水利工程論文-污水回用技術國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展遠景 .doc

水利工程論文-污水回用技術國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展遠景StatusandDevelopingProspectofWastewaterReuseTechnologyinChinaandAbroad我國水資源不足，屬世界上13個貧水國之一，人均水資源量是世界平均水平的1/4。我國地域廣大，時空分布不均，海河、淮河、遼河、黃河流域人均水資源量約為全國平均水平的1/5，海河流域包括京津兩市人均水資源量僅為全國平均水平的1/7。據(jù)統(tǒng)計，我國600余座城市有300余座缺水，全國城市缺水60108m3/a，因缺水而減少的工業(yè)產(chǎn)值估計為1200億元/a。水資源緊缺問題已制約部分地區(qū)的經(jīng)濟和社會發(fā)展。雖然近年展開節(jié)約用水，但各地用水量增勢強勁，加劇了水資源問題的嚴重性。開展污水回用則開辟了一種新的水源。一、國內(nèi)外污水回用現(xiàn)狀污水回用歸納起來有三個層次：第一，大型污水處理廠二級出水作為城市用水水源；第二，小區(qū)內(nèi)（例如一個工業(yè)區(qū)、居民區(qū)）的污水收集處理，并在小區(qū)內(nèi)回用；第三，在建筑物內(nèi)部的回用。對一個城市，特別是以工業(yè)為主的大城市而言，工業(yè)用水量占用水總量79%以上。工業(yè)用水的水質要求既需要高質量的，也需要一些質量較低的，例如大量的冷卻用水。因此回用水重點應該防在量大、質量要求不高的工業(yè)用水。其次是農(nóng)業(yè)用水、地下水回灌，再其次則是城市的雜用水、景觀、綠化等方面。1、回用與工業(yè)美國馬里蘭州巴爾的摩市伯利恒鋼鐵廠自1971年回用水即作為工業(yè)冷卻水及部分工藝用水，用水量最高達76萬m3/d。美國亞利桑那州帕洛弗迪核電站污水回用冷卻水，水量達1.21.7108m3/a。南非發(fā)電廠用約翰內(nèi)斯堡回用污水作冷卻水，水量達5104m3/d。北京華能熱電廠用高碑店污水廠二級出水作水源，經(jīng)加速澄清、加氯接觸，變空隙濾池加氯消毒、過濾后入循環(huán)系統(tǒng)作冷卻水補水。按電廠70%90%額定負荷計算，每月平均節(jié)約自來水45104m3，每年節(jié)約自來水540104m3，節(jié)水率為40%。按相同用水量計算，可增加發(fā)電能力1倍以上。大連春柳河污水處理廠二級出水經(jīng)脈沖澄清、雙層濾料濾池，消毒后回用于紅星化工廠作工藝用水，水量達1104m3/d。天津石化總廠供排水廠二級出水，經(jīng)微絮凝纖維濾池過濾，消毒后供工業(yè)冷卻及居民小區(qū)沖廁，水量達1104m3/d。山東淄博市污水處理廠二級出水經(jīng)絮凝氣浮、纖維濾池過濾，消毒后出水計劃用于電廠冷卻和居民區(qū)，水量達3104m3/d。2、回用于農(nóng)業(yè)以色列是一個非常缺水的國家，自20世紀60年代發(fā)明滴灌技術后，實現(xiàn)了由農(nóng)業(yè)國向工業(yè)國騰飛的經(jīng)濟奇跡。年利用污水2.6億m3，占總用水量1/6。美國加州是一個農(nóng)業(yè)發(fā)達大州，污水回用于農(nóng)田灌溉；德克薩斯州干旱缺水，污水處理廠二級出水主要用于地下回灌。實踐證明，地下回灌是解決地區(qū)水資源短缺、緩解和控制地下水位下降、防止地面沉降的有效措施。我國利用污水灌溉已有多年歷史，當前是要利用經(jīng)一定處理后的污水，滿足農(nóng)田灌溉標準，做到對農(nóng)作物、農(nóng)田及環(huán)境無害。3、回用于城市雜用水范圍極廣，包括綠化、景觀、澆灑馬路、洗車、空調、消防、沖廁等等。日本國內(nèi)并不缺水，但是它創(chuàng)造了中水道系統(tǒng)，在建筑物內(nèi)設置雙供水系統(tǒng)。室內(nèi)可用于沖廁，室外則可用于綠化、消防、沖洗馬路等多個方面。