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华北水利水电学院硕士学位论文 复合淹没式膜生物反应器处理生活污水回用之中试研究 摘要 水与人类的关系非常密切，是人类和一切生物赖以生存的物质基础，是人类 发展不可缺少的自然资源。但是水作为一种资源并不是无限多的。早从上世纪六 十年代以来，世界上许多国家和地区相继出现“水资源危机”。据有关专家预测， 本世纪初，水资源危机将位居世界各类资源危机之首。在这种形势下，人们不得 不在近区天然水资源之外，通过多种算途径开发新水源。在众多途径中将污水处 理后达到中水水质指标后回用投资少、工期短、见效快，比较现实易行，具有重要 意义。 将生活污水作为水源，经过适当处理后回用，其水质指标间于上水和下水 之间，称为中水，相应的技术称为中水技术。“中水”可回用于不与人体直接接 触的生活杂用水。主要用来冲厕、绿化、浇洒、冲洗车辆等。 中水回用，可缓解水资源的供需矛盾。由于全球性水资源危机正威胁着人类 的生存和发展，把经适当处理的污水作为一种新水源，可以缓解水资源的紧缺状 况。 膜生物反应器是将膜分离技术与生物处理技术相结合形成的一种新型、高效 的污水处理技术。膜分离生物反应器，膜的作用是替代二沉池，将生物体截留在生 物反应器中，通过保持高的生物体浓度和截留高分子量的溶质，促使进水有机物 的矿化，而无需进行后续处理。使用的膜通常为微滤膜或超滤膜，与好氧反应器或 厌氧反应器联用。膜生物反应器中的污水经过活性污泥即微生物的降解，微生物 对污水中的有机物进行降解，能有效的去除污水中的部分c o d 、氨氮。 但是在普通的m b r 工艺运行中，我们发现，m b r 对高氨氮( 5 0 m g l ) 的去除率 较差( 9 0 9 i ) 。为了提高高氨氮条件下 的去除率，我们在普通的m b r 工艺中增加了生物固定化载体，即在m b r 反应器中 投入了聚胺脂泡沫塑料作为生物载体填料，投放的泡沫填料具有比表面积大、孔 隙率高、易挂膜和吸水后体积质量略大于水等优点。由于填料的加入，使污水处 理的机理和效能都大为改变。在这种系统中，微生物生存的基础环境由原来的纯 华北水利水电学院硕十学位论文 好氧状态转变为两种状态的混合，一种为混合液的纯好氧状态，另一种为在生物 载体中存在的由外到内的d 0 梯度，形成好氧、缺氧、厌氧状态，这种转变为微 生物创造了更丰富的存在形式，形成了一个更复杂的复合式生态系统。载体表面 及内部吸附的生物污泥与液相中的悬浮污泥共同发挥作用，各自发挥自己的降解 优势。大量吸附生长在生物填料上的生物污泥使载体中的活性生物量大大增加， 据实测为2 2 5 4 8m g 几，在提高系统抗冲击负荷能力的同时，使系统具有很强的 脱氮能力。 我们主要对复合淹没式膜生物反应器中m l s s 值的增长情况及系统对污水中 的c o d 、氨氮，浊度、色度的去除做了研究和分析。本复合淹没式膜生物反应器 中m l s s 的增长情况呈波动形，中问有升有降，总体趋势是上升的。系统对污水 中有c o d 、氨氮、浊度、色度等去除效果明显，尤其是对氨氮的去除效果更为显 著，在原污水中氨氮较高的情况下，系统出水基本稳定在1 0m g l 以下。 关键词：中水，城市生活污水，复合淹没式膜生物反应器，生物降解，填料 2 华北水利水电学院硕士学位论文 p i l o t - s c a l es t u d yo nt r e a t m e n to fd o m e s t i cw a s t e w a t e r w i t hs u b m e r g e dh y b r i dm e m b r a n eb i o r e a c t o r a b s t r a c t 1 r h ew a t e ra n dh u m a n i t y sr e l a t i o ni se x t r e m e l yc l o s e w a t e ri st h em a t e r i a lb a s e s n e e d e db yt h eh u m a n i t ya n da l ll i v i n gt h i n gt ol i v e a n dw a t e ri st h ee s s e n t i a ln a t u r a l r e s o u r c et ot h ed e v e l o p m e n to ft h eh u m a nr a c ee s s e n t i a ln a t u r a lr e s o u r c e b u tw a t e ra s ak i n do fr e s o u r c e sc e r t a i n l yi sn o ti n f i n i t e s i n c el a s tc e n t u r y6 0 s ，m a n yc o u n t r i e s a n da r e a sh a d a p p e a r e d ”w a t e rr e s o u r c ec r i s i s ”o n ea f t e ra n o t h e ri nt h e w o r l d a c c o r d