唐 倩，黄健盛，陈秋竹，陈双扣，温 馨，郭银应

(1 重庆科技学院化学化工学院，重庆 401331；2 重庆科技学院机械与动力工程学院，重庆 401331；3 重庆市托尔阿诗环保有限公司，重庆 400060；4 重庆科技学院建筑工程学院，重庆 401331)

随着我国高校的发展，校园用水量也日益增加，导致校园污水的产生量也逐年增加。校园用水是城市用水的重要部分，全国高校的水资源消耗量平均为2亿t/a，存在用水量大且集中的问题[1]。在推崇节能减排的今天，污水处理达标排放及回用成为人们关注的焦点。目前处理校园污水的工艺众多，且各具特色。面对不同的校园污水水质特征及不同的中水回用要求，选择何种工艺来处理校园污水成为我们研究的重点。在此背景下，本文对校园污水处理工艺技术以及回收利用方法进行归纳总结，提出现有处理工艺的不足及发展趋势。

1 校园污水的特点

1.1 校园生活污水的来源

校园生活污水按来源地，主要来自于宿舍、教学楼、食堂、实验楼、洗浴楼。按使用用途，主要分为盥洗、洗浴、冲厕、食堂用水、清洁等。校园生活污水的产生量与季节有关，西北地区校园教学楼的污水排放峰值主要在4月、7月和11月，各类污水排放量在8月假期达最低，洗浴污水排放主要集中在11月至次年2月[2]；南方地区高校污水最大量集中在9～10月[3]。

1.2 校园污水的水质特征

阮久丽等[4]根据产生源及特点的差异将生活污水分为黑水、黄水、褐水和灰水四类。黑水、黄水、褐水分别为粪便污水、厕所污水(尿液)、厨房污水，所含的污染物浓度高(含N、P及有机物)、水质较差，处理工艺复杂。灰水主要为清洗、洗浴、洗衣污水，水中污染物含量最低，主要含P，稍加处理就可以满足杂用水的需求。在校园生活污水污染物排放浓度方面，学生公寓中午、午夜污水污染物浓度更高，清晨和傍晩稍低。同时，气温影响校园生活污水浓度，天气变冷会增加污水中COD的浓度，华北地区校园生活污水中N、P浓度随天气转暖而增加，而华东地区则相反[1,5]。据统计，我国不同地区校园呈现的生活污水水质特征有所差异，如表1所示。由表1看出，校园生活污水中有机物含量高，含有一定的N、P，其中华东地区和华南地区生活污水中的有机物浓度最高且华东地区含N量最高，华北地区P含量最高。

表1 我国不同地区校园生活污水水质特征

2 校园污水处理模式及工艺技术

2.1 处理模式

2.1.1 纳管处理

纳管处理是把生活污水由城市污水管网进行集中收集，然后输送到城市污水处理厂处理。在城市新区的校园可能存在污水管网不配套、不完善、占地面积大等问题[6]，同时存在输送管道错综复杂、污水输送途中易变质等问题[7]。

2.1.2 自建设施处理

自建设施处理是自建污水处理系统，并可就地实现中水回用的一种校园污水处理模式，自建设施处理污水作为校园污水纳管处理模式的补充，已成为校园污水的重要处理模式。由于校园位置分散，污水依靠城市污水处理厂处理，收集输送难度较大。校园用水量大，将污水就地处理并回用显得极有价值，中水回用一般用于校园景观和冲厕等。洗浴污水污染物少，则将洗浴污水和生活污水分开处理，洗浴污水只需简单处理即可。目前应用在校园污水处理的自建处理系统工艺技术主要有厌氧、好氧生物处理技术，微动力地埋式污水处理技术，膜生物反应器(MBR)技术[8]，混合人工湿地技术[9]等。

2.2 处理工艺技术

由于校园污水来源广泛，需根据不同污水特征采用不同的处理工艺。常规的污水处理方法包括一级处理、二级处理及三级处理(深度处理)，简单的污水成分可只进行二级处理就可回用，污染严重的则必须进行深度处理。

2.2.1 一级处理

一级处理一般用物理化学方法去除校园污水中的毛发、布条、塑料袋等漂浮物，如格栅、沉淀、沉沙等，通过调节池调节污水水质、水量，然后进入二级处理。由于污水的特征随季节和温度的变化而变化，因此为了有效去除污染物，采用春夏秋季为一级处理，冬季为强化一级处理。一级强化处理主要采用物理化学方法或生物处理方法，其中化学强化一级处理效果明显，比传统污水处理法具有成本低、效果好的优点，通过在污水中加入低剂量的化学试剂，在沉降中达到污水处理的目的[10]。实际情况表明混凝剂加入到生活污水的一级处理对悬浮性和胶粒性污染物的去除及COD的去除有很好的效果[11-12]。

