洛泰法中水系统治理小城镇城市生活污水

农业推广硕士学位论文洛泰法中水用于小城镇景观绿化用水的研究-以喀左县城为例研 究 生 ： 刘洋 指 导 教 师 ： 李俊英 副教授 申 请 学 位 类 别 ： 农业推广硕士 专 业 领 域 名 称 ： 林 业 研 究 方 向 ： 所 在 学 院 ： 林学院 独 创 性 声 明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得沈阳农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名： 时间： 年 月 日导师签名： 时间： 年 月 日关于论文知识产权和使用授权的说明本论文的知识产权为沈阳农业大学所有。本人完全了解沈阳农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意沈阳农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的内容。学位论文中的所有内容不经沈阳农业大学授权不得以任何方式擅自对外发表。（保密的学位论文在解密后应遵守此协议）研究生签名： 时间： 年 月 日目 录第一章 绪论1、研究背景2、研究目的和意义3、国内外研究现状3.1 国内外关于污水处理方法的研究3.2 国内外关于城市景观绿化用水的研究4、研究内容5、研究方法6、技术路线第二章 研究区域概况1、喀左县自然环境2、气候、地形地貌、水资源、土壤3、喀左县社会经济概况4、喀左县污水处理的状况第三章 洛泰法中水系统-污水处理新方法的效益评价1、洛泰法中水系统在喀左县的具体应用2、洛泰法中水系统的学术评价3、洛泰法中水系统的经济效益评价4、洛泰法中水系统的环保效益评价第四章 洛泰法中水用于小城镇建设景观绿化用水1、中水用于小城镇建设景观用水的理论基础2、洛泰法中水用于小城镇景观绿化用水的关键性问题第五章 结论与建议1、结论2、建议参考文献致谢第一章 绪论中国是一个农业人口占大多数的国家，农民是中国共产党和人民政府深厚的群众基础，中国农村发展是实现中国现代化的关键环节，重视并解决好新农村建设、小城 镇建设的问题，对于建设中国特色社会主义事业有着特殊的重要性。但要从理论和实践上真正解决新农村建设和城市化进程还有很长的路要走，需要不断探索。在我国农村城镇化快速发展的新阶段，建设新农村必须统筹城乡的发展。要通过深化农村综合改革，建立覆盖城乡的公共财政制度，在基础设施建设、改善公共服务方面，对城镇化进行统筹安排，切实增加对农业和农村的投入。现在农村需要办的事情很多，投入的需要和可能之间存在很大差距。这就要突出重点，从最关心、最基本的事情做起，加快发展农村教育、卫生、文化等社会事业，重点抓好基础设施建设，解决行路难、饮水难、灌 溉难等突出问题。建设社会主义新农村，还必须调动社会各方面的积极性，形成多元化的投入机制。十七大提出繁荣农村经济，加快推进城镇化进程的战略目标中，小城镇是具有中国特色的城镇化道路的重要选择。建设和发展小城镇，不仅是我国城市化道路的重要途径，更是解决农业、农村、农民这一事关中国现代化建设根本问题的重大战略举措。当前，许多地区都在加大力度，加快小城镇建设步伐。但是，在对发展小城镇的认识和实践上，也存在着一些误区和不容忽视的问题。有的认为建设小城镇就是把农民变成市民，圈地、搞市政建设；也有的理解为发展小城镇就是“县改市“，“县改区“、“乡 改镇“。有的不从实际出发，盲目攀比，一哄而上，乱铺摊子， 结果市场建起来了，却“有场无市“，造成资源浪费、空 亏财力；有的忽视调查研究，不重民意，不按经济规律办事，搞“政绩工程“、“形象工程“，结果决策失误，搞成“烂尾“工程；有的仅靠动员行政力量，搞小城镇经济建设，忽视了市场机制的运作，结果成效不大；有的光顾眼前利益，单纯算经济帐，忽视经济、社会和环境的协调发展，不注重社会效益、生态效益和长远利益，对小城镇的可持续发展造成隐患，等等。这些问题解决不好，小城镇的发展就要走弯路，经济建设就要遭受损失。因此，正确认识和把握城镇化发展战略的精神，理清建设和发展小城镇的思路，对小城镇的健康发展具有重要的现实意义。改革开放以来，尤其是 80 年代中期伴随着乡镇 企业的蓬勃发展，农村小城镇建设成为我国城镇化建设最具活力的组织部分和主导力量。20 年来，农村建制镇的数量扩大了近 8 倍，发展到了 19060 多个。目前，我国的农村城镇化正处在加速发展时期。农村小城镇是我国城镇体系中层次最低，数量最大的群体，它处于城市之尾，农村之首，起到连接城市经济和农村经济桥梁的作用。它不仅可以通过减少农业人口，增加城镇人口的方式有效地解决工农两大产业间的利益失衡问题， 还可以扩大农产品市场的空间范围，提高农民的相对和绝对收入水平。因此，科学发展农村小城镇建设、建立可持续发展机制就有十分重要的意义 。水是经济发展和社会可持续发展的一个重要因素。随着城市规模的不断扩大和人口的增加，水环境污染成了一大难题。城市污水是目前江河湖泊水域污染的重要原因，是制约许多城市可持续发展的主要原因之一。“环境保护”是我国的基本国策，中国可持续发展的战略与对策制定的 2000 年治理目标，要求城市 污水集中处理率达 20%。目前，我国正处于城市污水处理事业的大发展时期，尤其随着国家西部大开发战略的实施，中国中西部环境与 生态保护已被提上首要议事日程。