（管理科学与工程专业论文）城市污水回用技术经济分析和实施方案研究.pdf

摘要 摘要 当前，水资源短缺和严重污染同益成为一个阻碍工业化、城市化发展的社 会和环境问题。事实证明，传统的管水观念和方式是落后的，也是没有出路的。 人类在面i 临水资源短缺和严重污染引起的生存危机时，必须寻找新的解决方法 和新的处理技术，f 是在这样的形势下，污水资源化和中水回用技术由于有效 地解决了这一难题而引起关注和实施。本文基于循环经济、外部性分析、系统 科学和项目管理的思想，对我国城市污水资源再生利用的现状、问题、以及问 题产生的原因等进行了探讨，提出了有针对性的方案和具体的政策建议，初步 描绘出城市污水资源再生利用研究的基本图景。 首先，从可持续发展和以人为本这一前提出发，对当前水资源短缺与污染 状况进行定量描述和定性分析，指出大力推进污水资源化事业已迫在眉睫，中 国必须立足科学发展观，学习、借鉴国内外的先进技术和管理经验，倡导并实 施城市污水资源再生利用，从而促进城市建设和经济社会可持续发展。 其次，运用循环经济理论，进行外部性分析，归纳出中水回用具有丌源、 控污的双重功能，进而对城市污水回用系统进行技术经济优化分析，提出了中 水回用广泛使用的最新水处理技术，评估了污水资源再生利用的经济效益、环 境效益和社会效益。并指出中水系统是一个系统工程，因此应用系统论原理， 对中水回用的工程建设、技术应用、运行管理和后续发展加以分析、研究，通 过加强薄弱环节、抑制膨胀因素，以便促进中水回用系统的综合优化，实现城 市污水资源化。 最后，从技术管理和项目管理的角度提出了污水回用系统在我国城市规划 建设中推广的策略。本文以研究对策、落实措施、建立长效机制为重点，对城 市污水资源再生利用的问题进行了初步的探讨，对问题产生的原因进行了深刻 的剖析，拟定了城市污水资源大规模再生利用实施方案，并从观念创新、法规 建设、发展规划、管理体制、运营机制、投融资机制、水价体系、政策扶持、 拉动需求等方面提出了对策建议。 关键词：水资源，污水资源化，中水回用，发展措施 a b s t r a c t a b s t r a c t n o w a d a y s ，l a c ka n dp o l l u t i o no fw a t e rr e s o u r c eh a v e b e e nas o c i a la n d e n v i r o n m e n t a lp r o b l e m ，w h i c he n c u m b e r st h ei n d u s t r i a la n du r b a nd e v e l o p m e n t t h e r e a l i t ys h o w st h a tt h et r a d i t i o n a lc o n c e p ta n dm e t h o do fw a t e rm a n a g e m e n ti so u to f d a t ea n dc a n n o tf i n daw a yo u t f a c i n gt ot h el a c ka n dp o l l u t i o no fw a t e rr e s o u r c e w h i c hr e s u l ti nac r i s i so fh u m a n b e i n g ss u r v i v a l ，w es h a l ls e e kf o rn e w s o l u t i o n sa n d n e wt e c h n o l o g i e s u n d e rt h e s ec i r c u m s t a n c e s ，t h er e u s eo fw a s t e w a t e ra n dt h e t e c h n o l o g yo fr e c y c l e dw a t e rh a v ea r i s e nt h ea t t e n t i o na n db e e np u ti n t oa p p l i c a t i o n b a s e do nt h ec o n c e p t so fr e c y c l i n ge c o n o m y , e x t e r n a la n a l y s i s ，s y s t e ms c i e n c ea n d p r o j e c tm a n a g e m e n t ，w et r e a t o ft h ea c t u a ls t a t u so fr e - u s eo fc h i n e s eu r b a n w a s t e w a t e r , t h er e l a t e dp r o b l e m sa n dt h er e a s o n st h e r e o fi nt h i st h e s i s w ea d v a n c ea p e r t i n e n ts c h e m ea n dd e t a i l e ds u g g e s t i o n so fp o l i c