19851996年用再生的污水排放在城市河流中，復活了150余條小河，達到“清源復活”、修復與保護水資源。美國佛羅里達州，污水回用（價格為自來水40%）供高爾夫球場、城市綠化及建筑沖廁等。北京高碑店污水處理廠內(nèi)1104m3/d污水回用于廠內(nèi)及部分生產(chǎn)、消防。大連經(jīng)濟開發(fā)區(qū)污水回用于綠化、澆灑馬路等。北京市政府1986年作出規(guī)定：即建筑面積在2104m2以上的旅館、飯店、公寓及建筑面積在3104m2以上的機關、科研、大專院校、大型文化、體育等建筑，應配套建設回用設施并應與主體建筑三同時。已在北京市清潔車輛廠、勁松賓館、環(huán)保研究院小區(qū)、國際貿(mào)易中心、方莊小區(qū)等等，多處應用。天津市梅江住宅小區(qū)，以紀莊子二級出水作水源6103m3/d作沖廁用水。二、污水回用技術污水回用技術，必須抓住兩頭，即取什么水質水作水源和經(jīng)過處理以后作什么用，即回用水的水質應符合何種水質標準。1、城市污水處理二級出水作水源的區(qū)域性回用城市污水處理廠二級出水的回用，一般稱之為區(qū)域性回用。其利用形式有兩種：直接回用和間接回用。直接回用多用于污水處理廠附近的工廠工業(yè)冷卻、農(nóng)田灌溉、回灌地下水、草場、市政用水等?；赜玫耐緩郊胺绞绞艿降赜虻南拗疲容^單一，調配運轉不方便。間接回用是從水域的整體考慮，從水體上游取水凈化供城市使用，產(chǎn)生的污水經(jīng)城市污水處理廠凈化后排入水體的下游，回歸于水體（此過程構成了水的循環(huán)），再經(jīng)過一定河段的自然凈化，可為下游城市地區(qū)利用。間接利用是將水的社會循環(huán)與自然循環(huán)有機結合，在水體自凈容量的限度內(nèi)，對水體基本不造成損害的一種利用方式。這種方式需要從宏觀上進行科學規(guī)劃和管理，是水資源可持續(xù)利用的重要途徑。傳統(tǒng)活性污泥法：原污水格柵泵沉砂一沉池活性污泥曝氣池二沉池消毒排放。二級出水仍含有一定量的污染物，其中：BOD52030mg/L；COD60100mg/L；SS2030mg/L；NH3-N1525mg/L；P610mg/L及細菌、某些重金屬。為達到一定回用水質要求，需做深度處理。它的核心技術是過濾，經(jīng)過濾后，BOD、COD、SS、濁度、色度等水質指標均可達雜用水水質要求。在過濾之前一般均設有加化學藥劑混凝、沉淀或澄清，因此對磷應當有所去除。實例：北京華能熱電廠污水回用作循環(huán)冷卻水，引用北京市高碑店處理廠的二級排水作水源。回用水源水質和回用水質標準見表1。表1污水二級排放標準及熱電廠回用水質標準項目二級處理排放標準熱電廠回用水標準PH6.58.56.58.5SS（mg/L）3030BOD（mg/L）3020COD（mg/L）12060污水回用處理流程如圖1所示。加速澄清池中加入石灰、聚合硫酸鐵作混凝劑加入聚丙烯酰胺作助凝劑，在澄清池內(nèi)進行混凝沉淀，再經(jīng)過加酸、殺菌和過濾，其作用是去除暫時硬度、游離二氧化碳、膠體硅等雜質，還可降低色度、磷酸鹽和COD等。聚合硫酸鐵石灰乳硫酸液氯液氯原水機械攪拌加速澄清池推流式氯接觸池變空隙濾池推流式氯接觸池循環(huán)水系統(tǒng)過濾水池圖1污水回用處理流程95%的出水回用作循環(huán)水系統(tǒng)的補水，5%作輸煤系統(tǒng)沖洗和綠化、沖廁等用水。在循環(huán)水中加入天津化工研究院提供的TS-9508型阻垢劑35mg/L或中天蘭清水處理公司提供的TRL-400B型阻垢劑26mg/L，以及每周三次沖擊加入有效含量為9%的次氯酸鈉，維持余氯0.10.2mg/L。濃縮倍數(shù)可達4倍，一般在2.53.0倍下操作。傳統(tǒng)活性污泥法加生物脫磷脫氮：污水脫磷脫氮深度處理在經(jīng)濟發(fā)達國家已廣泛采用。1996年日本有162處污水廠有深度處理設施，西歐各國遠早于日本，已相當普及。最典型的生物脫磷流程如下：原污水排水厭氧好氧二沉池（釋放磷）（吸收鱗、去除BOD）-圖2厭氧脫磷工藝流程（A/O法）由圖2可見，本工藝流程簡單，既不投藥也勿需考慮內(nèi)循環(huán)，因此，建設費用及運行費用都較低。