随着我国城市化进程的加快与可持续发展战略的实施，城市综合治理与城市水环境保护已逐渐提到日程上来。我国很多城市都对那些流过城区、因污染严重已变得黑臭的老河道进行了整治工作，但往往在投入巨额资金实施了污水截流、河道清淤，河底硬化、堤岸砌石等治理工程之后，臭水河变成了无水河。由于一些城市周边可利用的地表水资源较为匮乏，为了保持城市景观的游览水面，在河道中设置了多道橡皮坝截流或引流蓄水，甚至打深井汲水或放入自来水来维持治理后的河道，然而截流水体经过一段时间后水质即逐渐劣化而变得黑臭，须放掉重新蓄水，这在社会、经济与环境效益等方面都是很不合理的。在城镇水资源极端紧缺的情况下，再生水作为城市杂用水水源是合理利用现有水资源、实现水资源循环利用的重要途径之一。而再生水的生产和使用的重要前提是不应对公众健康和环境产生不利影响，以保证再生水的使用安全。因此需要合理确定再生水的控制性水质指标，根据再生水作为城市杂用水的不同用途，合理进行水质指标的选择，建立符合我国国情、满足实际需要的作为城市杂用水的再生水水质指标体系，是保障再生水可以安全回用的基本条件。因此，近年来一些城市在建设了大型城市污水处理厂后，开始考虑将污水处理厂的出水进一步处理后作为这些干涸河道的景观补给水，我国石家庄、慈溪、郑州、北京等地均已开始实施或计划实施此类工程。这些工程为我国再生水回用于景观水体的大规模实践起到了积极的推动作用，但也由于相关水质标准与技术措施尚处于经验摸索阶段而遇到很多问题，急切需要对此类情况下可依据的水质标准与设计规范做更科学合理的规定。关键词：城镇化建设 中西部环境 再生水 可持续发展1、研究背景中国未来城市的城市化发展道路，可能的选择方案将是走总体城市化与农村城市化共同推进的道路，即在发展大中城市的同时，有计划地推行农村城市化，重点建设好一批县城镇和中心镇，使其逐步具有城市功能，成为总体城市化的组成部分。显而易见，没有农村城市化，整体城市化将难以实现。因此，加快农村小城镇建设既是整体城市化的重要组成部分，又是其重要推动力量。乡镇企业尤其是乡镇工业为农村经济的发展做出了重大贡献。但是问题也日益暴露出来。乡镇企业规模小、布局分散，大部分分布在农村，不仅难以管理，而且无法实现相应的聚集效益。通过小城镇的发展，使目前分散的部分工业企业积聚到小城镇， 实现生产要素的合理流动和资源的最佳配置，促进乡镇企业上规模、上档次，加快发展步伐，走有中国特色的 农村工业化道路。同时，农村企业转变增长方式，走可持续发展的道路，是发展农村经济必须面对的重要问题。发展小城镇可以加强对资源利用的规划管理，并实现资源优化配置和规模经营，有利于转变乡镇企业尤其是乡镇工业的经济增长方式。我国目前不仅有 1 亿多农业剩余劳动力等待转移，而且数量每年还在增加。理论研究及客观实践已经证明依靠大中城市吸纳农村剩余劳动力的能力有限。而乡镇企业由于正在发生增长方式的转变，其吸纳劳动力的能力呈下降趋势。在这种情况下，大力发展农村小城镇，可以促进乡镇企业尤其是第三产业的发展，可以有效地转移剩余劳动力。农村小城镇通过吸纳农业剩余劳动力，使土地相对集中，这为农业适度规模经营和提高劳动生产率创造了前提条件。另外，农村非农产业的进一步发展可以为农业采用先进的、大型的农业机械设备提高机械化水平。同时，小城镇建设为农村职业教育、科技推广应用创造了条件。这将有利于农业生产、管理的科学化。小康社会是一个综合性概念。衡量小康社会的指标也是多方面的。应包括社会结构、经济发展水平、人口素质、生活质量、社会分配结构、社会秩序等多方面的内容。小城镇建设可以集中相当多的文化、教育、科技、卫生、体育、信息和服务事业。这对于提高农村人口生活质量，促进乡村精神文明建设将会起到巨大的推动作用。因此，农村小城镇建设不仅可以通过促进工业化、商品化而为农村实现小康提供物质基础，而且也可以推动农村精神文明建设，提高农民生活质量，从而推动农村小康的全面实现。建设和发展小城镇是一项艰巨、复杂的系统工程。农村小城镇在农村经济发展具有多项功能，是当前和今后较长时期农村改革和发展的重要任务。如何建设和发展小城镇是十分值得重视和研究的问题。小城镇规划要体现高起点、可持续。高起点、可持续的规划可以使城镇健康有序地发展，而目光短浅的规划会给老百姓和社会留下无尽的遗憾和痛苦。所以，在编制和完善城镇发展规划中，首先，要提高规划的科学性。从根本上说城镇化水平是由经济发展水平决定的，没有农业经济和工业经济的发展，以及市场流通的活跃，就不可能有农村城镇化。同时，城 镇发 展还受人口、资源、地理环境等自然条件的制约。因此， 发展小城镇，要有合理的布局和分工，重点发展有潜力的县城和县域中基础好、发展潜力大的中心镇。要按照市场经济的需求，因地制宜，因势利导，立足 优势，突出特色， 规模适度，注重实效，科学确定小城镇的经济布局和市场定位，走集约式城镇化道路。城镇规划应同本地区经济社会发展战略及长期规划相衔接，以使小城镇成为联接广大小集镇、农村与大中小城市的纽带，形成较强的推动经济发展的聚集效应和扩散效应。其次，要注重规划的超前性、协调性。城 镇建设规划关系农村现代化的百年大计，必须面向未来，面向现代化，要体现地方特色，突出时代感和文化底蕴，有适度的超前性。要以可持续发展思想为指针， 坚持高起点、高标准， 统一规划，适度超前；同时，又要全面协调、合理布局、抓住重点、量力而行，分步实施。其中包括经济、社会、生 态环境的协调，各产业发展与基础设施的协调，城镇功能的健全、规模适度、空间的合理分布、以及物质文明和精神文明的协调等。