i e s ap r e l i m i n a r yp l a no fu r b a n w a s t e w a t e rr e c y c l i n gh a sb e e nt r a c e do u t f i r s to fa l l ，w eg i v eaq u a n t i t a t i v ed e s c r i p t i o na n daq u a l i t a t i v ea n a l y s i so nt h e a c t u a ll a c ka n dp o l l u t i o no fw a t e rr e s o u r c ef r o mt h ea n g l eo fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t a n dh u m a n i s m t h ed e v e l o p m e n to ft h er e u s eo fw a s t e w a t e ri sa l r e a d yav e r yu r g e n t t a s k b a s e do nas c i e n t i f i cd e v e l o p m e n to p i n i o n ，c h i n as h a l ll e a r nd o m e s t i ca n d f o r e i g na d v a n c e dt e c h n o l o g i e sa n dm a n a g e m e n te x p e r i e n c e s t oi m p l e m e n tu r b a n w a s t e w a t e rr e c y c l i n ga n ds u b s e q u e n t l ye c o n o m i ca n ds o c i a ls u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t a n du r b a nc o n s t r u c t i o n s e c o n d ly ，w ec o n d u c ta ne x t e r n a la n a l y s i sb yu s i n gt h er e c y c l i n ge c o n o m y t h e o r y i ti sc o n c l u d e dt h a tt h eu s eo fr e c y c l e dw a t e rh a sad o u b l ef u n c t i o n ：r e d u c e p o l l u t i o n a n dc o n s e r v er e s o u r c e s t h e na na n a l y s i so ft e c h n i c a la n de c o n o m i c o p t i m i z a t i o n h a sb e e nc a 盯i e do u t w ep u tf o r w a r dt h el a t e s tw a t e rt r e a t m e n t t e c h n o l o g yf o rr e c y c l e dw a t e ra n dm a k ea na s s e s s m e n to nt h ee c o n o m i cb e n e f i t s ， e n v i r o n m e n t a lb e n e f i t sa n ds o c i a lb e n e f i t so ft h ew a s t e w a t e rr e c y c l i n g f o rt h e r e c y c l e dw a t e rs y s t e mi s as y s t e m a t i c a le n g i n e e r i n g ，t h es y s t e m a t o l o g yi su s e dt o a n a l y z ee n g i n e e r i n gc o n s t r u c t i o n ，t e c h n i c a la p p l i c a t i o n ，o p e r a t i o n a lm a n a g e m e n ta n d s u b s e q u e n td e v e l o p m e n t o fr e c y c l e dw a t e r t h ec o m p r e h e n s i v eo p t i m i z a t i o no f r e c y c l e dw a t e rs y s t e ma n dt h er e u s eo fw a s t e w a t e rw i l lb er e a l i z e db yr e i n f o r c i n g w e a kp o i n t sa n dd e t e r