i n gt ot h ee x p e r t sf o r e c a s tt h a la tt h eb e g i n n i n go ft h i sc e n t u r y , w a t e r r e s o u r c ec r i s i sw o u l db es i t u a t e dh e a do ft h ew o r l de a c hk i n do fr e s o u r c e s 嘶s i s u n d e rt h i sk i n do fs i t u a t i o n , p e o p l eh a v et od e v e l o pt h en e ww a t e rs o u r c et h r o u g h m a n yk i n d so fw a y s a f t e rt r e a t m e n t ，t h es e w a g ea c h i e v e dt h ew a t e rq u a l i t y , a n dt h e n t h es e w a g ec a nb eu s e da sr e c l a i m e dw a t e r t h i sm e t h o di so fv i t a ls i g n i f i c a n c e b e c a u s eo fi t sl i t t l ei n v e s t 、s h o r tp r o j e c ta n dq u i c ke f f e c t a f t e ra p p r o p r i a t et r e a t m e n t , t h ew a t e rq u a l i t yt a r g e to fs e w a g ei sb e t w e e n t a b l e - w a t e ra n ds l o p ，s u c hw a t e ri sc a l l e dr e c l a i m e dw a t e r , a n dt h ec o r r e s p o n d i n g t e c h n o l o g yi sc a l l e dr e c l a i m e dw a t e rt e c h n o l o g y ”r e c l a i m e dw a t e r ”啪b er e u s e dt o f l u s h i n gt h er e s t r o o m ，t h ea f f o r e s t a t i o n , t h ep o u r i n gs p r i n k l e s ，t h ef l u s h i n gv e h i c l e s a n ds o o i l r e c l a i m e dw a t e rm a ya l l e v i a t et h ew a t e rc o n t r a d i c t o r yw a t e rr e s o u r c e st h e s u p p l ya n dd e m a n dt o b ec o n t r a d i c t o r y b e c a u s et h eg l o b a lw a t e rr e s o u r c ec r i s i si s t h r e a t e n i n gh u m a n i t y ss u r v i v a la n dt h ed e v e l o p m e n t a f t e rt r e a t m e n t ，t h es e w a g ea sn n e ww a t e rs o u r c e s ，a l l e v i a t e st h ew a t e rr e s o u r c es c a r c ec o n d i t i o n n em e m b r a n eb i o r e a c t o ri so n ek i n do ft h eh i g h l ye f f e c t i v es e w a g et r e a t m e n t t e c h n o l o g yw h i c hu n i f i e st h em e m b r a n es e p a r a t i o nt e c h n o l o g ya n dt h eb i o l o g i c a l t r e a t m e n tt e c h n o l o g yf o r m sn e w i nt h em e m b r a n eb i o r e a c t o r , t h em e m b r a n e s 华北水利水电学院硕十学位论文 f u n c t i o ni st h es u b s t i t u t eo ft h es e c o n ds i n kp o n d a n dt h em e m b r a n ec a ns t o pt h e o r g a n i s mi nt h eb i o r e a c