2.2.2 二级处理

二级处理是去除一级处理出水中的难溶胶体、悬浮物，并将难溶有机物降解为可溶有机物。常用的二级处理工艺有活性污泥、生物膜、膜生物反应器[13]以及生态处理法。由于中水回用对有机物、洗涤剂去除要求较高，而去除有机物、洗涤剂有效的方法是生物处理，因而核心处理工艺较多采用膜生物反应器、生物接触氧化等[14]。校园生活污水的BOD5/CODCr>0.66，生物活性好，易于生化处理，可针对性进行处理和中水回用[15]。现有研究表明，通过生物接触氧化法、MBR工艺、土地渗滤法(SAT或SWIS)等多种污水处理工艺相结合处理校园污水可取得良好的效果[16]。

2.2.3 三级处理

三级处理是对污水的深度处理，采用物理或化学方法降低水体的浊度和色度及其他难降解的物质。可通过沉淀、过滤及吸附去除废水中微小悬浮颗粒物和调节水质[17]，然后对营养物质的去除。再通过加氯、紫外线辐射以及臭氧技术对二级出水进行灭菌、消毒，然后排放或进一步回用[10]。由于校园人员相对集中，污水消毒系统离学生公寓近，一般选择风险较小的紫外消毒法，消毒时间40 min。

2.3 工程案例分析

2.3.1 国内组合工艺技术案列

ABR与观赏型生态系统处理技术[18]是ABR反应器(厌氧消化反应)处理的沼液再经过水生植物的吸收作用进一步净化，最终达标排放，工艺特点：简单方便、效益高、管理容易，效率好等。校园生活污水水质：COD(384～457 mg/L)、NH4-N(28～56 mg/L)、TN(32～68 mg/L)、TP(10.8～15.2 mg/L)。COD的平均去除率达到80%以上，TN的平均去除率达到93%，TP的平均去除率达到94%，污染物去除效果好，出水水质满足GB 18918-2002中一级A标准。

2.3.2 国外组合工艺技术案列

在国外，处理校园污水技术有物理法、化学法、生物法(植物修复和生物强化)及组合工艺，在污水处理工艺技术面向低成本、无危害等条件出发时，生物强化及及其组合工艺在国外校园污水处理中将会被广泛应用[19]。微藻(MA)与垂直流动人工湿地((VFCW)组合工艺[20]具有成本低、操作简单、环保及脱氮好等特点，MA+VFCW系统作为一种创新的环境技术出现，只要稍加调整，就可以有效地大规模使用，最终取代传统的废水处理系统。该装置由一个200 L暗箱(深50厘米)所组成，并用于处理一个单一的校园污水，MA+VFCW系统在脱氮方面取得了很好的效果，N-NH3去除100%，BOD5去除57%。

除此之外，我国也有将微藻应用在校园污水的处理中，林汉等[21]和聂长良等[22]将微藻用于处理校园生活污水，处理结果均很满意，该技术仅经过6层纱布过滤，无任何其他预处理，具有成本低、操作方面、环保等优点。

3 校园生活污水的回收利用技术

处理达标后的校园生活污水可回用于景观环境、冲厕、绿化、浇洒道路、洗车等，因回用水用途不同其要求达到的水质标准不同，建议采用以下顺序进行回用：冲厕-绿化-道路喷洒-景观用水-消防储水-洗车[23]。其中绿化、道路浇洒和冲厕用水水质须满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)的水质标准，可采用土壤毛细管渗滤、人工湿地、MBR及生物接触氧化等工艺，其中MBR和生物接触氧化使用更多[24-27]。要满足景观回用水要求，一般可采用人工湿地、A2O-MBR[28]等工艺进行处理，若回用要求高，可优先考虑生物处理与人工湿地相结合的处理工艺，如曝气生物滤池(BAF)与人工湿地组合工艺、接触氧化法与人工湿地组合工艺[29]。若出水磷含量过高，不可用于景观用水，会导致水体富营养化，可用于植物浇灌，促进植物生长[1]。根据宿舍及教学楼洗漱台离厕所近的特点，可在洗漱台旁边建立储水箱，收集盥洗污水，经过滤后用于下层宿舍或教学楼的冲厕用水，可实现水的重复利用。沈宁娟等[30]通过设置一定容积储水箱将经过滤的洗涤水用于下层冲厕，为学校节约了20%的自来水，每月节省7万元。