r i n gd i l a t e df a c t o r s a b s t r a c t a tl a s t ，t h e s t r m e g yo fe x p a n s i o n sc o n c e r n i n gt h er e c y c l e dw a t e rs y s t e mi n c h i n e s eu r b a np l a n n i n gi sp u tf o r w a r df r o mt h ea n g l eo ft e c h n o l o g ya n dp r o j e c t m a n a g e m e n t ，w ep l a c ee m p h a s i so nt h es t r a t e g ys t u d y , i m p l e m e n t a lm e a s u r e sa n dt h e e s t a b l i s h m e n to fal o n g t e r ma n de f f e c t i v es y s t e m w em a k eap r e l i m i n a r yd i s c u s s i o n o nt h ep r o b l e m sa r i s e nf r o mu r b a nw a s t e w a t e rr e c y c l i n g w ec o n d u c tap r o f o u n d a n a l y s i so nt h er e a s o n so ft h ea b o v e m e n t i o n e dp r o b l e m s w em a k es u g g e s t i o n si nt h e d o m a i n so fn e wc o n c e p t s ，e s t a b l i s h m e n to fl a w a n dr e g u l a t i o n s ，d e v e l o p m e n t p l a n n i n g ，m a n a g i n gs y s t e m ，o p e r a t i o n a ls y s t e m ，i n v e s t m e n ta n df i n a n c i n gs y s t e m ， w a t e rp r i c i n g ，p o l i c i e s s u p p o r ta n ds t i m u l a t i o no fd e m a n d s k e yw o r d s ：w a t e rr e s o u r c e ，r e u s eo f w a s t e w a t e r ，m i d d l ew a t e rr e c y c l e d e v e l o p i n gm e a s u r e 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名：胁 矿j 手jj p 矿易年岁月夕日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文 的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的 印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子 版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文； 学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的 阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送 交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学 校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名 翟鼍型p 一 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 年月日年月 日 问题的提出 1 1 研究背景 第1 章问题的提出 水资源是人类社会生存和发展的根基。所谓水资源是指逐年可以恢复、更新 的淡水中，人类在一定的技术经济条件下可以为人们利用的那一部分水。显然， 能被人类利用的水资源极为有限。随着城市化进程的加快和经济社会的快速增 长，水资源短缺和严重污染已成为制约经济发展和改善人类生存条件的重要因 素。2 1 世纪是水危机的世纪，如果不能有效解决作为命脉性资源的水的问题， 城市和经济社会的发展都将是不可持续的，且直接威胁到人类的生存与发展。因 此，如何优化水资源利用已成为我国水资源丌发利用中亟待解决的课题。 在解决水资源短缺的问题上，传统的做法就是通过丌辟新的水源，远距离引 水，建造水厂和铺设管网的办法来扩大自来水的供应量，这需要国家的总体安排， 还需要巨大的工程投资。