水利工程论文-污水回用技术国内外现状及发展远景 .doc

水利工程论文-污水回用技术国内外现状及发展远景StatusandDevelopingProspectofWastewaterReuseTechnologyinChinaandAbroad我国水资源不足，属世界上13个贫水国之一，人均水资源量是世界平均水平的1/4。我国地域广大，时空分布不均，海河、淮河、辽河、黄河流域人均水资源量约为全国平均水平的1/5，海河流域包括京津两市人均水资源量仅为全国平均水平的1/7。据统计，我国600余座城市有300余座缺水，全国城市缺水60108m3/a，因缺水而减少的工业产值估计为1200亿元/a。水资源紧缺问题已制约部分地区的经济和社会发展。虽然近年展开节约用水，但各地用水量增势强劲，加剧了水资源问题的严重性。开展污水回用则开辟了一种新的水源。一、国内外污水回用现状污水回用归纳起来有三个层次：第一，大型污水处理厂二级出水作为城市用水水源；第二，小区内（例如一个工业区、居民区）的污水收集处理，并在小区内回用；第三，在建筑物内部的回用。对一个城市，特别是以工业为主的大城市而言，工业用水量占用水总量79%以上。工业用水的水质要求既需要高质量的，也需要一些质量较低的，例如大量的冷却用水。因此回用水重点应该防在量大、质量要求不高的工业用水。其次是农业用水、地下水回灌，再其次则是城市的杂用水、景观、绿化等方面。1、回用与工业美国马里兰州巴尔的摩市伯利恒钢铁厂自1971年回用水即作为工业冷却水及部分工艺用水，用水量最高达76万m3/d。美国亚利桑那州帕洛弗迪核电站污水回用冷却水，水量达1.21.7108m3/a。南非发电厂用约翰内斯堡回用污水作冷却水，水量达5104m3/d。北京华能热电厂用高碑店污水厂二级出水作水源，经加速澄清、加氯接触，变空隙滤池加氯消毒、过滤后入循环系统作冷却水补水。按电厂70%90%额定负荷计算，每月平均节约自来水45104m3，每年节约自来水540104m3，节水率为40%。按相同用水量计算，可增加发电能力1倍以上。大连春柳河污水处理厂二级出水经脉冲澄清、双层滤料滤池，消毒后回用于红星化工厂作工艺用水，水量达1104m3/d。天津石化总厂供排水厂二级出水，经微絮凝纤维滤池过滤，消毒后供工业冷却及居民小区冲厕，水量达1104m3/d。山东淄博市污水处理厂二级出水经絮凝气浮、纤维滤池过滤，消毒后出水计划用于电厂冷却和居民区，水量达3104m3/d。2、回用于农业以色列是一个非常缺水的国家，自20世纪60年代发明滴灌技术后，实现了由农业国向工业国腾飞的经济奇迹。年利用污水2.6亿m3，占总用水量1/6。美国加州是一个农业发达大州，污水回用于农田灌溉；德克萨斯州干旱缺水，污水处理厂二级出水主要用于地下回灌。实践证明，地下回灌是解决地区水资源短缺、缓解和控制地下水位下降、防止地面沉降的有效措施。我国利用污水灌溉已有多年历史，当前是要利用经一定处理后的污水，满足农田灌溉标准，做到对农作物、农田及环境无害。3、回用于城市杂用水范围极广，包括绿化、景观、浇洒马路、洗车、空调、消防、冲厕等等。日本国内并不缺水，但是它创造了中水道系统，在建筑物内设置双供水系统。室内可用于冲厕，室外则可用于绿化、消防、冲洗马路等多个方面。19851996年用再生的污水排放在城市河流中，复活了150余条小河，达到“清源复活”、修复与保护水资源。美国佛罗里达州，污水回用（价格为自来水40%）供高尔夫球场、城市绿化及建筑冲厕等。