徐州市建筑小區(qū)中水回用的研究

中國礦業(yè)大學碩士學位論文1緒論PAGE72PAGE711緒論Chapter1Introduction1.1淡水資源短缺現狀（ActualityofFreshwaterResourceShortages）地球上的水資源，廣義上是指“全部自然界任何形態(tài)的水、包括氣態(tài)水、液態(tài)水和固態(tài)水的全部量”;狹義上是指在一定經濟技術條件下較容易被人類利用的，可以逐年恢復的淡水資源。[1]廣義上的水資源據聯(lián)合國1977年統(tǒng)計約有13.86億km3,其中淡水資源僅有0.35億km3，僅占全球水總儲量的2.53%。在淡水資源中，深層地下水、極地及高山冰川、永久積雪和永凍層冰占淡水總儲量的97.01%，而與人類生產生活密切且較易開發(fā)利用的湖泊、河流、淺層地下水等淡水儲量僅為0.1億km3,只分別占地球水總儲量的0.0091%和淡水總量的2.99%。[2]據資料報道，世界上有國際河流與湖泊214條(個)，其流域面積約占全球陸地面積的47%，儲存水量約占世界淡水資源的一半。在非洲、南美洲和歐洲，國際河流流域面積占其大陸面積60%以上；在亞洲，約占65%的面積為國際河流流域。全世界有44個國家至少80%的土地面積位于國際河流流域，全球約有40%的人口生活在國際河流流域內。因此，淡水資源實質上是一種非常有限的國際性的自然資源。中國水資源總量約2.81萬億m3，居世界第六位，但人均水資源2300m3，僅相當世界人均占有量的1/4，公頃均水資源28500m3，相當于世界公頃占有量的4/5。總排名在世界第121位，是世界13個貧水國家之一。[3]我國北方黃河、淮河、海河三個流域人均水資源量僅為全國人均的1/5，到本世紀中，按16億人口計，我國人均水資源量將比現在降低1/4目前，全球范圍的水體污染己經到了比較嚴重的程度。據報道，全世界每年約有4000億m3的污水排入江河湖泊，污染了全球徑流總量的21.4%以上。美國180億km3的河流中有16.5萬km3受污染、1594.8萬公頃湖泊中有327.9萬公頃已受到污染；印度70%的地表水受到了污染；在中國進行監(jiān)測的78條河流中，有54我國傳統(tǒng)的社會經濟發(fā)展模式以“高投入、高消耗、高污染”為特點，導致環(huán)境質量整體惡化，其中水環(huán)境惡化更為堪憂。據1992～1999年的國家環(huán)境質量通報報道，全國江河水域普遍受到不同程度的污染，除部分內陸河流及大型水庫外，污染呈加重趨勢。1996年我國七大水系污染輕重排序依次為:長江、珠江、松花江、淮河、黃河、海河、大遼河。我國湖泊普遍受到氮、磷等營養(yǎng)物的污染，富營養(yǎng)化問題己成為我國湖泊的主要環(huán)境和生態(tài)問題之一。我國四大海區(qū)沿岸近海海域水質惡化日趨明顯，其中渤海、東海污染較重，南海較輕。重點河口、海灣、港口、大中城市附近海域污染較為嚴重。2003年中國水資源公報報道我國河流水質優(yōu)于III類的占58.7%，比上年減少3.7%;在所評價的24個湖泊中，優(yōu)于III類的為9個，4個受污染，11個受到嚴重污染。長江及其以南地區(qū)當前存在的主要問題是水體污染。由于城市發(fā)展加快，城市水設施的建設跟不上，而污水的排放控制不嚴，污水任意排放使部分城市周圍的地表水源和地下水源受到嚴重污染，水質惡化，原本符合水質標準可供利用的水資源大幅度減少。長江以北，部分地區(qū)(如海灤河)由于地下水過量開采，地下水位大幅度持續(xù)下降己形成了大面積下降漏斗、河道斷流、湖泊干涸，生態(tài)環(huán)境日趨惡化。20世紀90年代黃河進入了枯水期，中上游輸入水偏少，黃河下游斷流的頻次、歷時和河長不斷增加。1997年黃河出現了近50年來最枯水年份，中上游輸水比正常年份減少了約一半左右，造成黃河下游斷流13次，斷流河段最長達704km，在利津斷流歷時長達226天。黃河是中國的母親河，它的斷流已引起了國內外的關注。西北內陸地區(qū)土地資源豐富，進一步開發(fā)潛力大，但干旱地區(qū)綠洲生態(tài)農業(yè)的耗水量很大。除青海內陸河，新疆外流的國際河流額爾齊斯河和伊犁河水資源的開發(fā)利用程度較低外，其他河流開發(fā)利用程度均相當高，并且已引發(fā)了下游生態(tài)環(huán)境問題:天然綠洲及終端湖泊消亡和荒漠化的加劇。[5]缺水及污染問題如此嚴重，內陸干旱地區(qū)的生態(tài)環(huán)境十分脆弱，怎樣合理利用水資源并防治污染是當今極為迫切的任務。歷史上徐州市就是一個嚴重缺水的城市，而且屬于40個水源性缺水城市。徐州市不僅缺優(yōu)質水，也缺用于農灌、工業(yè)冷卻、景觀和城市雜用水等低水質要求的水源。徐州地區(qū)河流污染嚴重，更加重了本地區(qū)缺水的形勢。江蘇省從80年代就實行了江水北調工程，通過運河調入長江水，建立了地面水廠，緩解了生活用水緊張情況，初步控制了地下水水位連年迅速下降的嚴重局面?？看筮\河補水，農業(yè)用水和工業(yè)冷卻用水也得到一定程度的保證。但是，在干旱年份和農業(yè)集中用水高峰期，水的供需矛盾仍然十分突出,水資源短缺仍然是徐州市社會和經濟可持續(xù)發(fā)展最重要的瓶頸因素。根據有關部門資料，徐州市多年平均地表水資源總量為104×108m3/a，其中本地水資源47×108m3/a，過境水資源57×108m3/a，過境水資源主要是指沭河、沂河和大運河。除非長江補水，運河提供的過境水資源數量很少。因為非補水時期運河流向是從山東向江蘇流動，山東比江蘇缺水程度還要嚴重，不可能讓大量水資源流入徐州地區(qū)。沭河和沂河也來自山東，是過境水的主體，但由于年際水量波動太大，枯水季節(jié)和汛期水量相差懸殊，駱馬湖調蓄能力很?。?6因此，徐州地區(qū)地表水資源僅能利用本地部分，人均占有量557m3，畝均占有量503m3。和全國平均值2690m3/人,1760m3/畝比較，只有平均值的1/5和1/3。徐州地區(qū)地下水資源多年平均為25.85×108m3/a，占水資源總量的24.85%。地下水資源中，理論可開采量為16.7×108m3/a，占本地水資源量的35.5%。根據徐州城市總體規(guī)劃（1995-2010），選用1987年為典型年計算，一般年份（保證率50%）缺水6徐州水資源主要分布在各縣，城區(qū)缺水更為突出。主城區(qū)用水主要靠地下水和江水北調工程提供的長江水。徐州市區(qū)地下水資源量為0.8118×108m3/a，其中可采地下水資源0.7179×108m3/a，即每日大約可以供應20萬m3。自來水公司和市區(qū)內大型企事業(yè)單位自備水井總計開采水量（1993年數據）1.2619×108m3/a，超采0.5440×108m徐州地區(qū)屬于半潤濕半干旱地區(qū)，年降水量在800～850mm，而且年際和年內分布很不均勻，農業(yè)生產需要進行補充灌溉。據統(tǒng)計，徐州地區(qū)10年7旱，旱災發(fā)生頻率遠比水災發(fā)生頻率高。雖然江水北調工程為徐州市農業(yè)用水提供了豐富水源，而且省財政為農業(yè)用水進行大量補貼，但由于水稻等農作物用水比較集中，用水季節(jié)供水仍十分緊張。2005年，徐州市共通過運河各處翻水站調入長江水1.5×109m3隨著徐州市工業(yè)發(fā)展和城市化進程的加快，工業(yè)廢水和城市生活污水排放量逐年增加，農業(yè)面源污染也有加重的趨勢，區(qū)域內多數地表水體普遍受到污染或嚴重污染。據統(tǒng)計，2002年全市46個主要河段及支流達到其水域功能要求的只占34.8％。南水北調主要輸水水體中，京杭運河總體水質在Ⅳ類到Ⅴ類之間，局部河段劣于Ⅴ類，徐洪河總體水質在Ⅳ類左右，其上段房亭河劣于Ⅴ類，僅駱馬湖達到Ⅲ類。運河和徐洪河等南水北調主要輸水水體水質遠達不到其水域功能的要求。1.2國內外研究現狀及發(fā)展狀況(ActualityofStudyandDevelopmentsatHomeandBroad)1.2.1國外研究現狀及發(fā)展狀況(ActualityofStudyandDevelopmentsatBroad)伴隨著水的供需矛盾和水環(huán)境日趨惡化等現象的出現，世界上不少城市把污水處理回用作為開發(fā)新水源的途徑之一，有人稱其為“污水資源化”或“第二水源”。污水凈化后的主要用途:一、作為城市自來水的補充水源；二、作為工業(yè)用水和城市雜用水；三、灌溉用水；四、人工回灌的水源。美國利用回收水始于1926年，到1971年己有358家工廠利用處理后的城市污水，回收量為5.1億m3。