浅议城市污水回用于地下水回灌的可行性

来源：职称驿站所属分类：环境法论文发布时间：2012-08-04 08:59:46浏览：次

　　[摘要]由于地下水过量开采引发了一系列问题，地下水回灌技术逐步发展起来。本文就采用城市污水回用于地下水回灌的水质、经济性、技术可行性几个方面进行分析。
　　关键词：污水回用，地下水回灌，可行性
　　
　　随着经济建设的发展需要，我国对水资源的需求量日益增加，对地下水的开采也日益加大。但是，地下水的过量开采会引发一系列问题，如引发土壤次生盐渍化，造成地下水污染及城市地质沉降等问题。据统计，因华北地区主要水源——地下水的过度开采，华北平原已形成大面积地面沉降，从上世纪70年代至今，河北省沧州市大约沉降了2.4米。专家分析，华北平原目前已经超采地下水1000多亿立方米，如果依靠自然循环来补充这些地下水，至少需要上万年。为解决地下水过量开采这一问题，专家学者提出地下水回灌这一技术。最近，上海等城市采用城市污水回灌地下水的技术。本文就此技术的可行性展开研究分析。
　　1. 地下水回灌类型
　　地下水回灌是将水从外部通过工程设施将地表水等注入地下含水层，以增加地下水储量的措施。根据是否建立回灌设施，地下水回灌分为天然回灌与人工回灌。
　　人工回灌分为以下三种：
　　1.1直接地表回灌
　　包括漫灌、塘灌、沟灌等，是应用最广泛的回灌方式。
　　1.2直接地下回灌
　　即注射井回灌，适用于地下水位较深或地价较昂贵的地方。
　　1.3间接回灌
　　如通过河床利用水压实现污水的渗透回灌，多用于被严重污染的河流。[1]
　　2. 地下水回灌水质要求
　　再生水向地下水回灌时，对水质的要求随当地水文地质条件、回灌方式、重新抽取出来的地下水的用途不同而不同，一般应满足：(1)回灌水的水质应比被补给的含水层的水质好；(2)不应含腐蚀性气体、离子及微生物，悬浮物的含量应低于20mg／L；(3)水温最佳为20--25℃；(4)pH最好在6．5～7．5。在众多的水质因素中，回灌水引入含水层的有毒有机物及其迁移转化途径和各种不同来源的有机物低剂量、长时间联合作用于人体，其对人体的远期危害，尤其是致癌效应，是人们十分关注的问题。[2]
　　2.1地下水水质分析
　　水在地层渗滤过程中，悬浮物和胶质已基本或大部分被去除，水质清澈。含盐量高于地表水，约在200~500mg/L之间。总硬度通常在60~300mg/L（以CaO计）之间，含铁量通常在10mg/L以下。地下水中的锰常与铁共存，含量一般不超过3mg/L。[3]
　　2.2城市污水水质分析
　　
　　污染物《污水综合排放标准》一级标准（中国）
　　pH 6~9
　　悬浮物（SS）/（mg/L） 70
　　BOD5/（mg/L） 20
　　COD/（mg/L） 60
　　石油类/（mg/L） 5.0
　　挥发酚/（mg/L） 0.5
　　氨氮/（mg/L） 10
　　氟化物/（mg/L） 10
　　总砷/（mg/L） 0.5
　　总汞/（mg/L） 0.02
　　镉/（mg/L） 0.1
　　铬/（mg/L） 1.5
　　铅/（mg/L） 1.0
　　铁/（mg/L）
　　总锌/（mg/L） 2.0
　　总锰/（mg/L） 2.0
　　三氯甲烷/（mg/L） 0.3
　　四氯化碳/（mg/L） 0.03
　　大肠菌群/（个/L） 500
　　
　　表1《污水综合排放标准》一级标准
　　由上表可知，城市污水中悬浮物含量偏高，含有毒性物质，不符合地下水回灌水质标准。
　　2.3污水回灌水质处理
　　同济大学针对上海市地下水回灌问题，积极开展了城市污水厂出水经深度处理后用于地下水回灌的工程性研究。采用MBR升读处理工艺。工艺流程见图1。
　　
　　据实验分析，出水水质满足地下水回灌水质标准。
　　3. 城市污水回用于地下水回灌可行性分析
　　3.1水质分析
　　由上文可知，城市污水原水水质不满足回灌所需用水水质要求，经过MBR工艺处理后可达到水质标准。经过MBR工艺处理，CODMn<5.0mg/L，NH3-N<0.2mg/L，SS<1mg/L。地下水回灌以土壤基质作为生物反应器，将经过二级处理过的污水经深度处理后，再通过土壤蓄水层处理，采用地表漫流、渗滤或者直接注入的方式回灌到地下含水层[4],水体具有自净能力，经过水体的物理、化学与生物的作用，使污水中污染物的浓度得以降低，经过一段时间后，水体往往能恢复到可采用为饮用水的状态。
　　3.2经济性分析
　　采用城市污水作为回灌用水需经深度处理，运行费用<1.65元/m3，与采用自来水直接回灌的运行费用（1.40元/m3）基本持平。自来水采用地表水，如江河取水，占用大量水资源，地表水回灌为地下水，再经开采利用，此过程不利于水循环。城市污水排放入下游水体，其自身对水体有一定污染作用，现经深度处理回灌至地下含水层，经自净恢复至可使用状态，减轻水污染，对城市环境发展有一定积极作用。
　　3.3技术可行性分析
　　前文介绍了人工回灌的三种方式，现代采用的多为两种或三种回灌方式相结合的形式，如胶州地区采用地表水入渗补给法和井内灌注补给法相结合[5]，上海市目前以直接地下回灌为主。回灌井施工较为复杂，需要对当地的水文地质条件和钻井施工工艺有较高要求。在欧美一些发达国家采用水源热泵对地下水进行加压会馆和净化处理，虽然我国水源热泵的发展迅猛，但是科学论证不到位，还需要进一步研究。
　　4. 结论和建议
　　① 城市污水水量很大，经深度处理后，能够满足地下水回灌水质水量的要求，但是在深度处理时，必须符合化学指标及生物指标的要求。
　　② 地下水回灌技术仍不够成熟，在实际施工过程中容易忽略水文地质及施工条件的影响，应加强对该方向技术人员的培养，并深入研究，提高水源热泵技术应用程度。
　　③ 加大对可回灌水源种类的利用，如采用雨水回灌地下等。
　　④ 为防止地下水污染，应尽快建立《地下水回灌水质标准》，加强对回灌水水质的监督。
　　
　　参考文献
　　[1]朱慧峰，顾慧人上海市污水厂出水用于地下水回灌探讨中国给水排水，2005,21（4）
　　[2]蹇兴超，云桂春人工地下水回灌的水质要求2003年全国城市污水再生利用经验交流和技术研讨会文集
　　[3]杨开等，城镇水资源利用与保护工程，湖南大学出版社，2011
　　[4]杨岸明，甘一萍，常江城市再生地下水回灌技术的应用全国城市污水处理情报网2009年会暨污水处理成升级改造高级技术研讨会文集
　　[5]苏挺，李伟，张文波胶州市前韩水源地地下水回灌修复水质探讨山东水利，2011（2）