第三，要加强规划的指导性、可操作性。制定规划要以“农村工业化，农业现代化，农村城镇化、城乡一体化“作为基本发展目标，建立完善的规划编制与实施的管理制度，健全规划成果的专家审查制度，制定保证规划得以实行的措施和法规，确保规划具有科学性和可行性，并综合运用经济、法律和行政手段，严格依规建设，有序发展。使小城镇建设适应城市化和社会化大生产及现代生活的要求，迈上新台阶。第四，要体现特色和精品意识。特色是小城镇可持续发展的动力。纵观城镇发展的历史，越是有特色的城镇，知名度越高，发展越快。小城镇建设必须增强精品意识，追求自己的时代特色和地方风格，构筑自己的鲜明特色和品位，形成独特的吸引力，不要盲目模仿大城市，贪大求全，面面俱到。如果每个乡镇都是一张面孔，千篇一律，那么就会出现“走了一村又一村，村村像城镇；走了一镇又一镇，城镇像农村“的状况，整个小城镇体系将失去生机和活力。随着科学技术的发展，人口的增加，水环境的污染成为了重大的问题。城市生活污水处理自 200 年前工业革命以来，越来越受到人们的重视。城市污水处理率已成为一个地区文明与否的一个重要标志。近 200 年来，城市污水处理已从原始的自然处理、简单的一级处理发展到利用各种先进技术、深度处理污水、并回用。 处 理工艺也从传统活性污泥法、氧化沟工艺发展到 A/O、A2/O、AB、SBR(包括 CCAS 工艺) 等多种工艺，以达到不同的出水要求。我国城市污水处理相对于国外发达国家、起步较晚，目前城市污水处理率只有 6.7%。在我们大力引起国外先进技术、设备和经验的同时，必须结合我国发展，尤其是当地实际情况，探索适合我国实际的城市污水处理系统。从我国目前城市污水处理厂排放的水质来看，要再生处理回用于景观用水的水体，需要对氮、磷、BOD、 COD、悬浮物等进一步有效去除，并消毒 杀菌。这从深度处理的技术角度来分析，一般需要采用生化方法与物化方法结合来协同处理。对于氨氮的去除，一般有物化法(折点加氯)与生化法(硝化) 两种方案。但前者用氯量是氨氮含量的十几倍，在氨氮较高时的运行是很不经济的；后者由于活性污泥在二级出水的低浓度 有机物含量下很难培养，一般采用生物膜处理方法，通常可以去除 90%左右的氨氮，例如采用曝气生物滤池，不但可以有效去除氨氮及部分 BOD、COD，还可以去除大部分悬 浮物，从而可省去沉淀池。如果二级出水达到了 GB 89781996 的一级排放标准，则三级生化处理在常温季节可将氨氮降至 1 mg/L 以下或接近 1 mg/L。考虑到北方冬季气温较低，氨氮的去除将受到温度的较大影响，因此可以预设折点加氯作为保障。同时，由于景观水体在冬季不容易变质腐化，因而可将氨氮的指标适当放宽至 13 mg/L。再生水作为城镇杂用水用途的用水量限制应与饮用水量限制相同，用户应根据其需水量的多少合理使用再生水。如居民使用再生水冲厕时，仍应按使用自来水进行冲厕时的相关规定执行，其它用途如消防、建筑施工、街道清扫、园林绿化等方面也应按自来水用量的要求来进行使用。而不应因再生水是由城市污水经再生处理后进行回用而不加以用量限制，造成再生水资源的浪费。在再生水作为城镇杂用水的使用过程中，用户必须严格遵守相关的再生水交费制度，及 时足额的缴纳再生水费，不应由于是使用再生水而拖欠甚至拒绝缴纳相关费用，以保 证再生水的处理成本可以得到及时的回收，为再生水处理回用工程正常运转和进一步扩大再生水生产回用规模提供足够的资金保障。再生水的处理工艺首先取决于对再生水水质的要求，参照国外经验，再生水用于城市杂用水时应分为非限制性接触与限制性接触两种用水，在再生水使用中，应尽可能地避免再生水与人体的直接接触，但在某些场所不可避免地确实存在着发生与人体接触的机会，把其中可能会与人体接触的用水定为非限制性接触再生水，而不可能与人体接触的用水定为限制性接触再生水。非限制性接触的含义并不是鼓励人们让再生水与人体接触，而是在确定再生水水质时要考虑到再生水有与人体直接接触的可能，而制定更安全的水质标准。用于城镇杂用的非限制性再生水应包括居民和公共设施冲厕，建筑消防用水，商业性洗车用水等用途，因为这些用水场所均存在用户或工作人员的人体直接与再生水接触的机会，为确保安全用水，要求水质较高，需要相应的再生水处理工艺。在对示范工程及其他相关工程的处理工艺全面、系统的跟踪监测的基础上，作为城镇杂用的非限制性接触再生水，宜采用三级（深度）处理和严格的消毒，提高出水水质，增加再生水回用的可靠性。2、研究目的和意义中国发展小城镇有许多有利条件，也有许多不利因素，最大的不利因素，还是思想解放不够，改革力度不大，措施办法不多。要以十七大精神 为指导，大胆解放思想，不断深化改革。当前，加快发展小城镇建设,必须提高以下几种认识：一是始终坚持发展是富民兴镇的第一要务。积极引 导干部、群众认识生产力，掌握资本；挖掘生产力，积攒资本；发展生产力，增加资本；扩大开放，引进资本。要积极引导农民进镇做工、经商、办企业。一切以发展辨是非，以发展评得失，以发展论英雄。二是不搞争论，大胆改革，大胆实 践，锐意进取。学习先进经验， “先干不争论，先 试后评论，先做再议论“，弘扬“敢 闯敢试，敢为人先，勇于创业“的精神。面对 矛盾不回避，面对改革不动摇，面对议论 不争论，允许试，允许闯，争取时间发展， 让实践作结论。坚持正确的，完善不足的，引 导扭曲的，改革错误的，宽容失误的。