80年代開始有近30家工廠連續(xù)使用處理后的城市污水，年用量約3億m3。美國加州的奧蘭治從1980年起將回收水作為人工回灌的水源，每天回灌1.9億m3的二級處理水。得克薩斯州埃爾帕索的弗雷得赫維回收站，1986年把600多萬m3達到飲用水標準的回收水引入地下水庫，平均每天處理3.8萬m3。美國加利福尼亞州每年利用凈化污水2.7億m3，相當100萬人口一年的用水量，凈化污水主要用于灌溉、澆灌公園花木。[6]以色列是東地中海國家，國土約2萬km2。全國平均降雨量350mm，大多數地區(qū)每年有8個月需進行農業(yè)灌溉，在較干旱的地區(qū)，甚至在冬季也需要進行灌溉。自1948年以色列建國以來，水資源的開發(fā)和消耗迅速增長，目前所利用的水量已超過水資源容量的95%，年用水量達20億m3。實際上以色列已無常規(guī)的淡水資源可供開發(fā)，水的需求只能采取增加人工降雨、廢水回用、處理含鹽水及海水淡化等措施予以解決。在總量2.9億m3的廢水中已有2億m3得以處理回用于非食用作物的灌溉(85%用于棉花灌溉)。1980年，廢污水再利用的水量占全國需水量的4%,2000年能滿足全國總需水量的16%。到21世紀，達恩區(qū)污水再用工程完成后，城市污水的重復利用率將提高到80%日本是應用中水技術極為普遍的國家。據資料介紹，1993年日本全國有1963處雜用水利用設施，日利用水量27.7萬m3。中水道技術的適用范圍主要是:有一定規(guī)模的賓館、飯店、機關、學?；蜃≌^(qū)。其作用是將以上場合的生活污水處理后回用于市政和生活雜用。按照中水道系統(tǒng)的水源與服務范圍的差異，日本中水道系統(tǒng)有三種形式:[7]①建筑物自身處理回用日本東京都規(guī)定，凡大型建筑物(5000m2以上)(包括賓館、飯店、機關、學校等②集中的樓群小區(qū)處理回用在集中住宅區(qū)內或建筑樓群內，集中建設中水道系統(tǒng)，向居民和單位供水。③城市區(qū)域性處理回用把城市部分地區(qū)的污水集中處理后，送到中水道系統(tǒng)，供工業(yè)區(qū)或住宅用做非飲用水。東京和福岡兩市建設的中水道系統(tǒng)，可使生活廢水回收率達到20%以上。巴西圣保羅市在利用城市中水灌溉公園、花園，沖刷衛(wèi)生間，沖洗道路、汽車，以及凈化空氣和美化環(huán)境等方面進行了大量研究和實踐。表1-1為其他國家再生水利用情況。表1-1部分國家再生水利用實例Table1-1ApallingExampleofEpigeneticWaterinManyCountries國家城市再生水利用規(guī)模（×104m回用對象俄羅斯莫斯科55.5工業(yè)波蘭費羅茨瓦夫17灌溉、地下水回灌墨西哥聯(lián)邦區(qū)15.5澆灌花園沙特阿拉伯利雅得12石油提煉、灌溉印度孟買0.015～0.025商業(yè)大樓雜用水南非約翰內斯堡5電廠冷卻水納m比亞溫得和克0.045飲用水在污水處理用做飲用水的研究與實踐方面，許多國家做了大量的工作。二十世紀60和70年代，美國進行了一個大規(guī)模的研究計劃—先進廢水處理計劃，來研究開發(fā)把廢水轉化成飲用水的新方法。在南非和英國也有類似的小規(guī)模的研究。典型的工程事例如:①南非1968年在溫得霍克市建成的一座日處理量4536m3的城市污水再生水廠，處理后的出水水質達到了世界衛(wèi)生組織公布的生活飲用水標準，出水作為該市自來水管網的補充水源;②美國科羅拉多州的丹佛市于1985年建成的飲用水直接回用示范工程，它把不含氯化物的二級出水直接轉化為飲用水。[8]二級出水→石灰澄清→碳酸化→過濾→紫外線消毒→活性炭→反滲透→空氣清洗→臭氧處理→氯化氨消毒美國丹佛市飲用水直接回用示范工程供水、出水與當地飲用水的比較見表1－2表1－2美國丹佛市飲用水直接回用示范工程供水、出水與當地飲用水Table1-2DemonstrationProjectofReclamedDrinkingWaterinDenver項目供水出水飲用水色度27﹤1﹤1PH值6.805.7～7.07.7亞甲藍活性物質（mg/l）0.09﹤0.10.011.2.2國內研究現狀及發(fā)展狀況(ActualityofStudyandDevelopmentsatHome)我國也是缺水國家之一，全國近80%的城市存在著不同程度的缺水問題，缺水總量達1200億m3/a，我國有50%面積屬于干旱或半干旱地區(qū)，即便雨量充沛的一些沿海城市如大連、天津、青島等城市，淡水資源也感緊張。我國水資源短缺的嚴峻形勢，已經引起國家領導人和各級政府的重視，也迫使人們不得不把水資源開發(fā)的重點轉向污水處理回用，并且對這個問題的認識也由被動轉為主動。幾年來，國家有關部門相繼對城市污水處理回用工作提出要求如:1996年2月建設部發(fā)布了《城市中水設施管理暫行辦法》，對中水設施的建設與管理提出了明確要求；1992年中國工程建設標準化協(xié)會頒布了《中水設施規(guī)范》，1996年12月，建設部、經貿委、國家計委印發(fā)的《節(jié)水型城市目標導則》，提出城市污水處理回用率≥60%的目標要求。[9]北京市人民政府(1987)60號文批轉了“北京市中水設施建設管理試行辦法”，其中規(guī)定:新建的面積2萬m2以上的旅館、飯店、公寓等，新建的面積3萬m2以上的機關、科研單位、大專院校、大型文化體育建筑，按規(guī)定應配套建設中水設施的住宅小區(qū)、集中建設區(qū)等都應配套建設中水設施；現有建筑屬前兩項的可根據條件逐步配建中水設施。[10]北京新世紀飯店是一個有著700多套客房的五星級飯店。它在建設時按照中水設施建設的規(guī)定建了一座日處理能力300m3的小型中水處理設施，每間客房排放的洗浴廢水都被匯集到處理設施。經過微生物氧化、過濾、殺菌、消毒等一系列技術處理后，再通過中水供水干管輸送到大樓頂部的中水水箱，然后通過中水配水管網輸送到各個客房的衛(wèi)生間及非飲用水處。除了沖廁所外，飯店還把中水用于洗車和中央空調冷卻循環(huán)水。這套中水設施一年可為飯店節(jié)約自來水近10萬m地處房山區(qū)的北方溫泉會議中心，以前因周圍沒有市政管網，污水隨處流。當地群眾因環(huán)境被污染意見很大。借中心改造的機遇，北方溫泉會議中心建造了污水處理設施。中心所有污水經化糞池、隔油池收集于容量為180m3的調節(jié)池中，采用接觸氧及活性炭吸附降解的工藝，使處理后的水質達C級景觀用水標準，自流至荷花塘和人工湖，再從人工湖抽取噴灌草坪。污水處理工程總投資約60萬元，日處理能力為150噸。工程投入使用后，不僅達到了中心污水零排放，結束了對周圍環(huán)境的污染，而且解決了總容量為1.1萬m3的荷花塘、人工湖的水源，總面積達6萬m3綠化溉用水，每年節(jié)水7.17萬m3。北方交通大學、北京航空航天大學等院校也都建成了利用洗浴水的中水回用設施，將經過處理后的中水用于沖洗廁所、校園綠化、操場降塵等。每個院校每年按一般水平測算，至少可節(jié)水2萬～3萬噸。目前北京市已建成北京市首都機場、萬泉公寓、勁松賓館、方莊小區(qū)、中國國際貿易中心、清華浴池等幾十項中水工程，總設計能力約3000m3/d。大連、天津、青島、太原、深圳等城市也相繼建成了不同規(guī)模的中水工程。深圳市人民政府對中水設施也有具體規(guī)定，與北京市規(guī)定的區(qū)別在于與日用水量聯(lián)系起來，規(guī)定日用水量超過250m3市設置中水條件之一，需建設中水設施的機關科研單位等建筑面積擴大到4萬m2以上。從國內外污水回用的發(fā)展狀況來看，中水回用現已受到比較普遍的重視，許多缺水地區(qū)已經建立了一批技術可靠、管理科學、運行穩(wěn)定的回用工程。在中水回用方面，國內外對下列問題給予高度關注。（1）制定合理的、完善的回用水水質標準對于污水回用，仍存在一些對人體健康和環(huán)境的不確定因素。由于對污水回用還沒有全面的科學依據，各國制定的回用水水質標準有較大差異。因此深入研究，結合不同中水回用的需要，制定合理的、完善的回用水水質標準，將大大推動污水回用的發(fā)展。（2）從國家到地方應出臺一系列有關中水回用的強制性的國家法律和地方性法規(guī)，從法律制度上有效促進建筑小區(qū)中水回用的實施。（3）發(fā)展高效價廉的污水回用處理技術完善的污水回用處理技術是促進污水回用進一步發(fā)展的保證，目前，常用的污水回用處理方法有[13]:①固液分離:絮凝、沉淀和過濾;②生物處理:好氧生物處理、氧化塘和消毒;③深度處理:活性炭、空氣吹脫、離子交換、石灰處理、膜工藝和反滲透。