4 校园污水处理工艺存在的问题

校园污水处理系统要求能够最大限度上做到经济合理、效率高、无害环境等特点，但是高校污水处理工艺受一些因素的限制，以至于仍然存在一些问题。

4.1 处理效果的问题

由于中水工程的特殊性，其水质要求比较高，必须满足国家杂用水水质的标准要求，则处理工艺须满足高要求[31]。目前，生物处理法由于其高效处理污染物的优势被广泛应用在污水处理中，但仍然存在不足。生物接触氧化极易受外部环境和杂物的影响，温度的过高过低会降低生物活性，无机悬浮物和泥沙的存在会降低生物膜活性，从而降低处理效果[32]。人工湿地由于受气候、基质堵塞的影响，导致该工艺去除污染物效果不好，出水水质基本满足城市杂用水标准。两级MBBR-化学除磷工艺具有耐负荷冲击强、占地少、操作简单、成本低的特点，但是出水水质仅CODCr满足GB18918-2002一级A标准，其余满足GB8978-1996一级标准[33]。

4.2 环境和占地方面的问题

由于污水处理系统一般都在校区范围内，要求污水处理工程占地面积小，设备运行时废气等其他废物尽量做到零排放。人工湿地由于占地面积大，不能作为校园污水处理技术的首选。据文献显示，普通活性污泥法、氧化沟法、生物接触氧化法都存在占地面积大的问题。与此同时，普通活性污泥法在处理污水过程中存在耐负荷冲击能力问题，生物膜法还存在卫生条件差的问题[34]。

4.3 资金方面的问题

污水处理工艺匹配的仪器设备及运行时费用高，然而目前国内许多地方政府在环保上的资金投入有限[35]。高校有别于企业，过高的经济投入对高校而言是不现实的，因此要求处理工艺在投资成本和运行成本上尽量低。SBR工艺广泛应用于校园污水的处理中，但该工艺自动控制系统中参数变量多，需要多种不同精度仪器和仪表才能保证处理效果，这导致了相对其他工艺成本高[36]。从传统的活性污泥法转向生物膜法的趋势上看，生物膜法具有高效的去除污染物等特点，但是还存在造价高及能耗高的缺点[37]。

4.4 操作管理方面的问题

污水回用需要考虑水质、地理位置、时间季节等实际因素，则要求员工具备较高的运行管理能力及维修技术。目前来看，高校员工还是存在运行经验不足、综合素质低等问题，即使员工具备了该条件，人为意外也不可避免，因此就要求工程在运行上操作简单。A2/O法处理后的污水水质好、氮磷含量低，但是该方法运行管理相对较为复杂[38]。

5 校园污水处理工艺技术发展趋势

5.1 耦合校园景观设置的校园污水处理工艺技术

虽然生物法是校园污水处理技术中的主流工艺，但随着中水回用要求等条件的升高，耦合校园景观的工艺技术以更高效、环保、稳定等优势将成为未来城市生活污水处理技术的主要发展工艺技术。例如ABR耦合人工湿地、微藻耦合人工湿地等组合工艺在校园污水的处理中均达很好的效果。对于组合工艺，今后的发展不仅仅局限于污染物的高效去除，而且要处理效果稳定、可靠。目前，耦合校园景观工艺技术正在向高效、稳定、经济的方向发展。

5.2 满足中水回用的校园污水处理工艺技术

目前常使用的一些污水处理工艺技术虽然能达到校园回用的标准，但还存在占地面积大、操作不便、效率低等问题。目前处理生活污水工艺技术有着很多缺陷，但针对校园污水的处理工艺技术也在逐渐进步，已从传统的活性污泥法发展到膜生物反应器，传统生态处理法发展到新型人工湿地法。MAR是一种将膜分离技术有机结合的新型处理技术，具有占地小、处理效果好、操作简单、抗负荷能力强等特点[39]，但是仍存在膜易受污染等问题，因此，为了有效避免此类问题，应采取相应的措施以降低膜污染。吴子平等[40]采用新型人工湿地法及潘龙[41]采用自然曝气人工湿地法处理校园生活污水，出水均达GB18918-2002中一级A标准，但都存在处理量低的问题。近年来，人工湿地法处理效果明显提高，但依旧存在处理效率低的缺点，因此应优化配置湿地植被及基质[42]来提高去除速度。对于其他能满足中水回用的工艺也应加强研究和创新，应不断提升污水处理的效率、降低运行成本。

6 结 语

校园污水的合理处理及回收利用，可为校园带来可观的利益，同时可提高现有水资源的利用，减轻城市水资源短缺的问题。从我国现阶段校园选用的污水处理工艺来看，尽管比以前有了提升，但在处理效率、成本、稳定度方面还存在较大的问题，制约了我国水污染治理的实施。结合国外校园污水处理工艺技术，为弥补现阶段污水处理工艺的不足，可考虑采用生物法耦合人工湿地及微藻耦合人工湿地的方法，同时为了满足中水回用校园污水处理工艺技术可考虑采用MBR工艺、新型人工湿地法。除此之外，在未来的发展中，高校应秉承因地制宜的原则，从中水回用标准及校园的管理、地理条件、污水工艺参数等出发点设计合理的工艺，不断创新，为保护生态环境以及解决水资源危机发挥更大的作用。