t o r , u r g et h em i n e r a l i z a t i o no ft h ew a t e ro r g a n i cm a t t e ra n dd o n o tn e e dt oc a r r yo nf o l l o w i n gp r o c e s s i n g ，t h r o u g hm a i n t a i n i n gt h eh i g ho r g a n i s m d e n s i t ya n ds t o p p i n gt h em a c r o m o l e c u l a rs o l u t e t h eu s e dm e m b r a n ei su s u a l l yt h e m i c r of i l t e rd i a p h r a g mo rt h eu l t r af i l t e rd i a p h r a g m ，a n do f t e nc o m b i n et h ea n a e r o b i c r e a c t o ro rt h ea e r o b i cr e a c t o rt ou s e a f t e rt h ea c t i v es l u d g e m i c r o o r g a n i s m s d e g e n e r a t i o no ft h es e w a g ei nt h em e m b r a n eb i o r e a c t o r , i nm i c r o o r g a n i s m 。sc a r r i e so n t h ed e g e n e r a t i o nt os e w a g eo r g a n i cm a t t e r , p a r t i a lt h ec o d 、t h ea m m o n i ai nt h e s e w a g ec a n b ee f f e c t i v er e m o v e d b u ti nt h eo r d i n a r ym b rc r a f t , w ed i s c o v e r e dt h a tt h er e m o v a lr a t e o fm b rt o h j g ha m m o n i an i t r o g e n ( 5 0 r a g l ) w a sw o r s e ( 6 0 ) a n dt h er e m o v a lr a t eo fm b r t ol o wa m m o n i aw a sb e t t e r ( 9 0 ) i no r d e rt op u tf o r w a r dt h er e m o v a lr a t eu n d e rt h e h i g ha m m o n i an i t r o g e nc o n d i t i o n , w ei n c r e a s e dt h eb i o l o g i c a lf i x e dc a i l i e ri nt h e o r d i n a r ym b rc r a f t , n a m e l yp l o u g hf o a mi n t ot h em b rr e a c t o r t h ef o a mh a sm a n y m e r i t s b e c a u s eo ft h ep a d d i n g sj o i n i n g , t h em e c h a n i s ma n dt h ep o t e n c yo ft h e s e w a g et r e a t m e n ta l eb o t hc h a n g e dg r e a t l y i nt h i s k i n do fs y s t e m , t h es u r v i v a l f o u n d a t i o ne n v i r o n m e n to fm i c r o o r g a n i s mc h a n g ei n t ot w ok i n d so fc o n d i t i o n sm i x e s f r o mo r i g i n a lp u r ea e r o b i cc o n d i t i o n o n ei sp u r ea e r o b i cc o n d i t i o no fm i x e dw a t e r t h eo t h e ri st h ea e r o b i c 、a n o x i c 、a n a e r o b i cc o n d i t i o nb e c a u s eo ft h ed og r a d i e n tf r o m o u t s i d et oi n s i d ee x i s t i n gi nt h eb i o l o g i c a lc a r r i e r t h i sk i n dt r a n s f o r