北京高碑店污水处理厂内1104m3/d污水回用于厂内及部分生产、消防。大连经济开发区污水回用于绿化、浇洒马路等。北京市政府1986年作出规定：即建筑面积在2104m2以上的旅馆、饭店、公寓及建筑面积在3104m2以上的机关、科研、大专院校、大型文化、体育等建筑，应配套建设回用设施并应与主体建筑三同时。已在北京市清洁车辆厂、劲松宾馆、环保研究院小区、国际贸易中心、方庄小区等等，多处应用。天津市梅江住宅小区，以纪庄子二级出水作水源6103m3/d作冲厕用水。二、污水回用技术污水回用技术，必须抓住两头，即取什么水质水作水源和经过处理以后作什么用，即回用水的水质应符合何种水质标准。1、城市污水处理二级出水作水源的区域性回用城市污水处理厂二级出水的回用，一般称之为区域性回用。其利用形式有两种：直接回用和间接回用。直接回用多用于污水处理厂附近的工厂工业冷却、农田灌溉、回灌地下水、草场、市政用水等。回用的途径及方式受到地域的限制，比较单一，调配运转不方便。间接回用是从水域的整体考虑，从水体上游取水净化供城市使用，产生的污水经城市污水处理厂净化后排入水体的下游，回归于水体（此过程构成了水的循环），再经过一定河段的自然净化，可为下游城市地区利用。间接利用是将水的社会循环与自然循环有机结合，在水体自净容量的限度内，对水体基本不造成损害的一种利用方式。这种方式需要从宏观上进行科学规划和管理，是水资源可持续利用的重要途径。传统活性污泥法：原污水格栅泵沉砂一沉池活性污泥曝气池二沉池消毒排放。二级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及细菌、某些重金属。为达到一定回用水质要求，需做深度处理。它的核心技术是过滤，经过滤后，BOD、COD、SS、浊度、色度等水质指标均可达杂用水水质要求。在过滤之前一般均设有加化学药剂混凝、沉淀或澄清，因此对磷应当有所去除。实例：北京华能热电厂污水回用作循环冷却水，引用北京市高碑店处理厂的二级排水作水源。回用水源水质和回用水质标准见表1。表1污水二级排放标准及热电厂回用水质标准项目二级处理排放标准热电厂回用水标准PH6.58.56.58.5SS（mg/L）3030BOD（mg/L）3020COD（mg/L）12060污水回用处理流程如图1所示。加速澄清池中加入石灰、聚合硫酸铁作混凝剂加入聚丙烯酰胺作助凝剂，在澄清池内进行混凝沉淀，再经过加酸、杀菌和过滤，其作用是去除暂时硬度、游离二氧化碳、胶体硅等杂质，还可降低色度、磷酸盐和COD等。聚合硫酸铁石灰乳硫酸液氯液氯原水机械搅拌加速澄清池推流式氯接触池变空隙滤池推流式氯接触池循环水系统过滤水池图1污水回用处理流程95%的出水回用作循环水系统的补水，5%作输煤系统冲洗和绿化、冲厕等用水。在循环水中加入天津化工研究院提供的TS-9508型阻垢剂35mg/L或中天兰清水处理公司提供的TRL-400B型阻垢剂26mg/L，以及每周三次冲击加入有效含量为9%的次氯酸钠，维持余氯0.10.2mg/L。浓缩倍数可达4倍，一般在2.53.0倍下操作。传统活性污泥法加生物脱磷脱氮：污水脱磷脱氮深度处理在经济发达国家已广泛采用。1996年日本有162处污水厂有深度处理设施，西欧各国远早于日本，已相当普及。最典型的生物脱磷流程如下：原污水排水厌氧好氧二沉池（释放磷）（吸收鳞、去除BOD）-图2厌氧脱磷工艺流程（A/O法）由图2可见，本工艺流程简单，既不投药也勿需考虑内循环，因此，建设费用及运行费用都较低。