而对于普遍和严重的水体污染来说，传统的做法作为相 当有限，结果造成原水水质下降，净水难度加大且成本不断增加，水污染的过快 到来使人们不得不承认水资源的r 盏匮乏将制约城市的发展。由于有限水源的竞 争以及传统的用水和解决水污染方法，出现了新的经济学和费用问题，寻求新的 管水战略己十分必要。事实证明，传统的管水观念和用水方式是落后的，也是没 有出路的；人类在面临水资源短缺引起的生存危机时，必须寻找新的解决方法和 新的处理技术。诈是在这样的形势下，污水资源化和中水回用技术由于具有减轻 污染、丌源节流的双重功能，有效地解决了这一难题而引起关注和实施。 1 2 研究目标与方法 本文从当前水资源短缺和水环境恶化现象入手，主要运用实证分析和规范分 析、定量分析和定性分析相结合的分析工具，结合实际阐述了城市污水资源再生 利用在促进水资源可持续利用方面的必要性和可行性，提出了广泛使用的最新中 水处理技术，评估了中水回用的经济效益、环境效益和社会效益，并对城市污水 资源再生利用实践中值得思考的问题进行了分析，从观念创新、发展舰划、法规 建设、管理体制、运营机制、投融资机制、水价体系、政策扶持、拉动需求等方 面提出了对策建议，对我国进一步提高水资源的利用效率，缓解水资源要素供应 1 i ：人扬城市污水川用系统构成艟实旋州究宁波城市州究，7 0 0 6 1 问题的提山 对区域经济的瓶颈制约，促进国民经济的持续、快速、健康发展和人民生活水平 的稳步提高，具有积极意义。 本文基于循环经济、外部性分析、系统科学和项目管理的思想，对我国城市 污水资源再生利用的现状、问题、以及问题产生的原因等进行了探讨，并提出了 一些解决办法。首先，从可持续发展和以人为本这一前提出发，运用循环经济理 论，进行外部性分析，提炼出中水回用具有丌源、控污的双重功能，是污水资源 化最主要的技术、方法和运用，是水资源优化配置和最佳使用的经典表现，它减 少了水源污染的外部性，具有外溢效应，实现了“帕累托”最优。其次，应用工 程管理的方法，对污水回用在景观环境、市政杂用、居住小区、工业园区、都市 农业等领域的工程实施方案进行了重点研究，并运用系统论原理，对污水回用的 工程建设、技术应用、运行管理和后续发展加以分析、研究，通过加强薄弱环节、 抑制膨胀因素，促进中水回用系统的综合优化，实现城市污水资源化。最后从技 术管理和制度创新的角度提出了污水回用系统在我国城市规划建设中推广的策 略，描绘出城市污水资源再生利用研究的基本框架。 1 3 研究思路 幽1 1 论文研究思路 城市污水同 ；i j 的必要性分析 第2 章城市污水回用的必要性分析 2 ，1 水赍源现状分析 水是维系经济和生态系统的最关键要素，是地球上分柿最广，但又分布不匀 的资源。地球上水的总含量约1 4 l o 一m 1 ，泼水储量仅占总水量的27 ，约38 1 0 “1 8 。从水资源上看，地球某时段总量相对是一定的。但最近有研究报导，每 年大约有l l2 亿t 水漏入地球内部，其中能够回到地表的水只有2 3 亿t ，( 另外的 8 9 亿t 水却永远找不回来) ，这个数字远远低于保护水量平衡的要求。也就是说 已知的可_ ：h ：采的总水量，将逐年减少。 我国是世界上2 1 个最缺水的国家之一，水资源总量约2 7 2 0 亿m ，居世界第6 位，但人均占有量仅居第1 0 8 位，平均每人每年2 3 5 0m = 。，不及全球人均水资源量 8 8 4 0 r a ：的四分之一，相当一部分城市存在水资源短缺的现象，全国6 6 9 个城市中， 4 0 0 多个城市常年供水不足，其中1 1 0 个城市严重缺水2 ，近5 0 个城市实行限量定 额，供水水荒危机己成定势，水资源已成为我国最严重的资源问题：特别是我国 的水资源分布很不均衡，在长江以北地区，只有1 0 的地表径流和3 0 的地下径流， 人均水资源只有7 0 0m 3 ，而在长江以南地区尽管有9 0 左右的地表、地下径流， 人均水资源有3 4 0 0 一，但随着人口的剧增、经济的快速发展，同样使南方城市 也面临着水资源的短缺和水污染的困扰，水的补给己成为我国十分突出的经济 和社会问题，据统计全国缺水6 0 1 0 。m 年，因缺水减少的工业产值估计为1 2 0 0 亿元年。 2 2 城市水环境现状分析 水资源状况和水环境质晕直接影响着经济社会发展的速度和人民生活的水 平。根据对国内5 3 0 多条河流的监测，有4 3 0 多条河受到不例程度的污染，占受检 河流的8 1 以p ，七大河流流经的1 5 个主要城市河段中，有1 3 个河段的水质污染 严重，占8 7 。与此同时，国内尚有近9 0 的城市污水未经处理而真接排八周边的 江河湖海近水体，使得共用水体资源的j 二下邻近城乡株连受害，甚至形成流域性 水污染灾难，全国7 大水系和内陆河流1 l o 多个重点河段符合地面水环境质量标 水污染灾难，全国7 大水系和内陆河流1 l o 多个重点河段符合地面水环境质量标 2 郭鞍群滁洪森中水川用产业化市场化探讨黑e 江水专学撇，2 0 0 2 年1 2 月 3 蔡驸琴浊析靴市中水利用十团市政，2 0 0 3 年笫4 燃 4 沈光扯关十蛐市污水 台耻政第的牌中陶环徘产1 0 ，2 0 0 4 牛，门 城市污水同h j 的必要性分析 第2 章城市污水回用的必要性分析 2 1 水资源现状分析 水是维系经济和生态系统的最关键要素，是地球上分柿最广，但又分布不匀 的资源。