mf o rt h e m i c r o o r g a n i s mc r e a t et h er i c h e re x i s t e n c em o d a l i t ya n df o r mam o r ec o m p l e x d u p l i c a t es u i t a b l ee c o s y s t e m b i o l o g i c a ls l u d g eo ft h ec a l t i e r ss u r f a c ea n di n t e r n a l a d s o r p t i o na n dt h ea e r o s o ls l u d g ei nt h el i q u i dp h a s ep l a yt h er o l et o g e t h e ra n de x e r t i t so w nd e g e n e r a t i o ns u p e r i o r i t yr e s p e c t i v e l y t h em a s s i v eb i o l o g i c a ls l u d g et h a t g r o w so nt h eb i o l o g i c a lp a d d i n ge n h a n c e st h ea c t i v eb i o m a s sg r e a t l y a c c o r d i n gt o a c t u a li s2 2 ，5 4 8m 班w h i l es h a r p e nt h es y s t e ma n t i i m p a c tl o a da b i l i t y , t h a tm a k e t h es y s t e mh a v et h ev e r ys t r o n ga b i l i t yo fn i t r o g e nr e m o v a l w em a i n l yr e s e a r c ha n dt h ea n a l y s i st h em l s sv a l u eg r o w t hs i t u a t i o ni nt h e s u b m e r g e dh y b r i dm e m b r a n eb i o r e a c t o ra n dt h er e m o v a lo ft h es y s t e mt ot h ec o d 、 4 华北水利水电学院硕十学位论文 n i t r o g e n 、t u r b i d i t y 、c h r o m a t i c i t y i nt h i ss u b m e r g e dh y b d dm e m b r a n eb i o r e a c t o rt h e m is sg r o w t hs i t u a t i o na s s u m e st h eu n d u l a t i o ns h a p e ，w h i c hh a sr i s et oh a v ef a l l ，b u t t h eo v e r a l lt e n d e n c yi sa n a b a t i c t h es y s t e mh a so b v i o u se f f e c to nr e m o v i n gc o d 、 a m m o n i an i t r o g e n 、t u r b i d i t 、c h r o m a t i c i t yi nt h es e w a g e ，e s p e c i a l l ya m m o n i a n i t r o g e n u n d e rt h eh i i g l l e ra m m o n i an i t r o g e ns i t u a t i o ni no r i g i n a ls e w a g e ，t h ea m m o n i a n i t r o g e nv a l u eo fe f f l u e n tb a s i c a l l ys t a b i l i z e sb e l o wl o m g l k e yw o r d s ：r e c l a i m e dw a t e r , d o m e s t i cw a s t e w a t e r , s u b m e r g e dh y b r i dm e m b r a n e b i o r e a c t o l b i o d e g r a d a t i o n , c a r l i e f 5 独立完成与诚信声明 本人郑重声明：所提交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进 行研究工作所取得的研究成果并撰写完成的。