真正做到创新不跟风，争先不争论 ，依靠不依赖，引导不误导，使大家立足镇情心系群众，开拓创新，大胆实践，把思想集中到 发展上来，把精力用到改革上去，招商引资放手发展私营个体经济。三是给农民以国民待遇。对一些小城镇的户口一律放开，只要有固定住所、稳定工作和固定收入的都可以在城镇人户、就业、入学、劳动 保障等，对进城农民一视同仁。 四是一切坚持“三个有利于“。在农村解放思想的落脚点是加快发展，促进农民致富，促进小城镇建设。解放思想的具体行动则表现为一切坚持“三个有利于“为标准，即有利于生产力的发展，有利于人民群众的富裕，有利于城镇经济实力的不断增强。坚持千政策、万政策，引导群众致富就是好政策；大干部、小干部，领导群众致富就是好干部。有了这样的理念，就有了定位的标杆、做事的标准、干事的标尺，解放思想就有形化、具体化了，经济发展、小城 镇建设就有了思想基础。在中西部地区，应结合西部大开发战略，重点支持区位优势和发展潜力比较明显的小城镇加快发展。在一个城镇里，功能区要严格区分。工业区、商业区、住宅区、行政区等要避免混杂，有条件的城镇在功能区之间要用绿地或自然景观隔离，可以设 立商业生活街或休闲自然风景区等。 每个小城镇在分布上应弱化行业划分的分散格局，强化经济区域优势，形成有瓜菜的、有水果的、有商贸的、有旅游的、有饮食服务的集散中心，一镇一品，形成区域经济中心。历史文化特色也是发展小城镇的重要依托。其次是突出特色的问题。如果一个小城镇在合作和竞争的过程中，没有自己的特色，没有专业化、专门化的效率，就会在别的小城镇和城市强有力的竞争中衰落。因此，小城镇的发展，要根据城镇资源、区位、产业和经济结构特点、历史沿革和发展现状，立足比较优势，扬长避短，突出特色，在“ 个性“上下功夫，开 发拳头产品，选准项目，培育发展主导产业，走以市兴镇、产业立镇之路，形成自己的独特优势，走出一条各具特色的发展道路。以龙头企业为主体， 发展加工主导型小城镇；以农业产业化为对象，发展主导型小城镇；以专业市场为依托，发展市场主导型小城镇；以旅游、文化资源为凭藉，发展旅游开发主导型小城镇；以地理集散为依托，发展交通枢纽型小城镇；以吸引外资为重点，发展开放主导型小城镇；以农业科技革命为动力，发展科技主导型小城镇等。中国是一个“多煤少油少气”的国家。在中国一次能源生产和消费构成中，煤炭所占比例高达三分之二以上。虽然近年来可再生能源和清 洁能源的比重有所提高，但专 家预测到 2050 年，煤炭在能源中的比例仍将占 50%以上。据 BP 能源统计综合中国能源储量数据，中国约有 1145 亿吨煤炭储量，约占世界煤炭总储量的 13.5%；而石油储量仅 21 亿吨，天然气储 量仅 665.4 亿立方米，分别占世界总储量的 1.3%和 1.1%。这种能源基础决定了在相当 长一段时间内，煤炭仍将在总体能源中占有重要的地位。而且由于经济的快速 发展和能源消耗的迅猛增长，温室气体排放也大量增长。城市化引起的土地利用和土地覆盖的变化极大地改变了生态系统过程和功能，已经成 为生态学研究的热点。城市化区域的碳循环，特别是建成区植被的碳吸收和碳储存能力数据的缺乏已成为研究地区乃至全球碳循环的瓶颈。目前在城市区域关于碳吸收和碳储存的研究发现：一方面，城市中的不透水层降低了植被覆盖率，造成建成区单位面积碳的吸收和储存能力降低；另一方面，人工管理、热岛效应和相对低臭氧等可能使单株树木生长速度高于野外。植被覆盖的减少和单株生产力的提高这两个相反的驱动力使得城市化地区植被碳吸收能力存在不确定性。水质性缺水，是指有可资利用的水资源，但这些水资源由于受到各种污染，致使水质恶化不能使用而缺水，世界上许多人口大国如中国、印度、巴基斯坦、墨西哥、中东和北非的一些国家都不同程度地存在着水质性缺水的问题。水质性缺水不是水量不足，也不是供水工程滞后，而是大量排放的废污水造成淡水资源受污染而短缺的现象。水质性缺水往往发生在丰水区，是沿海经济发达地区共同面临的难题。以珠江三角洲为例，尽管水量丰富，身在水乡，由于河道水体受污染、冬春枯水期又受咸潮影响，清洁水源严重不足，因此节约用水、珍惜和保护好水资源已经成一个迫切的问题。水质性缺水与资源性缺水、经济性缺水有密不可分的关系。资源性缺水会导致水质性缺水状况加剧，经济发展对水的需求急剧增加致使水源的开发利用率无节制地增加，过高的开发利用率使被污染的水还来不及自净便又投入使用，使用的是污水，排放的是更污的污水，资源性缺水导致水质下降，水质下降导致水不能利用，如此恶性循环的结果，使资源性缺水和水质性缺水同时发生，且都更严重。至于经济性缺水更可以视为水质性缺水的重要原因之一，因为如果有强大的经济力量， 对城市污水则可首先完善城市排水管网，修建高等级的污水处理厂并提供正常运转所需的经费;对工业废水则 可做到达标排放或零排放; 对于众多城市垃圾和工业废弃物更可以通过处理变废为宝。中水回用在国外取得了广泛的应用，包括水资源极度充裕的以色列，以及美国、日本等国度在中水方面堆集了不少成功的经验。以色列的中水可谓世界第一，全国污水处置总量的 46%直接回用于灌溉，此外 33.3%和约 20%永别回灌公开和排入河道，最终又被直接回用于各方面（包括灌溉）。美国城镇污水处置设施曾经出格完整，城镇中水回用曾经处于大规模生产应用阶段，特别是在气候干旱的中西部地区。日本早在 1962 年就展开了中水回用的探究，从 20 世纪 80 年代起鼎力发起使用中水，并在下水道和下水道之间，特地设置了中水道。中水回用技术在国内还有一段冗长的路要走。