為了保證污水回用安全可靠，下列問題需重點研究:[14]①再生水中微生物、化學污染物和有機污染物特性的評估；②再生水中微量污染物的健康危險評估；③評估微生物特性的檢測技術；④研究如何提高污水中顆粒物質的去除率以提高消毒效率；⑤污水回用處理工藝的優(yōu)化；⑥膜工藝的研究與應用；⑦土壤—蓄水層處理系統(tǒng)的可持續(xù)利用特性的評估；⑧再生水貯存系統(tǒng)對水質的影響。1.2.3國內建筑中水研究現狀及發(fā)展狀況(ActualityofStudyandDevelopmentsofReclaimedWaterinResidentialAreasatHome)（1）技術引進消化和研究實驗階段1984年在北京京西賓館召開了了國土木工程學會第二次室內給水排水技術交流會,當時是處于日本中水技術的學習，工程技術設備引進、消化和工程應用試點研究階段。主要技術特點是傳統(tǒng)的生物處理技術和絮凝、沉淀、過濾的深度處理技術的應用（2）水工程設施建設實施階段1987年3月在西安召開了中國土木工程學會建筑給水排水委員會成立大會暨技術交流會。隨著中水技術進入工程實踐的需要，會議決定編制《中水道設計導則》。國工程建設標準化協(xié)會建筑給水排水委員會也開始編制CECS標準《建筑中水設計規(guī)范》。北京市1987年京政發(fā)60號文件頒發(fā)了《中水設施建設管理試行辦法》，這是我國第一個地方性有關中水的法規(guī)。相繼深圳、大連等城市也頒發(fā)了《中水設施建設管理試行辦法》，中水設施建設開始進入依法實施的階段。1991年8月31日，中國工程建設標準化委員會頒發(fā)了《建筑中水設計規(guī)范》，適時滿足了工程建設的需要。但中水設施的建設在全國很不平衡，更多的地方還足因缺水的情沉不同對缺水和水污染的形勢及污廢水資源化的重要性認識不足，實施不力。這個階段技術發(fā)展的主要特點是各種處理工藝和處理方法都在實際工程應用中得到檢驗，如絮凝雙濾、砂濾、活性炭濾、生物轉盤法、臭氧化法以及膜濾等。（3）全而推行的新階段1999年建設部標準定額司進行《建筑中水設計規(guī)范》修編的準備工作，于2001年4月19日在北京由建設部標準定額司、城建司主持召開國標《建筑中水設計規(guī)范》、《污水回用設計規(guī)范》兩個規(guī)范編制工作會議。2001年12月28日《建筑中水設計規(guī)范》通過建設部組織的聯(lián)合審查，準備上報發(fā)布。國標《建筑中水設計規(guī)范》的制定和發(fā)布，標志著我國中水設施建設進入全而推進的新階段，體現在以下3個方而。①面臨發(fā)展的新形勢。2000年9月25口，國務院在北京召開了全國城市供水節(jié)水與水污染防治工作會議，溫家寶作了重要講話，指出城市供水、缺水，水污染已經面臨十分嚴峻的形勢，已經到了非解決不可的地步。國發(fā)[2000]36文發(fā)出了“關于加強城市供水節(jié)水和水污染防治工作的通知”。2000年底建設部貫徹中央有關指示，加緊做好南水北調工程的配套工作，大力開展中水和污廢水的資源化工作，加強制定有關規(guī)范，決定將原CECS《建筑中水設計規(guī)范》、《污水處理利用設計規(guī)范》提升為國家標準，進行全而修編。關于再生水利用方而的兩個規(guī)范、一個規(guī)程、一頂研究、幾頂水質標準也同時進行編制、修編、研究。這此規(guī)范、規(guī)程、標準的出臺，加大了污廢水資源化的力度，回用設施的建設也出現新的局面。②回用設施建設得到了大力加強。城市的水污染防治和水的再生利用隨著生態(tài)環(huán)境的建設將得到很好的結合，城市的污水處理利用力度加大，城市再生水的建設與建筑和社區(qū)環(huán)境建設相結合得到了加強，居住小區(qū)水的再生利用進一步展開，利用的方式和系統(tǒng)形式也多種多樣。③回用技術發(fā)展登上了個新的臺階。2001年北京市城市節(jié)約用水辦公室組織編寫了《中水工程應用實例選編和評析》，對工程實踐進行了全而總結，為我國中水技術的發(fā)展起到了承前啟后的作用。國標《建筑中水設計規(guī)范》推出的多種處理工藝和利用方式，如膜分離（MFUFNFOF)技術、膜生物反應器、曝氣生物濾池、生物活性炭、土壤生物系統(tǒng)、土壤毛吸處理利用系統(tǒng)（人工土地系統(tǒng))等多種新的處理、利用方式，在國內外都有成功的應用。[15]

1.3課題研究的意義(PurportofSubjectStudy)1.3.1徐州城市發(fā)展對水資源需求預測(ForecastonDemandofWaterResourceswithDevelopmentofXuzhouCity根據2003年8月制定的《徐州市總體規(guī)劃綱要》，徐州市要建設成為江蘇省三大都市圈之一。徐州市作為徐州都市圈的首位城市，要發(fā)揮以下八個方面作用：全國重要交通樞紐、國家級歷史文化名城和區(qū)域性旅游服務中心、區(qū)域加工制造業(yè)中心、區(qū)域商貿中心、區(qū)域物流中心、區(qū)域信息中心、區(qū)域公共服務中心、和全市的行政管理中心。徐州都市圈的發(fā)展是城市化必然結果。城市化不僅包括人口的增加，也包括人們生活方式的相應變化。《徐州市總體規(guī)劃綱要》預計，2020年徐州市平均日綜合人均用水指標將上升到380L/人,d，最高日用水量為420L/人,d[16]。徐州主城區(qū)和市區(qū)用水量見表1-3：表1-3徐州市主城區(qū)各片區(qū)用水量預測(×10m8/a)Table1-3WaterConsumptionPredictionofEveryRegioninMainCityZoneofXuzhou城區(qū)舊城區(qū)城南新區(qū)銅山新區(qū)金山橋壩山片區(qū)九里山城東新區(qū)主城區(qū)計20021.782320050.76140.31190.11930.16510.27520.06420.33022.027320100.87910.36010.13770.19060.31780.07420.38132.330220201.15120.47160.18030.24970.41610.09710.49933.0514根據上述預測，徐州市主城區(qū)隨著城市人口增加和生活水平提高，生活日用水量從2002年的4.88×105m3,增加到2005年5.54×105m3，2010年6.38×105m3，2020年8.36×105m3?？紤]工業(yè)結構調整等因素，《徐州市總體規(guī)劃綱要》估計2020年工業(yè)用水和自備井取水日用水量為2.07《徐州市總體規(guī)劃綱要》確定，2010年城市水源以開發(fā)利用地下水為主，日開采4.1×105m3，占主城區(qū)供水量的67%。地表水為輔助水源，以微山湖為主要地表水源，開發(fā)量占主城區(qū)供水量的33%，總計2.0城市發(fā)展和城市人口的增加，不僅增加了城鎮(zhèn)生活用水量，而且隨著工業(yè)發(fā)展、工業(yè)結構調整帶來的節(jié)水效果將逐漸消失，工業(yè)用水量也將緩慢增加。特別是人口增加和城市化發(fā)展，增加了對蔬菜、肉類和魚類等農產品的需求，園地農業(yè)、設施農業(yè)和人工養(yǎng)殖農業(yè)比重將大幅度增加，農業(yè)需水量也將逐年增加[17]。這部分用水量的增加在《徐州市總體規(guī)劃綱要》中沒有進行預測。1.3.2南水北調（東線）工程對徐州市供水的影響(InfluenceofSouth-northWaterTransferring(Eastern)ProjectonWaterSupplyofXuzhou)通過南水北調東線工程，可以滿足城市發(fā)展中對居民和工業(yè)用水的需求，但受南水北調供水成本的限制，一般農業(yè)和一般公共用水的水源不僅沒有增加，反而更加緊張。因為經濟承受能力很小的農業(yè)、市政、以及一些工業(yè)企業(yè)，將面臨有好水用不起，能滿足水質要求的劣質水源又大幅度減少，水量不能滿足需求的不利局面。擴大用水量后，城市污水處理廠的尾水也大量增加，在有限環(huán)境容量約束下，尾水的出路更為困難。徐州地區(qū)具有特殊的水文條件，大部分區(qū)域排水最終進入貫穿全境的大運河及其相關湖泊，而這些水體作為南水北調輸水線路和調蓄水體，大量的污水達不到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）的一級排放標準，尾水尋找出路成為一個難題。