在城市中再生水的重要回用途径之一[20],而市政道路清洗废水没有重金属,也没有重大污染物,可以进行高效的处理达到园林用水标准,可构建一个比较完整的污水回用链。合理利用现有的各种污水处理技术,优化处理工艺,以达成市政道路清洗废水高效处理的目标,是进行相关研究未来的方向。
参考文献
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