中水回用逆境及其成因是值得注意的，目前中水回用存在着不少的问题。首先，中水回用的应用范围不够广泛，仅限于局部缺水 严重的都邑，且大大都中水工程是由政府强迫装配；其次，在一些曾经开展中水回用的地区，中水回用工程运营状况不佳。北京很多居民小区的中水回用工程闲置多年，酿成严重的投资糜掷。酿成这种状况的缘故原由庞杂，既有技 术上的问题，也有经济、制度上的问题。第一，相识问题。局部水价 较高，并且缺水严重的地区，政府、企 业和居民曾 经有了中水回用的认识，并且展开了富饶成绩的实施。但是在水资源绝对富厚、水价绝对较低的南边地区，其实什么是中水回用中水回用在国内的前途光明吗中水回用技术科斯特突破性进展。中水回用的认识还十分稀薄，公家对中水的相识也十分缺乏，习惯上难以回收。在工程建设方面：由于中水回用系统独立于自来水供应系统，于是乎开展中水回用势必央浼建设另一套给排水系统，使得中水回用系统只能在新建筑中使用；中水回用技术还在不断发展当中，晚期一些中水回用系统由于技术问题招致中水质量较差，成本过高，从而招致这些中水回用系统的闲置和糜掷，同时也下降了更新中水回用技术的激励；目前中水回用的主要形式是“自力更生“，即小区、酒店外部独立建设一座的中水回用工程，由于水源的不安稳、回用规模较小，招致设施得不到满盈欺骗，中水提供很不安稳，成本偏高。局部地区曾经成立了一定规模的中水公司，但是限于管网问题、运输成本，也没有取得广泛应用。专业中水公司固然下降了中水的处置成本，但是如何将中水运送到用户手中又成了一个问题，目前的解决手法是建设新的市政中水管线供水、送水车供水，昭着这会大大进步了中水的成本。在经济代价问题。代价直接影响到中水的需求。目前由于技术和规模问题使得中水回用的成本偏高，一些规模偏小的中水回用工程中水的成本以至赶过了自来水的代价。自来水是中水直接的替代品，于是乎中水没有竞争上风。最重要的制度方面。目前我国还没有一套合适中水回用的制度体系，包括中水回用圭臬、中水监管、中水工程投入等。我国是一个干旱缺水严重的国家。我国的淡水资源总量为 28000 亿立方米，占全球水资源的 6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，名列世界第四位。但是，我国的人均水资源量只有 2300 立方米，仅为世界平均水平的 1/4，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。然而，中国又是世界上用水量最多的国家。仅 2002 年，全国淡水取用量达到 5497 亿立方米，大约占世界年取用量的 13%，是美国 1995年淡水供应量 4700 亿立方米的约 1.2 倍。中国从 20 世纪 70 年代以来就开始闹水荒，这不是危言 耸听，而是客观存在的事实。80 年代以来，中国的水荒由局部逐渐蔓延至全国，情势越来越严重，对农业和国民经济已经带来了严重影响。再生水用于城市景观环境，其优势是十分明显的：（1）从水资源可持 续利用的角度 讲，这是一条经济、合理的途径，体现了城市水生态系统的自然修复、恢复与循环流动，包括物理 过程、化学过程和生物过程；（2）从使用功能的角度讲，可以满足缺水城市对于娱乐性水环境的需要，还可以将景观河道作为输水渠道，提供沿途的城市绿化用水、城市杂用和其他可能的工农业用户的水源，节省了长距离双管路的投资；（3）从水源调节 角度讲 ，可以通过娱乐性蓄水池调蓄水资源在时间上的分布不均，满足干旱期的用水需求，同时通过改善水的流 动、蒸发、移动、降水与渗透状态， 间接改善缺水城市的水源涵养条件，从而达到改善自然气候条件以及水生态循环的目的。因此，将城市再生水作为城市景观水体的水源，不仅可以明显缓解城市的缺水问题，而且可以满足城市对于娱乐性水环境的需求，无疑是行之有效的污水再生利用途径。辽宁省中西部干旱缺水严重，干旱具有明显的交替性、区域性和季节性，水资源开发存在不均衡、污染和浪费严重的问题。实施水资源优化配置，推行节约用水，加强 水保生态建设，调整产业结构，加快污水治理与回用步伐对于当前的社会主义新农村建设和城市化进程有着非凡的意义。3、国内外研究现状3.1 国内外关于污水处理方法的研究美国正在全国推出各种降低能耗的计划，以提高污水处理过程的能源效率。由于能源成本升高，加之人们对温室气体越来越关注，美国的污水处理专家们开始从国家、州和局部地区等各层面着手积极解决能源问题。劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的科研专家 Richard Brown 在 2008 年二月的一次听证会上向美国国会提出，“通过采用一些成熟的工艺，能耗可能会减少 10%-30%，”但在推广之前，需要在污水处理厂运营之中实施一个全面的能源管理计划。弗吉尼亚州亚历山大市的水环境研究基金会(WERF)在提高和促进能效方面走在了前列。目标是到 2030 年，实现能源和碳排放的平衡。该机构和位于加利福尼亚、威斯康星及纽约州的合作机构正通过一系列工作- 汇编数据、支持试验项目、提供基金、展示在能效和运行可持续性上取得的成功，努力让业界关注能源问题。美国有 16583 家污水处理厂，总计要消耗整个国家电力供给的 1%。对于一个典型的污水处理厂来说，泵送、通风和固体处理系统消耗的电能最高可以占到工厂预算的 30%，其次是人力成本。美国的污水处理厂每年总共要花费大约 40亿美元的电力成本，向大气中排放 4500 万吨以上的温室气体。