另一方面，徐州城鎮(zhèn)地區(qū)多數水體處于閘控狀態(tài)，自凈能力很弱，加上水污染治理工程的滯后，使得不少水體污染比較嚴重而又缺乏補充水源，無法發(fā)揮城鎮(zhèn)景觀河流（湖泊）的作用。而徐州特大城市圈的定位和重要火電基地的現實，對水資源（包括非優(yōu)質水資源）的需求有很大的增加，發(fā)展城市中水回用可以幫助解決這些區(qū)域經濟和城市建設面臨的難題[18]。大量事業(yè)單位、大型居民小區(qū)污水處理站處理后的尾水（分散中水）根據不同用戶對水質要求進一步處理后加以利用，可以為徐州經濟發(fā)展提供穩(wěn)定的非優(yōu)質水源，大大提升徐州市節(jié)水水平，不僅扭轉目前地下水超量開采現狀，而且可以減小對過境水體的依賴，緩解徐州水資源供需矛盾[19]。中水利用又能夠通過替代自來水和優(yōu)質長江水用量從而減少城市排水量，減少徐州市尋找尾水排海的壓力。通過中水回用建立的污水處理廠（站）和利用質量保證體系和社會監(jiān)督體系（政府和公眾）保證污水處理廠（站）污水處理水平和可靠達標水平的提高，有效控制水污染，大幅度減少污水排放帶來的生態(tài)風險和健康風險。這是一個能獲取三贏（節(jié)水、尾水出路、水污染控制）的產業(yè)，符合國家制定的城市污水處理規(guī)劃和污染防治技術政策，也符合中央在啟動南水北調東線工程時提出的“先節(jié)水、后用水、先治污、后通水”的政策性要求[20]。徐州市發(fā)展中水利用事業(yè)，不僅有可觀的經濟效益，也符合循環(huán)經濟理念，能夠為徐州市社會和經濟可持續(xù)發(fā)展做出很大貢獻。同時，中水利用不僅是一個重大的節(jié)水措施或劣質水資源化的措施，它還是徐州城市河道（中水的重要用戶之一，用作景觀用水）水質達標、水環(huán)境綜合整治、城市生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展能力建設的一個重要方面，是南水北調東線工程清水走廊安全保障的重要措施。因為只有把徐州市大量的生活污水在當地得到消耗性利用，在利用過程中水質得到進一步凈化，才能夠保證大運河、洪澤湖和南四湖、駱馬湖等南水北調工程設計輸水線路和蓄水水體不受徐州地區(qū)污水的影響。和導污工程比較，是一個積極的、具有戰(zhàn)略性的措施[21]。1.3.3徐州市實施中水回用工程的必要性(NecessityofActualizingRecyclingofReclaimedWaterinXuzhou)隨著經濟的迅速發(fā)展，城市規(guī)模不斷向周圍擴展。在眾多城市的邊緣地區(qū)以及旅游景區(qū)出現了新的建筑小區(qū)，有賓館、住宅、學校、休閑娛樂設施、醫(yī)院等。由于這些小區(qū)沒有市政管網，有的雖然在市政管網規(guī)劃范圍內，但因市政污水處理設施的建設滯后于城市的發(fā)展，在短期內還無法建設完整的市政系統(tǒng)。有的小區(qū)遠離城市，今后也不可能排入市政污水處理廠。小區(qū)的污水都就近排入地面水體，污染了周圍環(huán)境，特別是有些旅游景點，地面水體水質惡化，與周圍環(huán)境極不協(xié)調，人民群眾要求治理的呼聲越來越高。與此同時，各地環(huán)保部門加大了對小區(qū)污水污染治理的力度，一般要求進行二級處理，多數要求達到國家《污水綜合排放標準》中的一級標準。小區(qū)污水治理存在著較大的市場。徐州地區(qū)作為全國水資源缺乏的城市之一，由于城市地下水的過量開采，加上日益嚴重的工業(yè)污染和天氣干旱，使得這個城市的淡水資源越來越少，一些大企業(yè)因缺水而開工不足，有些年份甚至市民用水也實行計劃供應，進入中國40個嚴重缺水城市之列。最近幾年，隨著徐州市城市規(guī)模的擴大，房地產開發(fā)投資的熱潮，各種大型規(guī)模（建筑面積超過10萬m2）的居民小區(qū)、新擴院校等建筑小區(qū)如雨后春筍般地出現在徐州城郊的各個地方，如永嘉太陽花園、華美疊翠園、綠地世紀城、華廈小康城、濱湖花園、蘇商·御景灣、如意家園·如意廣場、銅山漢王2005-3地塊等等，大約有30多家。尤其對于云龍湖西岸杏山子新建的開元四季新城居民小區(qū)、礦大南湖校區(qū)等，所處位置非常特殊，位于云龍湖風景保護區(qū)，而此處又不在城市污水管網的覆蓋范圍之內，離城市污水處理廠的距離很遠。云龍湖屬于風景保護區(qū)，嚴禁各種工業(yè)、生活污水排入，而環(huán)湖截污管網初建時主要考慮的是沿湖周圍的飯店，設計容量達不到這么大量的生活污水的排放要求，而作為此處的污水也無法進入城市污水管網，因此這種類型的大型居民小區(qū)的中水回用更是勢在必行。最近幾年主要大型建筑小區(qū)開發(fā)情況見圖1－12004年－2006年主要大型建筑小區(qū)開發(fā)示意圖。以其中的如意家園·如意廣場為例，統(tǒng)計一下新開發(fā)建設的該小區(qū)新增加的自來水用水量和排水量。如意家園、如意廣場項目總投資為42313萬元，總占地面積約18.7公頃，總用地面積169832m2，總建筑面積315900m2，其中：商辦建筑面積170700m2，住宅建筑面積145200m2。如意家園、如意廣場項目場地分A區(qū)、B區(qū)，A地塊（如意廣場）為商辦綜合樓；B地塊（如意家園）為居民住宅、公共配套設施和休閑景觀等小區(qū)居民人數約6160人，城市居民生活用水量按《城市居民生活用水標準》（GB/T50331-2002）核定，生活用水量180L/人·d計，則小區(qū)內居民用水量為1109t/d、40.48萬t/a。集中商業(yè)及公建用水定額為8.0L/m2·d，用水量為1854t/d、67.67萬t/a。居民生活和集中商辦及公建用水總量為2963t/d、108.15萬t/a，采用城市自來水。根據《建筑小區(qū)中水工程》，居民區(qū)綠化及草地用水量標準為（1.50～2.00）L/(m2·次)，水泥或瀝青路面道路灑水用水量標準為（0.20～0.50）L/(m2·次)，一般情況下，澆灑用水量不超過總用水量的5％。以5％計算，建設項目澆灑道路和綠化用水量約148t/d、5.40萬t/a，采用城市自來水。沖洗汽車（小型汽車）用水量標準為（250～400）L/(輛·次)，每日汽車沖洗次數按30％計算，則沖洗汽車用水量為68t/d，2.48萬t/a，采用城市自來水。綜上所述，建設項目總用水量為3179t/d、116.03萬t/a。根據《建筑中水設計規(guī)范》（GB50336-2002），建筑物排水量可按總用水量的85%計，本項目生活污水排放總量2576t/d、94.02目前徐州市區(qū)已經建成并運行的污水處理廠有3個，即奎河污水處理廠、荊馬河污水處理廠、三八河污水處理廠?？游鬯幚韽S設計處理能力16.5萬t/d，目前已達到日處理量15萬噸的水平，基本滿負荷運轉；徐州市三八河污水處理廠位于三八河下游的喬家湖村北的三八河北岸，一期工程規(guī)模3萬t/d，目前已接納污水量為2.8萬t/d，二期工程還未動工；荊馬河污水處理廠日處理能力10萬噸，徐州市北部地區(qū)工廠企業(yè)比較多，工業(yè)排污水量較大，也基本滿負荷運轉。三個污水處理廠也基本達到了它的設計處理能力，對這幾個污水處理廠按照目前的規(guī)模已經幾乎沒有能力處理這么大量生活污水了。實際上，徐州市的幾個污水處理廠由于經費不足無法正常開工運轉，長期處于半開半停或閑置狀態(tài)。附徐州市市區(qū)污水處理廠位置圖1－2。現在新建的大型建筑小區(qū)基本都在市郊，離中心城區(qū)較遠，很多不在城市污水管網的覆蓋范圍內，離城市污水處理廠也比較遠，這么大量的生活污水的出路何在?1.3.4推行中水回用的不利條件(AdverseConditionofPushingRecyclingofReclaimedWater)徐州地區(qū)實行污水資源化，推廣應用中水也有一些不利條件：（1）經濟相對落后，水污染方面歷史欠賬較多，缺乏水污染綜合整治方面的資金；（2）長期使用“福利”水，企業(yè)、市民和農民的節(jié)水意識不強，對中水回用有一定顧慮[22]；（3）缺乏地方性配套政策促進中水利用和扶持中水產業(yè)，沒有鼓勵中水利用的機制和引導型經濟政策，缺乏水資源定量管理和收費能力；（4）中水市場需要培育，承擔中水項目設計和施工、運行管理的地方企業(yè)需要扶持，有關人才需要培養(yǎng)；（5）景觀河流和養(yǎng)魚水庫等敏感水體聯(lián)系密切，中水景觀利用存在一定風險。1.4研究目的(PurposeofResearch)中水回用是水資源有效利用的一種形式和途徑，也是社會發(fā)展的產物。