最典型的同步脱氮脱磷流程：典型的生物脱磷脱氮工艺A-A-O工艺，亦称厌氧-缺氧-好氧法（Anaerotic-Anoxic-Oxic）。如图3所示。图3A-A-O法同步脱氮脱磷工艺流程存在问题，主要是虽使用A2/O法，但N、P去除效果不理想，没有达到回用水质标准。2、小区内的污水回用在一个相对独立的工业区或居民区可以作成小区回用的模式，下面以居民小区为例，见图4。图4居民小区中水回用系统小区生活用水实行分质供水是一项综合性节水技术。它是污水（应去除冲厕外的杂用水）经过处理净化后达到规定的水质标准，在一定范围内使用。据统计，在我国，厕所冲洗水占居民用水量25%30%，人均2040L/d。此外，还有绿地用水、清洁马路、空调、洗车、景观等，这些都可以用回用水，回用水量可达总用水量的30%50%。以北京市环科院下向流轻质填料接触氧化回用工程为例，该工程为小区回用，所采用的工艺流程如图5所示。图5小区回用下向流轻质填料接触氧化流程运行条件：水力停留时间3.0小时，BOD负荷1.5kg/m3d,水力负荷8.0m3d。处理效果如表2所示。表2原水水质及出水水质参数进水（mg/L）出水（mg/L）去除率（）北京市中水水质标准（mg/L）COD387.037.090.450BOD192.07.296.310SS101.07.093.4103、建筑物内的污水回用应选择优质杂排水（如洗浴水）作水源。洗浴污水大多产生于公共浴室、宾馆等地，一般水量大而有机物含量低，是污水资源化的重要水源，经适当处理后可回用于绿化、冲厕所等低质用水。建筑物内备有双给水及双排水系统。用一体式膜-生物反应器处理洗浴污水膜-生物反应器是把生物处理与膜分离相结合的一种组合工艺（如图6所示），它不仅能高效地进行固液分离，得到可以直接回用的稳定出水，而且生物反应池内高浓度的微生物量，可提高处理装置的容积负荷，节省占地面积，且剩余污泥产生量少、操作管理方便。无论进水水质如何变化，均能得到优质出水，符合建设部生活杂用水标准。图6膜生物反应器工艺流程4、杂用水（洗车）采用的典型回用工艺如图7所示。出水水质见表3。加药补自来水洗车污水集水隔油沉淀混凝过滤清水图7洗车污水回用工艺流程表3洗车污水处理前后水质BOD（mg/L）COD（mg/L）SS（mg/L）pH油脂（mg/L）色度（度）洗涤剂（mg/L）大肠菌（个/L）进水16.731138.03.4出水2657.60.5580.812三、污水回用技术发展预测1、集中处理与分散处理相结合当前，国内外对城市污水的处理考虑较多的是排水管网终端的集中处理。就回用而言，因为输水管道的投资比重很大，应考虑在污水处理厂附近就地回用。例如天津梅江居住区引纪庄子二级出水作水源经深度处理后作小区杂用水；北京华能热电厂引高碑店污水处理厂二级出水作水源经深度处理作循环冷却用水。在国内也有一些地下水回灌、草地及农田灌溉的例子。结合我国城市发展的特点，特别是一些大城市，城市水体及河渠布局又比较丰满的地区，应考虑分散的小区污水处理与河渠水体修复相结合的布局。即区域污水处理河渠景观及自净（或辅以某些人工净化手段）再利用。这样可以省去大量二级处理水回流管道的铺设，取得小区污水处理无害化、河渠水体功能及资源化的一体化综合效能。2、常规污水处理工艺的强化、组合及高效、低能耗处理技术的应用污水处理和水资源回收相结合技术，必成为污水处理的主流。由于污水成分的复杂多样致使其净化处理往往需要不同的技术组合成一定的工艺流程。传统的以活性污泥法为主体的污水处理流程包括了一级处理（格栅、沉砂、一沉）、反应池和二沉池的二级处理流程，以及庞大的污