但是，人们刚刚开始对能效有所关注，并采取了一定的措施，只有 19-20%的处理厂将厌氧消化池中产生的能量加以回收利用。通常，污水处理专家只关注于满足环境规范。管理人员在尝试新事物方面相当保守，由于成本非常重要，那么长期回报就不在他们的首要考虑因素之内了。WERF 的计划(包括研究、指导和管理)就是为了改变这一状况。 环球水源研究联盟(Global Water Research Coalition)起草了一份最佳能效解决方案的纲要。这份纲要将收录全球范围内的节能实例及相关工艺，帮助污水处理厂降低能耗，提高能源利用率。WERF 一直在向美国国会提交污水处理能效方面的专业建议。WERF 首席研究员和研究团队正在对污水处理单元产生的一种温室气体-甲烷进行研究，研究内容包括封闭腐化池系统中甲烷的释放、污泥消化过程中生物气产量的增加和其他创新技术。通过对欧洲污水处理厂的运行情况进行全面调查，一个重要的新数据库工具开发计划将能源可持续发展的标准和最佳方案 进行了统计。这些处理厂产生的能量已经超出了其运行所需的能量，例如奥地利西部 污水处理厂。WERF 会首先向 订户 提供这些研究数据，最终会面向整个行业发布。污水处理厂将上述研究成果和指导变成了行动，许多州立机构与处理厂的管理者和运营者通过合作，提高了工厂的能效。在威斯康星州，一项被称作“能源关注(Focus on Energy)”的计划于大约 十年前启动，目的是使得这个位于中西部的州实现能源独立。威斯康星州“关注能源”计划中水和废水小组的领导人、专业工程师 Joe Cantwell 正与威斯康星州的污水处理厂合作开发更节能的处理工艺，以 节约能耗和能源成本。“能源关注”计划不仅帮助污水处理厂检视了他们的处理工艺，并为其指出了节能的机会，而且有助于基金更好的得以利用。可以为能效项目提供 10%-30%的资金支持，唯一的要求是处理厂必须将这笔资金用于工 艺改进。这些资金来源于该州每个消费者所缴纳的电费。该计划确立和资 助的大部分能效改进方案都涉及生物处理系统中的通风系统-通风系统的改 变 、鼓 风机尺寸的缩小、溶解氧的控制，同时 也包括消化沼气的产生和利用工艺中的通 风系统的改进。在威斯康星州的能源关注计划资助污水和饮用水处理厂将普通驱动器置换成变频驱动器(VFD)，从而降低了能源成本。从水井中泵送水的能耗居然从每年 36000 美元降到了 12000 美元。在 Salmi 以前工作的威斯康星州的Ephraim，“能源关注 ”计划帮助该公用事业公司改用变频器(VFD)、小型电机和鼓风机以及微孔曝气，将其能耗和电费降低了 50%以上。“能源关注”计划负责处理所有的资金申请文件。这笔资金( 虽然不是 100%的项目成本) 有助于说服当地政府官员和公用事 业 公司董事会成员对这一投资和回报理念提供支持。在威斯康星的 Sheboygan，“能源关注”计划资助了 6 个节能项目。公司在泵站中采用了 VFD，从而节约了大量的能源成本。在工厂内部，效率更高的鼓风机预计每年有望节省 33000 美元，尤其是在流量较高的夏季。污泥消化沼气的增加甚至节省了更多的天然气成本，因为沼气驱动的微型燃气轮机所产生的电量大约是工厂发电量的三分之一。回收的热量被用于消化过程和建筑供热。消化池的热水回路也与建筑物的供热系统连接在一起。最后，Sheboygan 已经将能耗从每瓦特处理 600 加仑减少到了每瓦特处理 800 加仑，能效提高了 33%。这是一项卓有成效的 计划，在提高污水处理厂对能源的关注程度，不仅降低成本，而且在社区内获得环保的好名声。”加利福尼亚能源委员会的水-能效项目经理说到，在加利福尼 亚州，能源和水的联系非常密切。他正帮助该州在 2020 年之前达到下列目标：人均用水减少20%，可再生能源增加 33%、温室气体排放降低 30%。虽然加利福尼亚在美国是温室气体排放最少的一个州，非常注重能效，但这里仍然具备许多节约能源的机会。水和污水处理行业在实现这些目标方面将扮演重要角色，发挥重大作用。通过“载荷管理”-在峰值需求时段使用较少的能量，而在低需求 时段(此时能源价格较低) 使用较多能量-控制污水处理厂的能效。污水处理厂可以借助发动机、微型燃气轮机和燃料电池来提高泵送系统的能效，使通风系统效率更高，以及使用更多的可再生能源，例如风能、太阳能、小型水电系统和消化沼气。该州污水处理厂所消耗的能源中，大约 3%-4%是可再生能源 -风能、太阳能、水能和沼气-接下来几年内，这一比例可能加倍，达到 6%-8%。加利福尼亚州在污水处理厂节能创新领域是个领导者。在北加利福尼亚阳光充足的 Butte 县，Oroville 地区的 Sewerage Commission 是美国第一批采用太阳能的公共污水处理厂公司之一。该公司于 2002 年底启动了一个 520 千瓦的太阳能系统，目前该系统仍在高效运转。电能输入量已经降低了大约 51%。太阳能预示着一个巨大的机遇。该项目的资金是自给自足的，是从外部购买能源时(每年大约要花费 10 万到 15 万美元)节省下来的。在南方的旧金山湾(San Francisco Bay)地区，EBMUD(East Bay Municipal Utillties District)在节能方面的措施可能会让人觉得“老套”。