以居民小區(qū)為例，隨著人民生活水平的改善，用水量逐年上升，中水回用是將居民生活污水經過處理后回用于居民家中作雜用水或生活用水，既減少了居民小區(qū)的排水量，又可以低于自來水水費的價格為居民提供水源，從而降低水費支出，其社會效益、環(huán)境效益是不言而喻的。中水回用是對居民小區(qū)用水及排水進行根本性的變革，改變了原有的居民用水方式，能全方位節(jié)約用水。據測算，如果普遍采用中水設施，徐州市最多可節(jié)約50%的生活用水，這樣能夠節(jié)約大量的新鮮用水量，可有效提高水資源的利用效率，保障水資源的良性循環(huán)，緩解徐州地區(qū)的缺水問題，都是非常有效的。但是徐州市沒有強制性的中水回用的管理辦法，居民小區(qū)的中水回用在徐州基本上還沒有普遍實施。到目前為止，徐州市已建的和規(guī)劃在建的大型居民小區(qū)只有兩三家建成并投入使用的中水回用設施。大型建筑小區(qū)人口密集，新鮮用水量和污水排放量都特別大，對水資源的需求和浪費也比較嚴重，在全國的中水回用的大形勢下，徐州的中水回用勢在必行，必須立即提到日程上來。同時，在中水回用技術上，我們應該積極探索尋求出一條適合徐州地方狀況的工藝先進、結構緊湊、運行費用低、管理維護方便、處理效果好的中水回用的污水處理方案，同時在政策法規(guī)上，徐州地區(qū)應該及時出臺相應的中水回用的強制性的地方性法規(guī)。本文通過對徐州市華廈小康城商住小區(qū)和礦大南湖新校區(qū)的中水處理系統(tǒng)進行技術研究，探討建筑小區(qū)可被處理回用的污水處理方法及中水回用技術，以供徐州市日后的中水工程設計和運營提供參考，具有實際應用價值。1.5研究的主要內容(MainContent)本文采用實證分析與理論研究相結合、國內資料與國外信息相結合、定量分析與定性分析相結合的研究方法。在對徐州市水資源現狀分析的基礎上，分析中水回用的技術及常用處理方法的利弊，通過對國內中水回用工程和技術的介紹和對比，結合我市的具體情況，確定我市建筑小區(qū)中水回用方案和回用路線、工藝。具體思路是：首先確定采用分散式的污水回用方式，即小區(qū)自建中水處理設施并回用于該小區(qū)；其次研究中水回用水源的選用、中水處理工藝的采選（探討幾種中水處理工藝），重點介紹周期循環(huán)活性污泥法（CASS工藝）、中水供水安全、消毒工序等。同時結合徐州華廈集團有限公司華廈小康城商住小區(qū)和礦大南湖新校區(qū)中水回用工程進行居民小區(qū)中水回用實例具體分析，針對建筑小區(qū)的污水排放情況、中水回用情況、水量平衡、中水工程的經濟效益分析等進行研究，確定一條適合徐州地區(qū)的居民小區(qū)有效的中水回用之路。最后以參照濟南市的中水回用現狀，探討徐州市全面實施中水回用經濟效益分析和相關中水回用政策法規(guī)的制定研討。2中水回用方式的選用及安全防護措施2中水回用方式的選用及安全防護措施Chapter2ChoiceofWaterSupplyMethodandSafeProtectionMeasureofRecyclingofReclaimedWater2.1中水回用方式的選用(ChoiceofSupplyMethodofReclaimedWater)污水回用有集中式再生回用與分散式再生回用兩種方式，集中式是指沿著水體的上下游城市均設置各自的給水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)，建設深度處理的城市污水處理廠，經處理后的出水水質必須達到國家規(guī)定的排水標準才允許排入水體。下游城鎮(zhèn)取水后再經過凈化處理達到一定水質標準后，供生產、生活或消防使用；分散式是指在距離污水處理廠較遠的居住區(qū)，建立獨立的小型污水回用處理廠，把污水的一部分經凈化處理后就地供給附近的用戶使用。建筑中水回用屬于分散式污水再生回用系統(tǒng)，其集流的污水水質有優(yōu)質排水(不含糞便和廚房污水)、雜排水(除糞便污水以外的生活污水)和生活污水（包括糞便污水）3種，經再生處理后的水質應達到生活雜用水水質，供生活洗滌、沖洗便器、綠化和澆灌道路等方面使用。與集中回用相比，分散回用可以節(jié)約輸送管線費用，但增加了污水處理設施和回用設施的投入，因此選擇集中還是分散的回用方式，主要取決于兩種回用方式的成本和效益的比較。我國大部分地區(qū)收取污水處理費0.2～0.6元/m3二級污水處理廠污水處理費應需0.6～0.8元/m3，加上管網需0.8～1.2元/m3多污水廠不能按設計能力運行，每噸水處理成本還要增加。收費遠低于處理成本，污水處理越多就虧得越多。另外，中水回用難、使用率低，污水廠很難以中水利用取得經費的補充。我市城市污水管網建設嚴重滯后于城市發(fā)展，據調查，15年以上的排污管道有20～60%遭到不同程度的破壞，近18%無法正常使用。在很多地區(qū)，污水管道不匯集到一起，而是就近引入江河。這使得污水的收集十分困難，有的地方污水收集率達不到20%。污水管不納污、污水處理設施“曬太陽”，在全國并不少見。很多城市熱衷于建大型污水處理廠，一些地方領導把它作為政績工程，規(guī)模越大政績越大。實際上，污水廠規(guī)模大，管理難度也大，運行成本也高，更重要的是資金需求大，建設周期長，收效慢,而且規(guī)模大，污水收集區(qū)也大，集污管道長，甚至要多級提升。如果中水回用，還要長距離的中水管道，投資和工期都相應增加。另外，規(guī)模大，環(huán)境風險也大，一旦出現故障，容易造成較大排污事故，造成較大環(huán)境危害。另外污水廠設計進水污染負荷偏高也很普遍，增加了投資，浪費了處理能力，甚至影響處理設施的正常運行，提高處理成本。城市污水集中處理模式越來越多的受到質疑，“就地收集、就地處理、就地回用”的分散處理模式逐漸興起，一些試驗顯示了很好的效果。福建、廣東、浙江等地建成了諸如生活小區(qū)、集貿市場、洗車場等比較專項的污水處理站。一些地方嘗試了污水生態(tài)處理。廈門鼓浪嶼一個利用4000多m2綠地的生態(tài)土壤深度污水處理工程已經建成，日處理污水500噸。沈陽滿堂河生態(tài)污水處理廠采用浮動生物床預處理水平潛流式人工濕地輔之以二級處理技術的組合工藝，占地6000多m2，日處理污水２～３萬噸，在污水低成本有效處理的同時，形成了獨特的人工濕地景觀，使污水處理與生態(tài)景觀形成了有機的結合。徐州市新建的大型建筑小區(qū)綠化面積比較大，許多都布設了人為水景，結合這個實際情況，宜采取污水分散處理模式。小區(qū)生活污水通過化糞池處理后，經收集匯入小區(qū)中水處理站處理后回用，處理回用的中水除了沖廁和洗車外，還可以用于大量的綠化澆灑和水景補充水用，對小區(qū)污水就地處理，就地利用，形成小區(qū)水景景觀與污水處理一體化系統(tǒng)。該系統(tǒng)應與小區(qū)統(tǒng)一規(guī)劃同步建設。系統(tǒng)的運行管理納入小區(qū)物業(yè)管理，運行費用由小區(qū)業(yè)主的污水處理費或物業(yè)管理費承擔。分散式中水回用系統(tǒng)以園林的形式建污水處理廠，以污水處理的技術建園林，高效利用資源，節(jié)省建設投資，降低處理成本，減少管理費用，綜合效益顯著。其主要優(yōu)點：1、便于管理。系統(tǒng)沒有難管理的技術設備，可以與其他物業(yè)一起納入小區(qū)物業(yè)管理。污水處理費用以小區(qū)業(yè)主的污水處理費或物業(yè)管理費的形式承擔，更能體現“誰污染誰治理”的原則，同時業(yè)主直接了解和監(jiān)督污水處理費的使用，有利于保障污水的正常處理。2、工程量少。系統(tǒng)就近收集污水，不需長距離集污水管。污水處理過程中有大部分污水經處理后充分回用，從小區(qū)排出的污水量大大減少。進入小區(qū)排水溝的污水水質已接近地表水水質標準，排水溝兼作氧化溝，應當雨污合流，有利于有氧條件下的自凈化。因此城市排水管網和小區(qū)排水管道都大大減少，建設投資也隨之減少。未進行污水集中管網改造的城市則不需改造；原來以河溝排污的區(qū)域更可將排污河恢復為景觀河。3、處理效率高。小區(qū)污水來源穩(wěn)定，主要為居民住宅、賓館飯店及類似的生活污水中的雜排水，其他來源如洗車場的廢水應經過必要的預處理后匯集到小區(qū)集水池。因而水質穩(wěn)定、水量較小、小型的體系有利于針對污水具體情況進行控制管理，靈活選擇設計適當的處理工藝，確保污水的處理率和處理質量，達到事半功倍的效果；中水處理所占的場地小，其位置選擇方便、靈活。