地球上水的总含量约1 4 1 0 。m 。，淡水储量仅占总水量的2 7 ，约3 8 x 1 0 “m 。从水资源上看，地球某时段总量相对是一定的。但最近有研究报导，每 年大约有1 1 2 亿t 水漏入地球内部，其中能够回到地表的水只有2 3 亿t ，( 另外的 8 9 亿t 水却永远找不回来) ，这个数字远远低于保护水量平衡的要求。也就是说 已知的可开采的总水量，将逐年减少。 我国是世界上2 1 个最缺水的国家之一，水资源总量约2 7 2 1 0 亿m j ，居世界第6 位，但人均占有量仅居第1 0 8 位，平均每人每年2 3 5 0m = ，不及全球人均水资源量 8 8 4 0 m ：的四分之一，相当一部分城市存在水资源短缺的现象，全国6 6 9 个城市中， 4 0 0 多个城市常年供水不足其中1 1 0 个城市严重缺水2 ，近5 0 个城市实行限量定 额，供水水荒危机己成定势，水资源已成为我罔最严重的资源问题；特别是我国 的水资源分布很不均衡，在长江以北地区，只有1 0 的地表径流和3 0 的地下径流， 人均水资源只有7 0 0m 1 ，而在长江以南地区尽管有9 0 左右的地表、地下径流， 人均水资源有3 4 0 0m ；，但随着人口的剧增、经济的快速发展，同样使南方城市 也面临着水资源的短缺和水污染的困扰1 ，水的补给已成为我国十分突出的经济 和社会问题，据统计全国缺水6 0 x1 0 “m 。年，因缺水减少的工业产值估计为1 2 0 0 亿元年1 。 2 2 城市水环境现状分析 水资源状况和水环境质量直接影口向着经济社会发展的速度和人民生活的水 平。根据对国内5 3 0 多条河流的监测，有4 3 0 多条河受到不同程度的污染，占受检 河流的8 1 以上，七大河流流经的1 5 个主要城市河段中，有1 3 个河段的水质污染 严重，占8 7 。与此同时，国内尚有近9 0 的城市污水未经处理而直接排入周边的 江河湖海近水体，使得共用水体资源的上下邻近城乡株连受害，甚至形成流域性 水污染灾难，全国7 大水系和内陆河流l l o 多个重点河段符合地面水环境质量标 2 郭轶群，涂洪森中水川用产业化市场化探讨黑龙江水专学撇，2 0 0 2 年1 2 月 3 蔡l j | i 琴浅析城市中水利用中田市政，2 0 0 3 年铅4 朋 4 沈光业关于城市污水治j 型政策的思考中固环俅一， 2 0 0 4 年? 几 城市污水同刚的必要性分析 准i 、i i 类的占3 2 ，h i 类的占2 9 ，属于i v 、v 类的占3 9 。目前，我国8 0 的水域、4 5 的地下水受到污染，9 0 以上的城市水源污染严重，城市内及附 近的湖泊普遍存在严重富营养化，9 7 的大中城市地下水受到严重污染8 。 随之城市河网水环境持续性恶化，城市内河水质污染情况突出，水体污染的 特征是有机型，主要污染指标是高锰酸盐指数、氨氮、石油类以及生化需氧量等。 究其原因：一是城市生活污染源和农业污染源增加迅速，已经成为地表水污染的 重要因素。由于城市污水管网和污水处理厂建设滞后，老城区和未成套住宅区的 生活污水随意排入河道，造成内河水质的恶化：在城乡结合部，众多小型企业及 家庭作坊的大量生产废水未经任何处理被排入河网中：一些企业污水处理设施运 转不证常，偷排污水的现象依然存在；一些工业企业发展迅速、导致达标排放污 水量增大，河道的纳污量超过其自净能力；城市雨水存在污染，使部分地表水体 污染加剧，河道富营养化现象严重等。二是随着工业化和城市化进程的加快，除 城区内河受到了严重的污染外，大量河道被填埋、侵占，造成河道规模偏小、淤 积严重。三是由于城区内河为各大水系的下游，再加上城区河网为死水，上游取 水量增大导致河道的天然径流量减少，自净能力差、治理难度大，给污染整治带 来难度。四是一些城市河道曾经受到过严重污染，大量有机质和重金属沉积在河 床淤泥中，污染物随着河水流动逐渐释放，进入河水水体造成持续性二次污染6 。 2 3 水污染及其治理形势分析 随着工业经济的发展和城市化进程的加快以及人民生活水平的提高，用水量 逐年增加，污水的排放量也以每年近8 的增长率逐年增加，其中超过9 0 的污水 未经处理直接排入水体，城市生活生产用水量和各类污染物排放量大幅度上升污 染河流，破坏生念环境7 ；农村面源污染尚未得到有效控制，垃圾渗滤液等影响 现有污水处理设施的芷常运行，改善水环境质量面临巨大的压力。而出水污染所 引发的生物链毒害、致病至死的案件更是不胜枚举。据查，引起人类发病的传染 有近1 5 0 种，其中有1 5 种是由水传播引发的，如伤寒、霍乱、痢疾、肝炎等病例。 已发现水体介质中有1 4 0 多种病毒，由水体中化学物质引起疾病也是有目共瞩， 如硝酸热，氟化物，酚和一类污染物汞、铅、砷、铬、氯等，也有几十种之多， 由水中有机物引发的致癌物有l ( ) 0 多种，如苯肼、苯并芘等2 0 多种，苯胺、偶氮 苯等临床可疑物2 0 多种；促癌、助癌物有酚、蒽、芘、卤代物等6 0 多种等。