没有剽窃、抄袭等违反学术道德、 学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外，本学位论文中不包含其他 人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北水利水电学院或其 它教育机构的学位或证书所使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和 集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律 后果由本人承担。 学位论文作者签名：焉支孤 觚m 新燧弓兹兹 签字日期：伽7 。，d 签字日期：z 寸，形，口 学位论文版权使用授权书 本人完全了解华北水利水电学院有关保管、使用学位论文的规定。特授权 华北水利水电学院可以将学位论文的全部或部分内容公开和编入有关数据库提 供检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅。 同意学校向国家有关部门或机构送交论文原件或复印件和电子文档。( 涉密的学 位论文在解密后应遵守此规定) 学位论文作者签名：与毒孔导师签名：砂学 签字日期：力u 7 0 ， 加 签字日期：。：柙。名。 华北水利水电学院硕十学位论文 第一章绪论 1 1 世界水资源及中国水资源 水是人类发展不可缺少的自然资源，是人类和一切生物赖以生存的物质基 础。水与人类的关系非常密切，不论是生活或是生产活动都离不开水这一宝贵的 自然资源，但水资源并不是无水既是人体的重要组成，又是人体新陈代谢的介质， 人体的水含量占体重的2 3 ，维持人类正常的生理代谢，每天每人至少需要2 3 l 水。工业生产、农田灌溉、城市生活都需要消耗大量的水。 地球上水的总贮量约有1 3 9 亿k m 3 ，其中约9 7 为海洋威水，不能直接为人 类利用。而淡水的总量仅为0 3 6 亿k m 3 ，而且这不足地球总水量3 的淡水中， 有7 7 2 是以冰川和冰帽形式存在于极地和高山上，也难以为人类直接利用； 2 2 4 为地下水和土壤水，其中2 3 的地下水深埋在地下深处；江河、湖泊等地 面水的总量大约只有2 3 万k 一，占淡水总量的0 3 6 因此，只有约2 0 的淡水 是人类易于利用的，而能直接取用的河、湖淡水仅占淡水总量的0 3 。可见， 可供人类直接利用的淡水资源是十分有限的。 水资源数量在全球分布又是不均匀的，各国水资源丰缺程度相差很大。人类 在早期对水资源的开发利用，主要是在农业、航运、水产养殖等方面，而用于工 业和城市生活的水量很少，直到上世纪初，工业和城市生活用水仍只占总用水量 的1 2 左右随着世界人口的高速增长以及工农业生产的发展，水资源的消耗量 越来越大。世界用水量逐年增长，1 9 0 0c ，, 1 9 7 5 年间，每年以3 5 的速度递增， 即每2 0 年左右增长一倍。到2 0 0 0 年，世界总用水量将达到6 0 0 0 亿m 3 ，占世界 总径流量的1 5 。 随着人类文明的进步，对水资源的需要量越来越大，1 9 8 5 年用水量为1 9 5 0 年的3 5 倍。其中农业用水占总水量的比例由1 9 5 0 年的7 8 2 下降到1 9 8 5 年的 6 1 5 ；而工业用水与城市用水占总用水量的比例由1 9 5 0 年的2 2 7 ，增加到 1 9 8 5 年的3 4 6 。但可供人类使用的水资源却不会增加：甚至会因人为的污染等 因素而使其质量变差，可利用数量减少。加之，世界淡水资源的分布极不均匀， 人们居住的地理位置与水的分布又不相称，使水资源的供应与需求之间的矛盾很 大，尤其是在工业和人口集中的城市，这个矛盾更加突出。据统计，近4 0 年来， 华北水利水电学院硕士学位论文 全世界农业用水量仅增加了2 倍、工业用水增加了7 倍，而生活用水增加的更多。 在工业用水中，主要是能源部门的冷却用水量大。在热电厂，每生产 1 0 0 0 k w h 电，需用水2 0 0 5 0 0 3 ：而原子能电站需水量多一倍。世界能源年 产量为4 x 1 0 ”k w h 电，耗水量约为1 2 1 0 ”m 3 。按照目前的趋势，电力生产每 1 0 年翻一番，耗水量较大的核电站的比例到2 0 0 0 年将提高到3 0 5 0 。因此，电 力工业需水量将增加一个数量级。在保持现代工业发展进度情况下，冷却水用量 占全球需水量的3 0 ，工业发达国家则可能到6 0 。其次冶金工业和化学工业耗 水量也很大。 农业用水的耗水量主要是灌溉用水。并且农业用水的损失比工业用水要高得 多，因此，农妙用水对水资源的消耗是最大的。自1 9 5 0 年以来，世界灌溉农田 增加了近3 倍，达到2 7 亿h 2 。淡水资源总量并不能充分为人们所利用，例如， 美国人均年占淡水资源1 0 2 3 0 m 3 ，但约有2 3 通过湖泊、河流、湿地等的蒸发及 植物表面蒸腾进入到大气或流回海洋。因此，对水资源的消耗应当合理有序，否 则，就会引起一系列的不良后果。 我国江河众多，流域面积在l o o k m 2 以上的河流有5 万多条，1 0 0 0 k m 2 以上的 约有1 5 0 0 多条。但受气候和地形的影响，河流分布很不均匀，绝大部分河流分 布在我国东部湿润、多南的季风区，西北内陆气候干燥、少雨，河流很少。 我国有1l l i l 2 以上的湖泊2 3 0 0 多个，总面积7 1 8 7k m 2 ，约占国土面积的0 8 ； 湖水总储量约为7 0 8 8 亿m 1 ，其中淡水量占3 2 。 