進入園林小湖的水質已基本達到非接觸景觀用水水質標準，可作景觀用水，同時在景觀湖設置噴泉設施，兼作曝氣深化處理。4、中水回用方便。在專項污水處理站的實例中，處理后的出水就地利用，大大降低了污水處理和中水回用成本，節(jié)約了淡水資源。小區(qū)中水處理設施對經化糞池處理后的生活污水進一步處理,，處理后的水質完全可用于綠化、洗車、沖廁、路面灑水等，還可根據用水要求分別利用不同處理程度的廢水，節(jié)約污水處理費用。這樣的大部分的雜排水經過處理后回用于當地小區(qū)作為中水補充水源，有利于減少市政投資、減輕財政負擔。以小區(qū)污水處理系統(tǒng)替代集中式城市污水處理廠，還可以消除污水處理廠建設和運營的財政黑洞，避免或減輕國家的巨額建設投資和長期運營費用負擔。即使對小區(qū)污水處理系統(tǒng)的建設和運行費用實行補貼，也可以通過減免城市設施配套費等形式實現，減少直接支付，也可以按直接投資打折補貼。也有利于城市污水處理的市場化運作，保證與小區(qū)同時設計同時建設同時投入使用。小區(qū)環(huán)境還可明顯改善，實現環(huán)境建設的價值。建筑小區(qū)中水循環(huán)方式是指在建筑小區(qū)內建設污水處理和回用設施，將小區(qū)居民住戶產生的生活污水處理后回用于廁所沖水、衛(wèi)生保潔、汽車沖洗、綠化澆水、水景補充水、消防用水等。小區(qū)園林景觀與污水生態(tài)處理一體化系統(tǒng)是小型化、生態(tài)型、綜合利用的分散式城市污水處理的優(yōu)化模式，它克服了大型集中污水處理廠的巨額投資、高昂費用、低效利用的缺點，高效利用資源，投資少，成本低，見效快，效益好，運行穩(wěn)定，有良好的環(huán)境、經濟和社會效益，可望得到廣泛應用。綜上所述，本文建議徐州市大型建筑小區(qū)采用分散式中水回用的方式，小區(qū)內產生的生活污水就地處理并回用，從而減少污水的排放量和對新鮮水的需求量。2.2中水安全防護措施(SafeProtectionMeasureofReclaimedWater)（1）中水管道嚴禁與生活飲用水給水管道連接。（2）中水池（箱）內的自來水補水管應采取自來水防污染措施，補水管出水口應高于中水貯存池（箱）內溢流水位，其間距不得小于2.5倍管徑。嚴禁采用淹沒式浮球閥補水。（3）中水管道應采取下列防止誤接、誤用、誤飲的措施。①中水管道外壁應按有關標準的規(guī)定涂色和標志。②水池（箱）、閥門、水表及給水栓、取水口均應有明顯的“中水”標志。③公共場所及綠化的中水取水口應設帶鎖裝置。④工程驗收時應逐段進行檢查，防止誤接。3中水水源的選用3中水水源的選用Chapter3HeadwaterChoiceofReclaimedofWater3.1中水定義(DefinitionofReclaimedofWater)中水是指將人們在生活和生產中產生的污水經集流再生處理后達到相關標準的水。其水質指標低于城市給水中飲用水水質標準，但又高于污水允許排入地表水體的排放標準，亦即其水質居于生活飲用水水質和允許排放污水水質標準之間。城市給水（上水）與城市排水（下水）之間的可被再利用的水，主要是指城市生活污水或城市污水經一定的處理后達到一定的水質標準，并在一定的范圍內可使用的非飲用水。中水回用即城市污水或生活污水經污水處理廠處理后，作為城市給水，回用于農業(yè)、工業(yè)、市政工程以及生活雜用等方面，是污水資源化、有效地利用水資源的直接措施。由于用過的水不可避免的受到污染，回用水對象對水質要求又復雜多變，因此，需要針對不同的回用水對象制定不同的回用水水質標準[23]。3.2中水回用水質標準(WaterQualityStandardofRecyclingofReclaimedWater)回用水水質標準是保證用水安全可靠及選擇經濟合理的水處理工藝流程的基本依據，我國污水再生利用的政策法規(guī)、標準及規(guī)范從“七五”至今經歷了較長的發(fā)展、完善過程，概括起來有以下內容[24]：（1）“七五”期間北京市發(fā)布了“北京市水設施建設管理試行辦法”（1987），國家頒布了“生活雜用水水質標準”（CJ25.1-89）；（2）“八五”期間建設部發(fā)布了“城市中水設施管理暫行辦法”（1995）；國家頒布了“景觀娛樂用水水質標準”（GB1294-91）；制定了行業(yè)規(guī)范：建筑中水設計規(guī)范、污水回用設計規(guī)范；（3）“九五”期間制定了行業(yè)標準：再生水回用于景觀水體水質標準；（4）“十五”期間再生水利用被寫入“十五”綱要，國家頒布了一系列規(guī)范和標準：①“建筑中水設計規(guī)范”、“污水再生利用工程設計規(guī)范”②《城市污水再生利用分類》（GB/T18919-2002）③《城市污水再生利用城市雜用水水質》（GB/T18920-2002）④《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質》（GB/T18921-2002）⑤《城市污水再生利用工業(yè)用水水質》⑥《城市污水再生利用補充水源水質》根據中水回用用途的不同，還應當分別滿足以下水環(huán)境質量標準：（1）農田灌溉水質標準（GB5084-92）（2）漁業(yè)水質標準（GB11607-89）（3）地下水質量標準（GB/T14848-93）（再生水回灌地下水）3.3中水水源(HeadwaterofRecyclingofWater)中水水源的選擇是中水工程設計中的一個關鍵問題，一般應根據下述要求選用:(1)中水水源選擇應根據原水水質、水量、排水狀況和中水回用的水質水量來確定。例如原水和回用水的水量不僅要平衡，原水還應有10%～15%的余量;原水水源要求供水可靠;原水水質經適當處理后能達到回用水的水質標準等。(2)中水水源一般為生活廢水、生活污水、冷卻水等。醫(yī)院污水(尤其是傳染病和結核病醫(yī)院的污水)、生產污水等由于含有多種病菌病毒或其它有毒有害雜質，成分較為復雜，不宜做為中水水源。[25](3)中水水源按污染程度不等一般分為下述六種類型。選擇中水水源時可以根據處理難易程度和水量大小按照下列順序進行排列:①冷卻水。②沐浴排水。③洗排水。④洗衣排水。⑤廚房排水。⑥廁所排水。（4）實際中水水源一般不上單一水源，多為上述六種原水的組合。一般可以分成下列三種組合:①盥洗排水和沐浴排水(有時也包括冷卻水)組合。該組合稱為優(yōu)質雜排水，為中水水源水質最好者，應優(yōu)先選用。②盥洗排水、沐浴排水和廚房排水組合，該組合稱為雜排水，比1)組合水質差一些。③生活污水，即所有生活排水之總稱，包括廁所排水。這種水質最差。3.4原水水質（WaterQualityofRawWater）原水水質一般隨建筑物類型和用途不同而異。表3－1列出各類建筑各種排水污染濃度的主要綜合指標。表3－1各類建筑各種排水污染濃度Table3-1PollutantConcentrationofEachDrainageofVariousConstruction建筑類別住宅賓館、飯店辦公樓BOD5(mg/l)COD(mg/l)SS(mg/l)BOD5(mg/l)COD(mg/l)SS(mg/l)BOD5(mg/l)COD(mg/l)SS(mg/l)廁所220～260300～600250250300～360200300360～480250廚房500～800900～1350250淋浴50～60120～13510040～50120～15080盥洗60～7090～12020070150～18015070～80120～150200（1）當賓館、飯店、辦公樓如設有廚房和淋浴設施時，其排水污染濃度沒有系統(tǒng)的資料?，F將北京市一些較大賓館、飯店和日本大阪府廳舍別館的統(tǒng)計數據列出:①辦公樓:淋浴:BOD556～71mg/L,CODcr103～142mg/L,SS44～63mg/L廚房:BOD515～300mg/L(夏季)、108～980mg/L(冬季)，CODcr732～844mg/L,SS218～296mg/L②賓館、飯店的廚房排水水質，可以參照辦公樓的廚房數據選用。（2）空調冷卻水排污水水質指標，目前國內還沒有統(tǒng)計資料。國外有關資料:溫度:29～320CCOD:106mg/LBOD5:4mg/LSS:6～20mg/L總固體:1100～1300mg/L（3）優(yōu)質雜排水、雜排水、生活污水的綜合水質指標國內尚無統(tǒng)計資料。