水量 的短缺和水质的恶化，已经构成制约和引发一个地区或城市经济甚至社会不安定 5 杨文附城市处j 坐污水的中水川用技术问题探m 广朴1 人学学报，2 0 0 4 年8 门 6 矗毕生，f - 人扬等宁被市戢市污水资源卅生利用实施玎窠州，t 宁波市政府舌点醒题，2 0 0 5i 2 7 建筑部综合财务一d 中闽城市建世统i 1 年报，2 0 0 4 年 城市污水同心的必要性分析 的重要因素“。 为了控制水污染和实现污水资源化，国家对城市污水处理提出了明确的要 求，到2 0 1 0 年，所有设市的城市，污水处理率不低于6 0 ，直辖市、省会城市、 计划单列市和风景旅游城市，污水处理率不低于7 0 ，中水回用率不低于2 0 。 我国国民经济和社会发展第十个血年计划纲要确定，“十五”期问所有设市城 市都必须建设污水处理设施，至1 j 2 0 0 5 年，城市污水集中处理率要达到4 5 ，届时 城市污水处理厂规模将超过4 0 0 0 万m 3 d ，其中绝大多数是二级生化污水处理设 施。但当前城市j ；| = 境基础设施建设，由于投融资渠道单一、资会短缺，污水处理 收费偏低、管理体制不健全等多方面因素，排污管网和处理设施的建设步伐显著 落后于经济建设的速度。据国家环境公报报导，目前我国工业废水与生活污水的 排放总量为3 9 5 亿t ，较十年前的3 6 8 亿t 增加t 7 之多，城镇污水同排放量约为 1 3 7 亿以但污水集中处理率仅为6 ，大量污水直接排放，造成水体污染9 。因此， 加快城市污水治理并使其形成可为人们所接受的再用资源，既是当务之急，又是 贯彻可持续发展战略、创造良好生存空间的长远之计。污水资源化和再生利用就 是在这严峻形势下显示出其特有的优势。 目前，我国水资源紧缺情况可以分为两类，即“水质型缺水”和“水量型缺 水”。在水资源相对贫乏的北方及西北地区，由于先天自然条件的因素水资源量 不足导致缺水为水量型缺水；在南方及西南水资源相对丰富的地区，由于大部分 水体都已遭受到不同程度的污染，使得人们面对众多湖泊和河流却无水可取，因 此称之为“水质型缺水”。对于缺水地区而言，污水经处理后回用，可以使水资 源得到重复利用，大大提高了水资源的利用率；将污水资源化可以大大减少向水 体及周围环境排放污染物的量，降低水体及环境负荷，使得已受污染的水体渐渐 恢复自净功能，改善生态环境；污水作为第二水源，制水成本低于以自然水为原 水的自来水，尤以远距离调水更为突出，因为这省却了水资源费、远距离输水的 能耗及建设费用等。此外，对以丌采地下水为主的北方及西北地区，污水经处理 后回用可以减少对地下水的新鲜丌采量，从而也能够有效缓解和抑制由于地下水 过量丌采而导致的地面沉降。由此可见，发展污水回用事业，不仅具有明显的经 济效益，还具有很好的生态环境效益和社会效益“。 2 4 城市用水和供水形势分析 我国目前的供水体制对用水性质4 i 加以区分，一律按生活饮用水标准供水， 8 曹型容城市水资源的训盘利用和预测 m 北京：中曰耶境捌学版丰1 ：，1 9 9 8 3 9 蕖删琴浅析城市中水利用中周市政，2 0 0 3 年筘4 期 ”郑辉姜佩牛关十污水用j 城区舭划相结合的探讨东p 人学学擞，2 0 0 4 8 城市污水同川的必要性分析 几乎所有的城市( 包括新兴城、镇、，自来水的高质低用，相当普遍，在很大程度 上造成了水资源的浪费。据统计，在城市生活、生产用水中，有约4 0 的水是与 人们生活紧密接触且对水质要求严格，而另外多达6 0 的水则使用在工业、农业、 环卫和绿化等方面，如将这部分用中水替代，在水质标准上是完全允许的，同时 节约了大量的新鲜水源。目前工业冷却用水与工厂的运转联系紧密，用水量相对 稳定，而随着城市基础设施建设的不断发展，相应的环卫、绿化、景观等方面的 市政杂用水也随之增加，对于用水便捷性和供水形式多样化提出了更高的要求。 从居民生活用水分析，有数据显示：在生活饮用水方面，人同常喝水每人每同仅 为1 8 9 l ，作为食用水也只有1 0 l ，洗浴等人身环境用水为每人每同7 0 l o o l ，这几 组水量已基本成为定数。而冲厕等生活其它方面的用水则是一个变量，其用水量 也远远高于生活饮用水而且变化幅度较大。据统计，城市居民冲厕用水量占总用 水量的2 5 3 0 ，人均约2 0 4 0 l r ；学校冲厕用水量占总量的3 0 一5 0 ；机关冲厕 占总用水量达5 5 ；公共场所平均在4 0 以上。某市现有约1 0 0 万户家庭使用抽水 马桶，如果按一户一个马桶每天至少用水1 0 次( 用水标准2 4 l ) 计算，每天的节水 量为i o o g i 万l ，相当于i 万t ，那么一年可节水3 6 0 , h - t 。另掘我国水箱容量在6 l 左 右，且不管大小便全部自柬水冲洗，一冲就是6 l ，。同样在德国、同本和美国，普 遍采用二次出水的马桶，水箱容量仅为2 3 l ，多为中水。居民生活用水中的1 3 作为冲厕水白白地流失了，这不能不说是水资源的严重浪费”。另一方面，由于 污水资源的综合利用工作尚未有效丌展，大量水质稳定的污水处理厂尾水未经充 分利用就白白排入近海。水资源的不合理和低效率使用将严重地影响城市生活和 生产的发展，及早丌发利用中水，为子孙后代刨造一个良好的生存环境，是当代 人不可推卸的责任。 根据对宏观经济形势的分析，我国f 值经济超常规、跨越式发展的高速成长 期，国民经济和社会发展仍将保持高速的增长势头，人口数量增大、城市化进程 加快。