我国还有丰富的冰川资源，共有冰川4 3 0 0 0 余条，集中分布在西部地区。总 面积5 8 7 0 0 k m 2 ，占亚洲冰川总量的一半以上，总贮量约5 2 0 0 0 亿m 3 。 我国平均年降水量为6 1 8 8 9 亿一，平均降水深6 4 8 4 m ，年均河川径流量 2 7 1 1 5 亿一，合径流深2 8 4 1 m m 。河川径流主要靠降水补给，由冰 l i m b 给的只有 5 0 0 亿m 3 左右。我国年平均地下水资源为8 2 8 7 6 亿m 3 。 根据分析计算，我国地表水和地下水的量分别为2 7 1 1 5 和8 2 8 8 亿一，扣除 二者白j 的重复量7 2 7 9 亿m 3 后，则我国多年平均水资源总量2 8 1 2 4 亿m 3 。 1 2 水资源危机及中水回用 早从六十年代以来，世界上许多国家和地区相继出现“水资源危机”。而近 4 华北水利水电学院硕士学位论文 几年，随着工业迅速发展，城市人口逐渐增加，人民生活水平逐渐提高以及近期 世界经济的高速发展，各种用水量亦随之增长。但是大自然赋予人类的这部分资 源是有限的，而这有限的资源还在不断地受到人类肆意开采及污染。这就使得水 资源供需矛盾愈来愈突出，愈来愈明显，造成了世界上几乎每个国家都即将面临 的“水危机”。据有关专家预测，本世纪初，水资源危机将位居世界各类资源危 机之首。 随着经济的发展、人口的增加、生活水平的不断提高，世界范围的淡水资源 的需求和消耗不断增多，相应的城市污水和工业废水的排放量也在不断增多。由 于污水处理设施的滞后和非点源污染控制不够得力，使全球淡水资源正面临两大 问题：水环境污染和水资源短缺。这在一些国家和地区，尤其是发展中国家和地 区，愈益严重并有加剧的趋势【卜”。在1 9 9 8 年召开的“水与可持续发展”的会议 上法国总统希拉克对代表们警告说“如果不尽快行动起来，下个世纪可能因水而 引起战争【4 j ”国是一个缺水大国，根据水利部( 2 1 世纪中国水供求分析，2 0 1 0 年我国工业、农业、生活及生态环境总需水量在中等干旱年为6 9 8 8 亿m 3 ，供水 总量6 6 7 0 亿m 3 ，缺水3 1 8 亿m 3 i 卯。 在这种形势下，人们不得不在近区天然水资源之外，通过多种算途径开发新 水源。在众多途径中将污水处理后达到中水水质指标后回用投资少、工期短、见 效快，比较现实易行，具有重要意义。 所谓中水，主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准，可 在一定范围内重复使用的非饮用水，其水质介于上水与下水之间，是水资源有效 利用的一种形式1 6 l 。相应的技术称为中水技术。“中水”可回用于不与人体直接 接触的生活杂用水。主要用来冲厕、绿化、浇洒、冲洗车辆等。中水回用在我国 定位是：“十五”计划要求2 0 0 5 年城市污水集中处理率达到4 5 1 7 l 。国家环境保 护“十一五”规划中【8 】，将城镇污水处理和中水回用工程列为国家重点支持的9 大工程之一。2 0 0 1 年1 1 月由建设部编制的污水回用设计规范( 征求意见稿) 产生【引。建筑中水设计规范2 0 0 3 年3 月1 日开始实施，标志着中水设施建设 进入全国推进的新阶段【1 0 1 。 中水回用，可缓解水资源的供需矛盾。由于全球性水资源危机j 下威胁着人类 的生存和发展，把经适当处理的污水作为一种新水源，可以缓解水资源的紧缺状 华北水利水电学院硕士学位论文 况。 我国城市污水年排放量已经达到4 0 0 亿立方米，己建污水处理设施4 0 0 余座， 城市污水处理率达到3 0 ( - - 级处理率1 5 ) 。根据2 0 0 1 年初通过的国民经济 和社会发展第十个五年计划纲要的要求，2 0 0 5 年城市污水集中处理率达到4 5 。 这就给污水处理后回用创造了基本条件，污水处理厂都可将污水再次处理后回 用。全国污水回用率如果平均达到2 0 ( 南水北调要求到2 0 3 0 年要达到3 0 ) 。 则。十五”末期年回用量可达4 0 亿立方米。按照我国正常年份全国城市缺水 6 0 亿立方米计，污水回用量相当于全国城市缺水量的6 7 ，回用规模潜力之大，足 可以缓解一大批缺水城市的供水紧张问题。 实施城市污水资源化，把处理后的污水作为第二水源加以利用，是合理利用 水资源的重要途径，可以减少城市新鲜水的取用量，减轻城市供水水足的压力和 负担，缓解水资源的供需矛盾，这对缺水城市来说意义更为重大。 中水回用，体现了水的“优质优用，低质低用”原则。各种用途的用水并非都 需要优质水，以生活用水为例，其中用于烹饪饮用的水约占5 ，而对占2 0 3 0 不与人体直接接触的生活杂用水并无过高水质要求。为了避免市政、娱乐、景观、 环境用水过多占用居民生活所需的优质水，美国佛罗里达州规定：这些“用户”必 须采用能满足其水质要求的较低水质的水源，即不允许将高一级水质的水用于要 求低一级水质的场合。这应该是合理利用水资源的一条普遍原则。由此可扩大可 利用水资源的范围和水的有效利用程度。 中水回用，有利于提高城市水资源利用的综合经济效益。城市污水水质、水 量相对稳定，不受气候等自然条件的影响，且就近可得，易于收集。