日本工程設計中常用組合排水水質數據，[26]列于表3－2表3－2組合排水水質Table3-2WaterQualityofIntegratedDrainage 組合類型水質項目 中水原水水質項目優(yōu)質雜排水雜排水生活污水BOD5(mg/l)100300300COD(mg/l)80200200SS(mg/l)100250250ABS(mg/l)113093.5中水應用的要求（ApplyingQuestofRecyclingofWater）中水不同于生活飲用水，根據中水水質標準的規(guī)定，中水只能在一定范圍內使用。目前在國內中水主要回用于沖洗廁所、綠化、洗車、澆灑道路和冷卻用水等作雜用水使用。中水回用除了滿足水量要求外，還應符合下列要求:(1)首先應滿足不同的用途，選用不同的水質。(2)衛(wèi)生標準是中水回用的重要指標，衛(wèi)生上應安全可靠，必須達標。衛(wèi)生指標有大腸菌群數、細菌總數、懸浮物，生化需氧量、化學需氧量等。(3)中水還應符合人們的感官要求，即無不快感覺，以解除人們使用中水的心里障礙。主要指標不濁度、色度、臭味、表面活性劑、油脂等。(4)中水回用的水質不應引起設備和管道腐蝕和結垢。主要指標有pH值、硬度、蒸發(fā)殘渣、溶解性物質等。4中水處理技術原理和處理工藝比選4中水處理技術原理和處理工藝比選Chapter4TechnicalPrincipleandProcessComparingofRecyclingofWaterTreatment4.1中水處理技術原理(TechnicalPrincipleofRecyclingofWater)生活污水屬于典型的有機廢水，好氧技術特別適宜于COD50-4000mg/L范圍內的有機廢水處理;而利用炭吸附法處理低濃度廢水則更為經濟有效;另外，厭氧生化法的預處理方法常用于濃度超過4000mg/L的廢水;當有機物濃度在50000mg/L以上，則蒸發(fā)、焚燒或濕式燃燒等方法更為經濟。[27]所以，有機廢水的處理技術多種多樣，因水質不同而有所差異，需要根據所處理廢水中含有的污染物成分、性質不同選擇適當的處理方法。常用的污水處理方法有物理法、物化及化學法、生物法三大類。（1）物理法物理法是用機械方法去除廢水中固體懸浮物雜質，一般包括:篩除、沉淀、氣浮、過濾和膜分離等技術。主要單元或處理構筑物有格柵、沉淀池、氣浮池、過濾二池、膜處理設備等。（2）物理化學及化學法利用化學反應及藥劑作用，轉化、分離、回收或處理污水中的污染物質，常用于工業(yè)廢水的處理過程，包括混凝、吸附、催化氧化、電解等?；炷ㄊ菓米疃嗟募夹g之一，國內外有關混凝技術的研究熱點主要集中在對混凝機理分析，高效復合混凝劑的研制開發(fā)及現有混凝劑的復配使用等方面，方法是通過對現有混凝劑結構中引入新的離子或基團，或將聚合物與其它化合物復合，生成與污染物結合更牢固、效率更高的復合混凝劑，以達到最大限度去除水中溶解性、分散相有機物的目的。[28]通過近幾十年來的不斷研究與發(fā)展，混凝法在工業(yè)廢水處理上應用較廣，工藝技術也較為成熟，但藥劑用量大，沉渣需處理，存在二次污染等缺點，影響該技術的進一步推廣。相比之下，吸附法具有出水水質好，占地少、吸附速度快、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。在一般的情況下，可選用活性炭、吸附樹脂、硅藻土及高嶺土等材料作為吸附劑使用。但該方法的缺點是預處理過程相當繁瑣，材料的一次性投資大，吸附劑再生困難等。因此，如何降低運行費用，開發(fā)廉價吸附劑及對現有吸附劑進行改性處理，提高廢水COD、BOD的去除率是吸附法今后發(fā)展的方向之一。催化氧化法是在傳統(tǒng)化學氧化法基礎上改進與強化，一般可分為多相催化氧化法和光催化氧化法，常用催化劑有Forton試劑等。與其它化學法相比，催化氧化法具有氧化徹底、設備簡單、操作方便等優(yōu)點。但由于催化劑價格較高，導致廢水處理成本增大，使其應用范圍大大縮小。因此，開發(fā)廉價的催化劑及研究催化和分離一體化的固定相催化是催化氧化法近年來的研究重點。（3）生物法生物法是利用微生物的新陳代謝作用處理污水中呈溶解或膠體狀有機污染物質的一種水處理方法。生物法可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法，其中好氧法廣泛用于生活污水及性質與之相近的工業(yè)廢水的處理過程。根據微生物在水中所處的狀態(tài)不同，生物法又可分為活性污泥法和生物膜法，經過近幾十年的不斷努力，活性污泥法和生物膜法的形式已發(fā)展為多種多樣。①活性污泥法:包括傳統(tǒng)活性污泥法、完全混合活性污泥法、階段曝氣活性污泥法、吸附一再生活性污泥法、延時曝氣活性污泥法及高負荷活性污泥法、AB法、氧化溝工藝、SBR工藝、CASS工藝等。②生物膜法:有普通生物濾池、高負荷生物濾池、塔式生物濾池、生物轉盤及生物接觸氧化等。③自然處理法:穩(wěn)定塘法、土地處理法。④厭氧處理法:UASB反應器、復合式厭氧反應器、厭氧生物膜法。⑤其它處理方法:脫氮除磷A/0與AZ/0法。4.2中水處理工藝比選(ProcessComparingofRecyclingofWater)目前，中水處理技術很多，包括生物接觸氧化，曝氣生物濾池，膜一生物反應器，CASS工藝等。選用工藝時應考慮污水原水水質、中水用途與水質要求、工藝本身的處理能力、運行穩(wěn)定性，占地與運行管理等。（1）采用以接觸氧化為主要工藝的“物化一生化一物化”的三級處理工藝:污水→格柵→初沉→接觸氧化→二沉→過濾→消毒→中水回用針對生活污水特點，采用目前較為成熟的生物處理技術接觸氧化法，然后經沉淀、過濾和消毒后，進行回用。水質參數按一般生活污水水質設計計算，出水可以基本達到國家生活雜用水水質標準。技術特點:投資省，占地小，工期短;處理效果穩(wěn)定可靠;可通過先進的控制技術，實現全過程自動控制。設備特點:可以是地上式或地埋式;對周圍環(huán)境無影響;操作簡單、維修方便;運行費用低。也可采用一體化設備:①初沉池②生物接觸氧化池③二沉池④消毒池⑤污泥池⑥風機房⑦風機、水泵、配電裝置組成。（2）采用曝氣生物濾池工藝(BIOFOR)污水→格柵→初沉→曝氣生物濾池→消毒→中水回用曝氣生物濾池是集生物膜吸附、生物膜絮凝、生物化學反應、過濾凈化于一體的生物凈化工藝。BIOFOR采用高濾速過濾，工藝所需的占地面積僅為常規(guī)工藝的1/10-1/5。生物膜定期更新，特別適用于以下場合:要求處理出水水質高(如達到生活雜用水水質標CJ25.1-89);占地面積緊張;水溫低，實踐表明，在水溫6一10℃的范圍內，BIOFOR可正常運行:水量變化大。BIOFOR具有很強的抗沖擊負荷能力，甚至在停止運行后，再次啟動需要很短的時間即可完全恢復正常的處理效果?；ㄍ顿Y低，運行費用少。BIOFOR同時具有高濾速和高負荷的特征，在占地面積小的同時，池體體積也大大縮小，有效地降低了基建投資;同時BIOFOR的氧利用率高，曝氣量僅為常規(guī)工藝的1/6左右，有效地降低了曝氣所需的動力費用。環(huán)境質量高，BIOFO(3)膜生物反應器工藝(MBR)污水→格柵→調節(jié)池→膜生物反應器→消毒→中水回用膜生物反應器技術(MBR)是20世紀末發(fā)展起來的水處理高新技術，它利用了膜分離的選擇透過性與高效性，又利用了生物處理有效性及徹底性，將水中的有害物質最大限度地去除，因此，該技術處理后的污水水質清澈，有機物含量極低，可直接回用，該項技術目前己被許多發(fā)達國家廣泛應用，在有些國家污水經過處理后可直接飲用。MBR工藝減少了傳統(tǒng)工藝大部分的處理單元，大幅節(jié)省了基建投資和占地，污水在處理設備中停留時間由傳統(tǒng)工藝的8-12小時減少到4小時，且避免了傳統(tǒng)處理難以去除的氣味，水質優(yōu)于國家建設部“生活雜用水水質標準”。最重要的是它做到了污水的分散處理，可隨時處理隨時使用，避免了長距離運輸，而且完全的自動化控制使得運行管理簡單。（4）周期循環(huán)活性污泥法工藝（CASS）污水→格柵→沉砂池→CASS反應器→消毒→中水回用CASS工藝是在SBR的基礎上發(fā)展起來的，是21世紀國內外普遍使用的成熟的有機廢水處理工藝。該污水處理具有高效的有機物去除率，同時具有良好的除磷脫氮效果，設備投資少，運行費用低，管理操作簡便。該工藝非常成熟，適用條件較廣。上述幾種生物膜的污水處理工藝由于生物膜容易堵塞和腐化，膜的反清洗較復雜，制膜成本和能耗較高，由于這些原因，生物膜法在徐州市的應用很少，原徐州溶劑廠生物膜處理工藝的失敗就是一個非常典型的例子。本文著重介紹目前國內外運行比較成熟先進的CASS工藝，同時結合華廈集團有限公司華廈小康城商住小區(qū)的中水回用的工程來論證該工藝的可行性。