随着社会经济的发展，人口的增长以及人们物质文化生活水平的提高，用 水量必将逐年增加：淡水资源又在不断减少，供需矛盾十分突出。中国工程院发 布的一项研究报告中国可持续发展水资源战略研究指出：至e j 2 0 3 0 年前后，当 中国人口增至1 6 亿时将出现用水高峰，人均水资源将l 临近国际用水紧张的标准。 当前需求量已接近可利用水量的极限。为缓解h 益突出的水资源平衡矛盾，必须 开源与节流并重，不断提高水资源的综合利用水平，特别是大力推进污水资源的 再生和回用，建立满足冲厕、市政景观、园林绿化、冷却水、洗车等不与人身接 触的低标准的用水系统替代宝贵的淡水资源，未雨绸缪、防患未然，加大对污水 资源再生回用领域的投入和支持，积极丌辟再生水作为城市供水的第二水源，以 陈新叫、徐忠勇、曾巍：天律l 污水处胖肢中水利用初探，天津建设科技2 0 0 3 年第一一期 6 城市污水同j 阜j 的必要性分析 缓解城市供水的紧缺状况。 2 5 城市污水回用的重要作用 我国水资源供需存在巨大缺口，尤其是工业用水和坏境用水需求量巨大，需 要采取包括污水资源再生利用在内的多种丌源节流措施来缓解供需矛盾；城市河 网的环境卫生状况有所恶化，水质污染严重，水环境持续恶化的趋势尚未得到有 效遏止，环境质量普遍不达到功能区的要求，采取河道配水、污水尾水回灌等多 种手段，有助于河网水环境质量的有效改善：我国城市污水处理设施建设步伐加 快，数量巨大的城市污水处理厂尾水需要经济、合理的出路。因此，实施污水深 度处理和再生利用工程，缓解水资源供需矛盾、改善河网水环境现状的综合性措 施，是促进我国水环境治理工作迈上新台阶的重要举措。 水是自然界中不可替代却可以再生的资源，在水的社会循环中，污水的再生 与回用是关键的环节。所谓污水资源化，就是将城市污水进行深度处理后作为再 生资源回用到适宜的位置。污水资源的再生利用是对污水进行深度处理，使其转 化为符合一定水质标准的再生水，回用于对水质要求不高、水需求量又大的部门 或行业。将大部分的废水经过再生处理后回用，可以减少城市发展对高质量、低 储量淡水水源的需求，减轻城市的生产生活活动对水环境造成的不良影响。这样 一方面可以缓解水资源短缺的局面，另一方面又减少了排放至自然水体的污染物 总量，具有多方面的功效。因此，污水资源再生利用是保护水资源和使水资源增 值的有效途径，是缓解城市水资源短缺、保障供水安全的重要措施，是发展循环 经济的具体体现，也是保证社会、经济以及尘态环境的可持续发展的关键环节， 已经成为世界各国解决水问题的必选策略。 从经济效益的角度蜕，用水户可以节省水费，降低生产成本。对用户有直接 的经济效益：建设中水回用设施，使用中水，将减少自来水用量，减少排入市政 管网的污水量，可节省水费和排污费，按供水区现行价格计算，每吨水可节省 1 7 一1 2 5 6 元，随着水资源同渐短缺，水价大幅度上涨，经济效益将更加明显。 可节省城市引水工程的建设投资。现在许多城市于水资源的匮乏或污染，引水工 程的投资越来越大。如石家庄市区规划2 0 1 0 年新增地表水规模1 1 0 万一d ，投 资将达2 3 4 亿元，每同每立方米自来水供水能力的建设投资为2 1 2 7 元。按此计 算机，供水区若每天中水回用量为4 7 万m = ，可节约引水工程建设投资1 0 亿元”。 从环境效益的角度说，中水网用促进污水处理，有利于改善生态，有利于环 境保护。而如果不注意污水处理，只注重增加供水，则供水越多，污水越多，生 2 武贵桃人力推广中水h 用实现污水资源化中田人l 、资源，j 环境，2 0 0 32 7 城市污水同州的必要性分析 态环境越差。随着城市化进程的加快，将进一步增加，生活污水在城市污水中的 比例，城市中水处理利用生活污水，减少了污水排放量，有的中水设施可达到生 活污水零排放，大大减轻水环境污染。供水区每天中水回用量按4 t m 。计算，即 年c o d 排放量可减少3 4 万t 。污水经过深度处理后，可减少排放b o d 、c o d 等 各种有害成分，对改善环境质量起到积极作用。城市生活用水是水资源消耗的一 个重要方面，也是水污染的来源”。 从社会效益的角度说，中水作为第二水源服务于用水量大且对水质要求低的 企业，可节省大量清洁水源，缓解居民用水难的问题，进而有效缓解城市水资源 危机，促进城市的可持续发展。2 l 世纪对于水资源的利用，不仅考虑满足人类 的用水，也考虑生态环境的延续性。将丌源节流在提高水资源利用效率的基础上， 更注重保护环境和生态平衡，科学合理用水。 2 6 城市污水回用的法律基础和政策导向 合理用水、节约用水也是我们国家既定的基本国策之。做到使有限的水资 源最大限度地为社会创造价值，真f 实现水资源的可持续利用，节约用水、提高 用水效率应与水污染防治齐头并进。中华人民共和国水法第三章第二十三条： 地方各级人民政府应当结合本地区水资源的实际情况，按照地表水与地下水统一 高度开发、丌源与节流相结合、节流优先和污水处理再利用的原则，合理组织丌 发、综合利用水资源。第五章第五十二条：城市人民政府应当因地制宜采取有效 措施，推广节水型生活用水器具，降低城市供水管网漏失率，提高生活用水效率； 加强城市污水集中处理，鼓励使用再生水，提高污水再生利用率。