该组织的公共信息代表 Brian McCrea 和电机工程 师 Dado Hernandez 列举了一系列节能措施：消化沼气的回收和再利用；以饭店废弃油脂和烹调油为原料的生物柴油试验项目；将该地区所有的客车全部换成混合动力的；回收微型燃气轮机产生的热能；为购买节能设备的消费者打折；在水库中进行水力发电。所有的研究者和政策制定者都认为，美国污水处理厂能效的提高和碳足迹的减少需要一些开创性的措施。简单的提高生物气的产量是不够的，能源保护和使用可再生能源也是不够的。相反，答案是最大程度的利用处理工艺中的能量，让整个工厂实现可持续运营。加利福尼亚的提倡“整体方法”，即将能源看作水循环过程中每个步骤( 泵送、传输、 处理、配给、收集和废水处理) 的整体之一。通 过一种更经济的节能方式，水资源的保护和水的使用效率可以带来同样或更多的优势。人们已认识到，气候变化和碳足迹正成为影响公众健康状况的一个因素。对于欧洲各国来说，幸运的是没有严重的水方面的问题，诸如大范围的洪水泛滥、干旱或大范围的水资源短缺，而且，也未收到通过水源作为传播渠道的致命的传染性疾病的困扰。总体上来说，欧洲的水资源状况良好。但是，与此同时也存在着一些威胁到、影响到水质状况的问题。因此，为保证在欧洲范围内水质和水量的可持续发展，欧共同制定了覆盖面广泛的基础法规。欧洲的水资源的状况归纳如下：虽然自从上个世纪九十年代起，欧共体提出了要达到的水质目标，但是河流水质并没有完全改善。据统计，目前仍有 20%的地表水受到严重污染。然而，自七十年代以来，那些污染最为严重的河流得到了改善。因农业 生产排放硝酸盐所引起的河流、湖泊、水库、海岸和海水的富营养面源污染还在不断增长，同时，对其所产生的危害性估计不足。由于在工业方面、在污水处理方面采取了一些措施，并且在家庭中采用无磷的洗涤剂，因而，磷化合物的排放量已减少了 40-60%。在欧洲地下水占饮用水水源的 65%。但是，地下水的水质、及其引起的人体健康正受到浓度过高的硝酸盐、杀虫剂、重金属、碳水化合物和有机氯化物等的威胁。欧洲各国对于水资源的应用各不相同。在地中海国家，水资源主要被用于农业灌溉。而对于北欧诸国来说，水资源主要用于满足居民、公众事业、商业的需求。 欧洲各国对于水资源的管理是相当复杂的。欧盟的各成员国对于水质和污水处理的观点各不相同，有时甚至是相互对立的。有些国家认为本国经济发展受到了欧洲的环境保护法规的限制。另外，还存在着河流水体边界不清和水源污染的问题。在欧洲，某些河流流经不同的区域和国家，其流域的不同段分别由不同的行政部门或地区单位管理，需要互相间的合作与支持。欧盟在水资源管理的立法方面可分为三个阶段。第一阶段为 1975 年通过的有关地表水的法规和 1980 年通过的有关饮 用水的法规。主要是针对不同类型的水源和不同用途的水的水质：渔业养殖水；类养殖水；游泳水；地下水；第二阶段主要针对排放标准。在这方面有两部重要的法规，1991 年通过的硝酸盐法规和城市污水处理的法规(UWTD)。所有已建成的区域，根据其规模和所处的位置，必须在 1998，2000 或 2005 年底以前逐步建立起污水收集系统和处理系统。根据接受水体对污染的敏感程度，将处理污水处理深度分为一级处理、二级处理或三级处理。 污水处理工艺可以由三级连续的处理工艺和被称为预处理的初级处理工艺组成。 预处理是通过机械处理，如格栅、沉淀或气浮，去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等。一级处理是通过 沉淀池或气浮池去除悬浮的固体物；二级处理是生物处理：污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥；三级处理是污水的深度处理，它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。目前我国在参考国外先进技术和经验的基础上，为建设城市污水处理系统提出了以下几个发展方向：1、总投资省。我国是一个发展中国家，经济发展所需资金非常庞大，因此严格控制总投资对国民经济大有益处。2、运行费用低。运行费用是污水处理厂能否正常运行的重要因素，是评判一套工艺优劣的主要指标之一。3、占地省。我国人口众多，人均土地 资源极其紧缺。土地资源是我国许多城市发展和规划的一个重要因素。4、脱氮除磷效果。随着我国大面积水体环境的富营养化， 污水的脱氮除磷已经成为一个迫切的问题。我国最新实施的国家污水综合排放标准(GB8978-1996)也明确规定了适用于所有排污单位，非常严格地规定了磷酸盐排放标准和氨氮排放标准。这就意味着今后绝大多数城市污水处理厂都要考虑脱氮除磷的问题。5、 现代先进技术与环保工程的有机结合。现代先进技术，尤其是计算机技术和自控系统设备的出现和完善，为环保工程的发展提供了有力的支持。目前，国外发达国家的污水处理厂大都采用先进的计算机管理和自控系统，保证了污水处理厂的正常运行和稳定的合格出水，而我国在这方面还比较落后。计算机控制和管理也必将是我国城市污水处理厂发展的方向。污水处理方法现代的废水处理方法主要分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三类。物理处理法是通过物理作用分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物（包括油膜和油珠）的废水处理法，可分为重力分离法、离心分离法和筛滤截留法等。