最典型的同步脫氮脫磷流程：典型的生物脫磷脫氮工藝A-A-O工藝，亦稱厭氧-缺氧-好氧法（Anaerotic-Anoxic-Oxic）。如圖3所示。圖3A-A-O法同步脫氮脫磷工藝流程存在問題，主要是雖使用A2/O法，但N、P去除效果不理想，沒有達到回用水質標準。2、小區(qū)內(nèi)的污水回用在一個相對獨立的工業(yè)區(qū)或居民區(qū)可以作成小區(qū)回用的模式，下面以居民小區(qū)為例，見圖4。圖4居民小區(qū)中水回用系統(tǒng)小區(qū)生活用水實行分質供水是一項綜合性節(jié)水技術。它是污水（應去除沖廁外的雜用水）經(jīng)過處理凈化后達到規(guī)定的水質標準，在一定范圍內(nèi)使用。據(jù)統(tǒng)計，在我國，廁所沖洗水占居民用水量25%30%，人均2040L/d。此外，還有綠地用水、清潔馬路、空調、洗車、景觀等，這些都可以用回用水，回用水量可達總用水量的30%50%。以北京市環(huán)科院下向流輕質填料接觸氧化回用工程為例，該工程為小區(qū)回用，所采用的工藝流程如圖5所示。圖5小區(qū)回用下向流輕質填料接觸氧化流程運行條件：水力停留時間3.0小時，BOD負荷1.5kg/m3d,水力負荷8.0m3d。處理效果如表2所示。表2原水水質及出水水質參數(shù)進水（mg/L）出水（mg/L）去除率（）北京市中水水質標準（mg/L）COD387.037.090.450BOD192.07.296.310SS101.07.093.4103、建筑物內(nèi)的污水回用應選擇優(yōu)質雜排水（如洗浴水）作水源。洗浴污水大多產(chǎn)生于公共浴室、賓館等地，一般水量大而有機物含量低，是污水資源化的重要水源，經(jīng)適當處理后可回用于綠化、沖廁所等低質用水。建筑物內(nèi)備有雙給水及雙排水系統(tǒng)。用一體式膜-生物反應器處理洗浴污水膜-生物反應器是把生物處理與膜分離相結合的一種組合工藝（如圖6所示），它不僅能高效地進行固液分離，得到可以直接回用的穩(wěn)定出水，而且生物反應池內(nèi)高濃度的微生物量，可提高處理裝置的容積負荷，節(jié)省占地面積，且剩余污泥產(chǎn)生量少、操作管理方便。無論進水水質如何變化，均能得到優(yōu)質出水，符合建設部生活雜用水標準。圖6膜生物反應器工藝流程4、雜用水（洗車）采用的典型回用工藝如圖7所示。出水水質見表3。加藥補自來水洗車污水集水隔油沉淀混凝過濾清水圖7洗車污水回用工藝流程表3洗車污水處理前后水質BOD（mg/L）COD（mg/L）SS（mg/L）pH油脂（mg/L）色度（度）洗滌劑（mg/L）大腸菌（個/L）進水16.731138.03.4出水2657.60.5580.812三、污水回用技術發(fā)展預測1、集中處理與分散處理相結合當前，國內(nèi)外對城市污水的處理考慮較多的是排水管網(wǎng)終端的集中處理。就回用而言，因為輸水管道的投資比重很大，應考慮在污水處理廠附近就地回用。例如天津梅江居住區(qū)引紀莊子二級出水作水源經(jīng)深度處理后作小區(qū)雜用水；北京華能熱電廠引高碑店污水處理廠二級出水作水源經(jīng)深度處理作循環(huán)冷卻用水。在國內(nèi)也有一些地下水回灌、草地及農(nóng)田灌溉的例子。結合我國城市發(fā)展的特點，特別是一些大城市，城市水體及河渠布局又比較豐滿的地區(qū)，應考慮分散的小區(qū)污水處理與河渠水體修復相結合的布局。即區(qū)域污水處理河渠景觀及自凈（或輔以某些人工凈化手段）再利用。這樣可以省去大量二級處理水回流管道的鋪設，取得小區(qū)污水處理無害化、河渠水體功能及資源化的一體化綜合效能。2、常規(guī)污水處理工藝的強化、組合及高效、低能耗處理技術的應用污水處理和水資源回收相結合技術，必成為污水處理的主流。由于污水成分的復雜多樣致使其凈化處理往往需要不同的技術組合成一定的工藝流程。傳統(tǒng)的以活性污泥法為主體的污水處理流程包括了一級處理（格柵、沉砂、一沉）、反應池和二沉池的二級處理流程，以及龐大的污