4.3周期循環(huán)活性污泥法(CASS工藝)(CASSProcess)4.3.1CASS工藝原理(PrincipleofCASS)CASS(CyclicActivatedSludgeSystem)是在間歇活性污泥（SequenceBatchReactor,簡稱SBR）的基礎上發(fā)展起來的，即在SBR池內進水端增加了一個生物選擇區(qū)（可曝氣或不曝氣的預反應區(qū)），后部出水采用可升降的自動撇水裝置；其工作過程分為曝氣、沉淀和排水三個階段，運行過程中連續(xù)進水，排水方式靈活，周期循環(huán)進行(沉淀期、排水期仍連續(xù)進水)。圖4－1周期循環(huán)活性污泥法（CASS）工作原理Graph4-1PrincipleofCASSProcess4.3.2CASS工藝流程(FlowofCASS)如下圖所示：污水連續(xù)進入預反應區(qū)（曝氣或不曝氣均可），經過隔墻底部進入主反應區(qū)，在保證供氧的條件下，使有機物得到徹底分解。根據進水水質及排放標準設計運行控制參數，如有機負荷、工作周期、水力停留時間等。對生活污水通常設計4小時為一個工作周期，其中曝氣2小時，沉淀1小時，排水1小時。CASS法工藝流程為圖4－2。圖4－2CASS法工藝流程Graph4－2FlowofCASSProcess傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程為圖4－3圖4－3傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程Graph4-3FlowofTraditionalActivatedSludgeProcesses4.3.3CASS工藝主要設備的特點(CharacteristicofMainEquipment)生物選擇區(qū)的特點設置生物選擇區(qū)的主要目的是使系統(tǒng)選擇出絮凝性細菌，其容積約占整個池子的10%。生物選擇器的工藝過程遵循活性污泥的基質積累--再生理論，使活性污泥在選擇器中經歷一個高負荷的吸附階段(基質積累)，隨后在主反應區(qū)經歷一個較低負荷的基質降解階段，以完成整個基質降解的全過程和污泥再生。據有關資料介紹，污泥膨脹的直接原因是絲狀菌的過量繁殖。由于絲狀菌比菌膠團的比表面積大，因此有利于攝取低濃度底物。但一般絲狀菌的比增殖速率比非絲狀菌小，在高底物濃度下菌膠團和絲狀菌都以較大速率降解底物與增殖，但由于膠團細菌比增殖速率較大，其增殖量也較大，從而較絲狀菌占優(yōu)勢，這樣利用基質作為推動力選擇性地培養(yǎng)膠團細菌，使其成為曝氣池中的優(yōu)勢菌。所以，在CASS池進水端增加一個設計合理的生物選擇器，可以有效地抑制絲狀菌的生長和繁殖，克服污泥膨脹，提高系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。CASS工藝對污染物質降解是一個時間上的推流過程，集反應、沉淀、排水于一體，是一個好氧-缺氧-厭氧交替運行的過程，同時具有一定脫氮除磷效果。曝氣方式的特點CASS工藝采用潛水射流式水下曝氣器，該曝氣器是由潛水泵和射流器組成，強制噴出的水流通過射流器的噴嘴產生吸力，將水面以上的空氣由空氣管吸入射流器，在擴散段與水混合，混合液從射流器噴出，在池中形成強烈的渦流，大量的氧氣溶解在水中。CASS型潛水射流曝氣機的特點：①極高的溶氧效率②對流和循環(huán)達到了最佳的混合攪拌效果③強制流動避免了污泥沉淀④防治了污泥和雜質的堵塞⑤噪音低⑥攪拌與溶氧同時進行，可省去鼓風機⑦省去了鼓風機房和空氣管道系統(tǒng)，節(jié)省投資⑧安裝維護方便，不受運行干擾由于小區(qū)大都是居民居住區(qū)，對環(huán)境的要求比較高，因此污水廠建設時應充分考慮噪音擾民問題和污水廠操作人員的工作環(huán)境，采用水下潛水射流曝氣機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鼓風機曝氣可有效解決噪音污染。另外，由于CASS工藝獨特的運行方式，采用水下曝氣機可省去復雜的管路及閥門，安裝、維修方便，使用靈活，可根據進出水情況開不同的臺數，在保證效果的條件下，達到經濟運行的目的。撇水方式的特點撇水機是CASS工藝的關鍵組成部分，其性能是否穩(wěn)定可靠直接影響到CASS工藝的正常運行。目前，國內外對撇水機仍在進行研究和開發(fā)，按照目前所用的原理，撇水機可分為三種類型，即浮球式、旋轉式和虹吸式。撇水機研制的關鍵是解決潷水過程中，堰口、導水軟管和升降控制裝置與水流之間形成的動態(tài)平衡，使之可隨排水量的不同調整浮動水堰浸沒的深度，并隨水位均勻地升降，將排水對底層污泥的干擾降低到最低限度，保證出水水質穩(wěn)定。與傳統(tǒng)活性污泥法的比較與傳統(tǒng)活性污泥工藝相比，CASS工藝具有以下優(yōu)點：（1）建設費用低。省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流設備，建設費用可節(jié)省10%～25%。以10萬噸的城市污水處理廠為例，傳統(tǒng)活性污泥法的總投資約1.5億，CASS法總投資約1.1億。（2）工藝流程短，占地面積少；污水廠主要構筑物為集水池、沉砂池、CASS曝氣池、污泥池，而沒有初次沉淀池、二次沉淀池等，布局緊湊，占地面積可減少20－35%。以10萬噸的城市污水處理廠為例，傳統(tǒng)活性污泥法的占地面積約為180畝，CASS法的占地面積約60畝。（3）運轉費用省。由于曝氣是周期性的，池內溶解氧的濃度也是變化的，沉淀階段和排水階段溶解氧降低，重新開始曝氣時，氧濃度梯度大，傳遞效率高，節(jié)能效果顯著，運轉費用可節(jié)省10%～25%。（4）有機物去除率高，出水水質好。通過合理的設計和良好的管理，對城市COD為400mg/l時，出水小于30mg/l以下。（5）管理簡單，運行可靠。污水處理廠設備種類和數量較少，控制系統(tǒng)比較簡單，工藝本身決定了不易發(fā)生污泥膨脹，所以，控制系統(tǒng)簡單，運行安全可靠。（6）污泥產量低，污泥性質穩(wěn)定。（7）不僅能有效去除污水中有機碳源污染物，而且具有良好的脫氮、除磷功能。（8）無異味。與SBR工藝的比較與SBR工藝相比，CASS工藝具有以下優(yōu)點：（1）其反應池由預反應區(qū)和主反應區(qū)組成，因此，對難降解有機物的去除效果更好。（2）進水過程是連續(xù)的，因此，進水管道上無需電磁閥門等控制元件，單個池子可獨立運行，而SBR進水過程是間歇的，應用中一般要2個或2個以上的池子交替使用。（3）排水是由可升降的堰式撇水機完成的，隨水面逐漸下降，均勻將處理后的清水排出，最大限度降低了排水時水流對底部污泥的攪動。（4）CASS法每個周期的排水量一般不超過池內總水量的1/3，而SBR則為3/4，所以，CASS法比SBR法的抗沖擊能力更好。CASS工藝處理效果CASS生物處理法是周期循環(huán)活性污泥法的簡稱，該工藝最早在美國應用，資料顯示在名尼蘇達州草原污水處理廠、密執(zhí)安州地區(qū)廢水處理廠應用均獲得了良好的處理效果。此工藝的COD去除率達85％，BOD去除率達95％，并能達到良好的除磷脫氮效果。該工藝應用比較廣泛，美國、加拿大、澳大利亞已有270家污水處理廠應用該工藝。在我國上海、昆明、北京等地也應用該工藝處理生活污水和工業(yè)廢水，已有幾十個工程實例。目前，該工藝已成功應用于生活污水、醫(yī)院污水、食品廢水等方面的治理，受到環(huán)保部門和廣大用戶的廣泛關注和一致好評。采用CASS工藝處理小區(qū)污水，出水水質穩(wěn)定，優(yōu)于一般傳統(tǒng)生物處理工藝，其出水接近《生活雜用水水質標準》(CJ25.1-89)，主要項目見表4－1。[29]通過過濾和消毒處理后，就可以作為中水回用。表4－1生活雜用水水質標準Table4-1WaterQualityStandardofMunicipalMiscellaneousWater項目便器沖洗、城市道路澆灑洗車、掃除溶解性固體(mg/L)12001000懸浮性固體(mg/L)105色度(度)3030臭無不快感覺無不快感覺pH6.5～9.06.5～9.0BOD(mg/L)1010COD(mg/L)5050氨氮(mg/L)2010總大腸菌群(個/L)334.4消毒(Disinfection)消毒的主要目的是利用物理或化學方法殺滅污水中的病原體微生物，防止對人類及禽畜的健康產生危害或對生態(tài)環(huán)境造成污染。城市污水二級處理出水中的微生物一般黏附在懸浮固體上，經過一定的深度處理后，細菌的相對含量大幅度減少，但其絕對值仍然很可觀