以二级处理出 水为水源的再生水厂的制水成本一般低于，甚至远低于以自然水源为原水的自来 水厂的制水成本，这是因为取水距离大大缩短，节省了水资源费、远距离输水费和 基建费等。另外，城市污水回用要比海水淡化经济，污水中所含杂质少于0 1 ，而 且可用深度处理方法去除。海水含3 5 的溶解盐和有机物，其杂质含量为污水二 级处理出水的3 5 倍以上。因此无论基建费或运行成本，海水淡化费用均超过污水 回用的处理费用。所以，城市污水回用在经济上更具有明显的优势。 中水处理回用减少了污水排放量，减轻了对水体的污染，并能使部分被污染 的水体逐渐更新、复活，可有效保护水源，降低该水源的水处理费用。因为将更严 6 华北水利水电学院硕士学位论文 重受污染水源的水处理到合格的程度，不仅费用高昂，往往难度很大。 污水处理回用，是实现环境保护战略的重要措施。中水回用，与“清洁生产”、 “源头削减”和“废物减量化”等环境保护战略措施是密切相关的。事实上中水 回用，也是污水的一种“回收”和“削减”，而且水中相当一部分污染物质只能在 水回用的基础上才能回用。 “中水”是解决目前国内大城市缺水问题的重要途径。对于淡水资源缺乏， 城市供水严重不足的缺水地区，采用中水技术既能节约水源，又能使污水无害化， 是防治水污染的重要途径，也是我国目前及将来长时问内重点推广的新技术、新 工艺。 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。 中水作为生活杂用水，其水质必须满足下列基本条件：( 1 ) 卫生上安全可靠， 无有害物质，其主要衡量指标有大肠菌群数、细菌总数、悬浮物量、生化需氧量、 化学耗氧量等；( 2 ) 外观上无不快的感觉，其主要衡量指标有浊度、色度、臭气、 表面活性剂和油脂等；( 3 ) 不引起设备、管道等严重腐蚀、结构和不造成维护管 理的困难，其主要衡量指标有p h 值、硬度、溶解性固体等。我国现行的中水水 质标准有：生活杂用水水质标准( c j 2 5 1 8 9 ) 、生活杂用水标准检验法 ( c j 2 5 2 - - 8 9 ) 。 1 3 中水回用途径 1 3 1 城市污水回用于工业 城市工业分布一般相对集中，有利于回用水的规模输送，是污水回用的最大 用户。经城市污水处理厂集中处理后的回用水，可以合理建设或利用现有工业供 水管网，提高投资效益。虽然每一个工业用户所要求的水质标准会有所不同，但 多数用户对回用水的水质要求相对较低，城市污水二级处理出水经过适当的深度 处理，能满足大多数企业水质要求。城市污水水源充足，回用处理工程投资和处 理品成本比远距离引水低得多，有着潜在的发展动力【1 2 l 。 7 华北水利水电学院硕十学位论文 随着经济的发展和城市化进程的加快，城市缺水问题尤为突出，在水资源短 缺地区己开始制约用水量大的工业企业进一步发展，对我国经济发展战略目标的 实现产生明显的负面的影响。我国正处于经济快速发展阶段，社会和经济的发展 离不开城市的发展，更离不开工业的发展，城市污水回用于工业可以缓解水资源 短缺和工业生产发展之间的矛盾，避免缺水造成的经济损失，改善投资环境，促 进工业的可持续发展，推动国民经济不断前进，有着重要的现实意义和发展i j 景 回用于工业的主要用途和水质要求 工业企业门类很多，工艺千差万别，因此回用于工业的水质标准各不相同， 对水质的要求差异较大。例如，用于电子工业的水质要达到高纯度的标准，用于 食品加工业的水质要达到饮用水的标准，用于皮革制造的水质标准则较低。有些 工业生产中各个步骤对水质的要求也有所差异，难以制定一个统一的标准，一般 是行业或企业在满足产品质量要求下，确定自己的回用水水质要求和标准。 目前，城市污水处理厂通常进行二级处理，以达到排放标准为目标。一般说 来，经二级处理后的城市污水，溶解性固体、氮、磷的含量都较高，作为工业用 水使用时会引起加重腐蚀和促进微生物繁殖等一系列问题。针对这些水质特点， 对二级出水往往需要进行混凝沉淀、消毒杀菌等各种深度处理后才可回用，要寻 找适宜的水处理药剂，解决回用于工业中腐蚀、结垢和有毒物质等问题，以尽量 减少回用水中的污染物质的存在，保证工业生产的正常运行，保护工厂工人的健 康。 按照使用方式，工业用水可分为直接用水和间接用水，原料和产品处理用水 属于直接用水，锅炉用水和冷却水一般属于间接用水。直接用水和产品直接接触， 对产品质量有很大的影响，故在求优良的水质；间接用水对产品质量一般无影响， 出于防腐和防垢的要求需要较好的水质。理想的使用回用水的工业用户应该具有 用水量较大且对处理要求不高的特点，在城市污水回用于工业，按照回用途径来 分，主要有工业冷却水、锅炉用水、工艺用水等。 l j 2 城市污水回用于城市杂用水 城市污水处理厂出水经深度处理后，回用于用水量大、但水质要求相对比较 低的城市绿化、浇洒道路、冲洗厕所等城市杂用水，为城市用水开辟第二水源， 对缓解城市水资源短缺，促进城市可持续发展有着十分重要的意义。 8 华北水利水电学院硕十学位论文 城市污水回用于城市杂用水的特点 在城市发展和人民生活水平提高的过程中，家庭卫生设备的完善，绿化面积 的啬，城区面积的扩大，城市绿化用水、道路清洁用水、卫生设备冲洗用水及建 筑用水等城市杂用水用水量大幅增加，加剧了城市水资源短缺的矛盾。