针对城市水资 源紧缺和水污染严重的现象，2 0 0 2 年水法修f 案还专门提出：“加强城市 污水集中处理，鼓励使用中水，提高污水再生利用效率”。国务院关于加强城 市供水节水和水污染防治工作的通知( 固发 2 0 0 0 3 6 号) ，对做好城市供水、节 水和水污染防治工作，提出了“丌源与节流并重、节流优先、治污为本、科学丌 源、综合利用”的原则；明确要求将节水和污水资源化等专项规划纳入到城市经 济和社会发展规划。 纵上所述，水法和国务院的这个通知，对城市节水和水资源的开发利用 和保护工作既作出了规定，也提出了总的要求和目标，同时对诸如中水工程和 污水资源化等问题做了具体部署和安排，提出了发展方向和对策措施。水法 和国务院通知的出台，为中国城市污水资源化工作的推进，提供了毕实、可 靠的法律基础，必将推动城市节水、中水回用和污水资源化等工作的深入开展。 ” j j | l 振发蒋承豪浅谈中水hj h 技术的n l ”h 水史水资源2 0 0 2 白二1 i 】8 城市污水同h j 的可行性分析 第3 章城市污水回用的可行性分析 3 1 城市污水回用技术可行性分析 城市污水由工业废水和生活污水两部分组成。近年来，我国工业废水回用率 已达7 0 9 6 以上，而生活污水占城市污水的比率己接近6 0 ，随着城市数量的增多， 城市密度的加大，生活污水排放量迅速增加，预计2 0 1 0 年将达n 5 6 0 亿t 。因而， 开发和应用投资省、见效快、运行成本低的生活污水回用处理技术已经凸现为确 保社会经济可持续发展的重大课题。 3 1 1 中水 将生活污水作为水源，经过适当处理后作杂用水，达到规定的水质标准，可 在定范围内重复使用的非饮用水，称为中水。中水是污水经处理后的再利用， 是污水处理的延伸和丌发。中水作为新辟水源，具有水量大而稳定，就地可取， 用水成本低的特点。搞好中水回用，可以提高可用水资源在水循环中的使用效率， 是解决城市缺水问题的可持续发展战略对策之一。对城市污水进行处理利用，可 以在很大程度上清除环境污染使水资源再生，缓解水危机，对促进国民经济的 可持续发展具有重大的意义。 3 1 2 中水系统 中水系统是分质供水的一种形式，在供水系统中设生活饮用水与生活杂用水 两套独立的系统，以次质水替换优质水，减轻城市供水的负担。一般中水系统出 污水收集管、水处理设旋、中水加压泵、中水高位水箱及独立的中水配水管线组 成。对生活污水进行处理主要有两种形式：一种是周围有城市污水厂管网的，生 活污水进入城市污水厂管网，由城市污水厂进行处理；另一种是无法进入城市管 网的生活污水就地建设污水处理设施，处理后达标排放或进一步处理达到中水回 用的目的。 3 13 中水技术 中水回用处理相应的技术称为中水技术。刘于淡水资源缺乏、城市供水严重 4 沈光范，徐强积撒稳要地开胜中水用r f v 中固给水摊水，2 0 0 1i 7 9 城市污水同川的可行性分析 不足的缺水地区，采用中水技术既能节约水源，又能使污水无害化、资源化，是 防治水污染的重要途径，也是我国目前及将来长时间内重点推广的新技术、新工 艺。中水技术按其机理可分为物理化学法、生物化学法和物化生化组合法等。通 常回用技术需多种污水处理技术的合理组合，即各种水处理方法结合起来深度处 理污水，这是因为单一的某种水处理方法一般很难达到回用水水质的要求。发展 到目前，中水回用的处理技术及其工艺流程如下”。 ( 1 ) 生物化学法。生物化学法利用水中微生物的吸附、氧化分解污水中的有 机物，包括好氧和厌氧微生物处理，一般以好氧处理较多。生物处理加过滤消毒， 适用于有机物污染较重的生活污水、用于| 、日j 歇运行，缺点是：需进行污泥处理， 装置密闭性差，易产生臭气而污染环境，运行管理比较复杂，占地面积大等。 其处理流程为：原水一格栅一调节池一接触氧化池一沉淀地一过滤一消毒一 出水。 ( 2 ) 物理化学法。物理化学法以混凝沉淀( 气浮) 技术及活性炭吸附相结合为 基本方式，混凝沉淀加过滤消毒，主要适用于杂排水处理，可问断运行，不需污 泥处理，装置的密闭性稍好，臭气较少，占地面积小且便于管理，与传统的二级 处理相比，提高了水质，但缺点是对于深解性有机物去除较差。 其处理流程为：原水一格栅一调节池一絮凝沉淀池一超滤膜一消毒一出水。 ( 3 ) 膜生物反应器技术( 物化生化结合法) 。膜生物反应器( m e m b r a n e b i o l o g i c a lr e a c t o r ，简称m b r ) 是将生物降解作用与膜的高效分离技术结合而成 的一种新型高效的污水处理与回用工艺。随着水处理新技术的发展，处理方式趋 向生化、物化和膜法的统一联合应用，如采用悬浮生物载体或接触氧化以及膜法、 吸附、交换等深度处理技术的综合处理，可以达到较高的处理效果。采用超滤( 微 滤) 或反渗透膜处理，其优点是去除率很高，占地面积与传统的二级处理相比， 减少了很多；但超滤或反渗透加消毒，造价高，能耗大。 其处理流程为：原水一格栅一调节池一活性污泥池一超滤膜一消毒一出水 ( 一体式) 。 中水处理技术是中水回用的核心，目前在国外发达国家已达到工业化应用的 水平，出水的水质较好。我国应根据国情采用价格性能比较合适的水处理技术， 不同地区应区别对待。沿海经济发达地区生活污水量大，对出水的质量要求较高