属于重力分离法的处理单元有：沉淀、上浮（气浮）等，相应使用的处理设备是沉砂池、沉淀池、隔油池、气浮池及其附属装置等。离心分离法本身就是一种处理单元，使用的处理装置有离心分离机和水旋分离器等。筛滤截留法有栅筛截留和过滤两种处理单元，前者使用的处理设备是格栅、筛网，而后者使用的是砂滤池和微孔滤机等。以热交换原理为基础的处理法也属于物理处理法,其处理单元有蒸发、结晶等。 化学处理法通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解状态的污染物或将其转化为无害物质的废水处理法。在化学处理法中，以投加药剂产生化学反应为基础的处理单元是：混凝、中和、氧化还原等；而以传质作用为基础的处理单元则有：萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗析等。后两种处理单元又合称为膜分离技术。其中运用传质作用的处理单元既具有化学作用，又有与之相关的物理作用，所以也可从化学处理法中分出来,成为另一类处理方法, 称为物理化学法。生物处理法通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机污染物，转化为稳定、无害的物质的废水处理法。根据作用微生物的不同，生物处 理法又可分为需氧生物处理和厌氧生物处理两种类型。废水生物处理广泛使用的是需氧生物处理法，按传统，需氧生物处理法又分为活性污泥法和生物膜法两类。活性污泥法本身就是一种处理单元，它有多种运行方式。属于生物膜法的处理设备有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池以及最近发展起来的生物流化床等。生物氧化塘法又称自然生物处理法。厌氧生物处理法，又名生物还原处理法，主要用于处理高浓度有机废水和污泥。使用的处理设备主要为消化池。废水中的污染物是多种多样的，不可能指望用一种处理单元就把所有的污染物去尽，往往需要通过由几种方法和几个处理单元组成的处理系统处理后，才能达到要求。现代污水处理设备技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD 一般可去除 30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD，COD 物质) ，去除率可达 90%以上，使有机污染物达到排放标准。三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂率法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗分析法等。整个过程为通过粗格删的原污水经过污水提升泵提升后，经过格删或者筛率器，之后进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理(即物理 处理) ，初沉池的出水进入生物处理设备，有活性污泥法和生物膜法，( 其中活性污泥法的反应器有曝气池，氧化沟等，生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床)，生物处理设备 的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理，一级处理结束到此为二级处理，三级处理包括生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后 进入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后，污泥被最后利用。隔膜滤水技术始于 20 世纪 60 年代，经过多年的研究，隔膜 滤水有了很大的改进，采用隔膜技术处理非饮用水源，即在一定的压力下压迫水流通过细密的隔膜，这种隔膜起着 过滤作用，它仅能让水分子通过，而比水分子大的杂质分子都无法通过，从而除往水中诸如盐、钙、磷、氮、镭等一些不易溶解的固体和杂质，终极达到净化效果。日本尽缘材料公司已开发成功一种使用陶瓷膜过滤器的污水处理系统。此系统可用于中小型水处理厂。陶瓷膜过滤器的水处理系统中，陶瓷膜内的微孔直径为 0.1m，因此大于此孔径的固体悬浮物，如耐 氯细菌和大肠杆菌都可被滤除。这是一套可供约 1000 人饮水、使用陶瓷膜 过滤器的简化水处理系统，有 4 组过滤组件，每一组过滤膜组件装有 150 个独立石柱型陶瓷滤芯，滤芯像莲藕，长100cm，直径 3cm。每一 滤芯有 61 个内径为 2.5mm 的孔。4 个组件的陶瓷膜总面积为 288m2，每天的水净化能力为 26.6m3。此过滤膜的特点是过滤可靠性高，耐腐蚀性好。膜大约 12 年更换一次。此系统使用操纵简便，运转用度低。它比普通慢过滤装置紧溱得多。此外，由于使用滤液和压缩空气进行逆流反洗，因而此系统可连续操纵 612h，净化水回收率高达 99。为了更有效地处理被重金属污染的水，美国太平洋西北国家实验室已发明了一种方法：用直径 515m 的陶瓷晶体做成 带有圆柱状峰窝形洞穴（或气孔），并将它们排列整洁。在这种元件的气孔表面涂有稠密的单分子层，该分子层与陶瓷体表间的级强的粘结力。当被重金属污染过的水流过气孔时，分子的另一端就吸附并控制重金属。据称一大匙这种有气孔的粉状材料的表面积相当于一个足球场， 这一技 术称为 SAMMS自集合单层 分子支承体。SAMMS 能吸附多种污染，甚至包括放