同时，城 市杂用水具有水量相对较大、水质要求相对较低的特点，城市污水经处理后达到 一定的水质标准后，回用于市政杂用可以替代大量的优质水，符合城市用水“优 质优用，低质低用”的原则，即原则上不将高一级水质的水用于要求低一级水质 的场合，可以扩大利用的水资源范围和水的有效利用程度。 城市污水再生水用作城市杂用水与。中水道”系统既有联系又有区别：相似 之处在于都是将城市排水经浓度处理后，利用单独的管道系统，实现优质水和低 排水分质供给，达到节约天然水资源，保护水环境的目标；不同之处在于“中水 道”系统一般以楼宇或居住小区的优质杂排水为回用原水水源，经一定处理后， 回用于楼宇或居住小区的杂用水往往规模较小，回用途径较少。 回用途径： 园林绿化：园林绿化是城市污水回用的重要途径。随着城市建设向生态化发 展，城市绿化面积大幅度增加，相应的城市绿化用水量将显著上升。在选用耐旱 草种和使用喷灌、滴灌等节水型灌溉技术来控制用水量的同时，利用经过适当处 理后的城市污水灌溉城市园林和绿地，是节约和保护城市水资源的重要途径，不 仅可以缓解城市供水矛盾，还可以减少周边河流、湖泊及地下水的污染。 土壤对外界环境条件的变化及外来物质具有一定的缓冲能力，不超过限度的 污染物进入土壤后，在土壤固相、液相之间进行一系列的物理、化学和生物反应， 污水在土壤中迁移、转化、积累的同时，得到了一定程度的净化。污水中富含氮、 磷、钾等可供植物利用的肥效资源，可使植物不仅吸收水分，还吸收养分，增加 土壤肥力，一举两得。 街道清扫：道路冲洒水是为了保持街道广场的清洁，便利交通，在夏季道路 洒水也可以起到一定的降温和保护路面的作用。街道清扫用水量较大，水质要求 较低，适合于城市污水回用。目前大部分城市尚未做到按质供水，城市道路的冲 洒水大都仍使用自来水。因此，街道清扫也是利用城市杂用水的重要途径之一。 冲厕：冲厕用水具有用水量大、水质要求低、用水量稳定的特点，是利用城 9 华北水利水电学院硕十学位论文 市杂用水的重要途径。需要重视的主要是要建设进入用户的专门供水管道系统， 要注重做好安全监测和防护工作。城市污水处理厂出水回用于冲厕有两种方式， 即作为楼宇或居住小区的回用水源或经深度处理后直接供给回用。 消防：城市消防水源是城市抵御炎灾的重要设施，关系到国家、集体、个人 的生命财产安全。消防用水的范围包括消火栓、喷淋、喷雾、泡沫、消火炮用水 等。从消防的实际意义上讲，凡是可用于扑救火灾的水体均可以作为消防水源。 经过适当处理的城市污水是作为消防用水的主要水源之一，可以减少自来水的用 量，节约水资源。 车辆冲洗：利用城市杂用水冲洗车辆时，其水质要求主要是不对车辆部件产 生腐蚀损害，不在冲洗后车辆表面留有细小的残留物( 俗称斑点) 。因此，其重 要的水质控制标准是p h 值、s s 及表面活性剂等。在水质控制中，p h 值宜尽量 控制在近中性，避免对车辆冲洗部位的损害，s s 和表面活性剂应严格控制在允 许的范围内，避免在水分蒸发后在车辆表面出现残留斑点。对于车辆多、冲洗水 量大的停车场和洗车站采用城市杂用水可以较大幅度地节约自来水，保护水资 源。 建筑施工：在城市的建设与发展过程中，建筑施工的各种用水具有用水量大、 水质要求低的特点，适合于利用城市杂用水，达到杂用水标准的再生水完全能用 于建筑旌工中的各个环节。同车辆冲洗一样，在建筑施工用水的回用途中，p h 值宜尽量控制在近中性避免对混凝土构件，特别是钢结构产生损害。 1 3 3 城市污水回用于景观环境用水 随着人们生活水平的提高，对生活品质的要求也越来越高，城市水体的景观 娱乐功能成为许多城市河、湖的主要功能之一。城市景观水体是城市景观的重要 组成部分，烘托出了城市优美的自然景观和人文景观展示了城市的文化内涵和 底蕴；同时，现代绿色居住小区、并水小区的理念，促成了新型居住区向景观河 道周边转移的发展方向。现代城市河道水系为居民提供了娱乐、休闲的场所，提 高了居民的生活质量和情趣。 目前，我国城市景观水体的现状不容乐观，许多城市的景观水体水量少、水 质差，严重影响了水体的景观功能。在我国北方较为干旱的地区，天然的雨水补 给量小，无法满足城市景观水体中的水量需求。因此，在北方，对于大型景观水 1 0 华北水利水电学院硕十学位论文 体的维护经常采用水利方法，采用自j 歇式调水维持水体水量；还有一些城市河道 采用在河中设置橡皮坝的方法对河道进行蓄水，维持河道水体的充满度。 经净化处理的城市污水回用于城市景观水体是解决城市景观水体存在问题 的方法之一。随着城市的发展，城市污水量大幅度增加。对这部分污水采用适当 的物理、生物、化学等方法处理，达到一定的水质要求后，回用到城市景观水体 中，作为景观水体的水源补充方式之一，可以增加水体水量，避免或减少单纯调 用清洁水源补充景观水体而造成的水资源浪费，缓解我国北方饮用水源紧张、南 方水质型缺水的现状。利用城市污水回用的补充水方式，可以获得稳定的补充水 量保证，改变单纯利用筑坝蓄水形成死水而造成的水质恶化或水体富营养化、藻 类水华暴发的现象。流动的水体不仅给周边的景观注入生气，而且有利于大气和 水体的氧气交换，提高水体自净能力，对恢复城市水体的良性生态系统有促进作 用。 1 3 4 楼宇中水回用 建筑“中水道”的概念始于日本，是利用建筑物内排放的生活污水或城市污 水经处理后，达到一定的水质标准，主要在建筑内重复使用的非饮用杂用水。建 筑中水设计规