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太原理1 人学侦十枷f 究生学位论文 城市污水资源化及回用技术研究 摘要 目前，随着人们生活水平的提高，用水量大大地增加，这就使得本来 已经紧缺的水资源更加的紧张，缺水的地区大大增加，缺水的城市也越来 越多。同时水污染的现象也越来越严重，这就使得水资源的紧缺现象越来 越严重。水资源的问题已经成了制约经济发展的瓶颈。 本试验是建立在山西省城市污水资源化利用及回用技术研究可行性 研究报告的基础上，目的是要研究出一套适合山西省城市污水的优化工 艺，使得出水的水质达到国家污水排放一级a 排放标准。 试验是从太原市河西北中部污水处理厂进水格栅处取水，水质状况为： ： 氨氮= 5 9 9 8 m g l ，总磷- - 10 m g l ，浊度= 1 2 0 0 8 n t u ，p h = 7 6 3 ， c o d - 3 9 2 16 m g l 等。 根据国家一级a 排放标准：氨氮 5 m g l ，总磷s o 5 m g l ，浊度 i n t u ， p h = 6 5 8 5 ，c o d 6 0 m g l 。因此，主要需进行处理的项目有：脱氮除磷， 降低c o d 和浊度等。 根据以上的几项，我们起初采 j 了常规的处理工艺：厌氧+ 两段曝气生 物滤池，其处理结果如下：氨氮 5 m g l ，总磷= 5 m g l ，浊度= 1 2 n t u ， p h = 7 5 ，c o d = 1 0 - - 2 0 m g l 。由这些数据可知，此工艺对氨氮和c o d 的去 除率部较高，均可达剑一级a 标准，但是对总磷的去除率仅为4 0 - - - 5 0 ， 无法满足要求。因此增加7 ，化学除磷的单元。通过试验确定硫酸亚铁、三 t 太原理i ：大学硕十研究十学付论文 氯化铁、硫酸铁、硫酸铝、聚合氯化铝以及氧氧化钙这六种混凝剂均能够 使得出水的总磷含量降低到o 5 m g l 以下，通过经济性比较确定硫酸亚铁 为最经济的除磷混凝剂。其次为氢氧化钙，但是使用氢氧化钙做混凝剂会 使出水的p h 值升高到1 0 以上，这就要有后续的降低p h 值的单元。同时 以氢氧化钙作混凝剂时，投加量比较大而且产生的沉淀比较多。 由于各种混凝剂适应的投加点不同，所以如果采用不同的混凝剂，要 采用的工艺也是不同的，试验结果给出了三种可供选择的工艺，即：前沉 淀、同时沉淀和后沉淀法，这三种工艺都可以使得出水的各项指标达到国 家污水综合排放一级a 标准。但是化学除磷的缺点就是需要大量的投加混 凝剂，使得污泥量大以及制水成本的提高。 关键词：城市污水回用，曝气生物滤池，脱氮除磷，除磷混凝剂 太原理l ：人学硕十研究生学位论文 m u n i c i p a lw a s t e w a t e rr e c y c l i n ga n dr e u s i n g t e c h n o l o g yi n v e s t i g a t i o n a b s t r a c t a tp r e s e n t ，w i t ht h ed e v e l o p m e n to fp e o p l e sl i f e ，t h eq u a n t i t yo fu s i n g w a t e ri sa l s od e v e l o p i n gc o n s u m e d l y t h er e s u l to ft h i sp h e n o m e n ai st h a tt h e s h o r t a g eo fw a t e rb e c o m e sm o r ea n dm o r es e v e r i t y ，t h ea r e ai nd e f e c to fw a t e ri s q u i c k l yo v e r s p r e a d i n ga n dt h en u m b e r so ft h ec i t i e s t h i r s tf o rw a t e rb e c o m e s l a r g e ra n dl a r g e r a tt h es a m et i m e ，t h ep h e n o m e n a o fw a t e rp o l l u t i o nb e c o m e s m o r ea n dm o r es e r i o u s ，c a u s i n gt h es h o r t a g eo fw a t e rb e c o m i n gm o r ea n dm o r e s e r i o u s t h ep r o b l e mo ft h ew a t e rr e s o u r c eh a sb e c o m et h ef i r s tf a c t o rw h i c h r e s t r i c t e dt h ed e v e l o p m e n to ft h ee c o n o m yo ft h ew h o l ew o r l d t h i se x p e r i m e n t a t i o ni sb a s e do nt h ef e a s i b i l i t yi n v e s t i g a t i o ni n f o r m a t i o n o f c i t ys e w e r a g er e c y c l i n g a n dw a s t e r w a t e r r e u s i n gt e c h n o l o g y s i n v e s t i g a t i o ni ns h a n x i t h ep u r p o s eo f t h i si st oi n v e s t i g a t eas e to fo p t i m i z i n g t e c h n i c sw h i c ha d a p t st oc i t ys e w e r a g eo fs h a n x ip r o v i n c e ，s oa st om a k et h e w a t e rq u a li t 5 o fd r a i nr e a c h e st h eo n el e v e la s t a n d a r do fc h i n a w eg e tw a t e ra tt h ei n t a k eo ft h ew a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n ta tt h ew e s t ji 太原理f i 大学硕十研究牛学忙论文 b a n ko ft h ef e nr i v e r t h ew a t e rq u a l i t yi s ：n h 4 一n = 5 9 9 8 m g l ，t p = 1 o m g l ， s s = 1 2 0 0 8 n t u ，p h = 7 6 3 ，c o d = 3 9 2 16 m g l 。 t h ef i r s t l e v e las t a n d a r do fc h i n a i s ：n i - h n 5 m g l ，t p 0 5 m g l ，t u r b i d i t y 1n t u ，p h = 7 5 ，c o d 6 0 m g l t h e p r i m a r yp u r p o s eo fo u re x p e r i m e n t a t i o ni st ow i p eo f fn i t r o g e na n dp h o s p h o r u s a n dt or e d u c ec o da n d t u r b i d i t y b a s e do nt h ea b o v ei t e m s ，a tf i r s tw ea d o p tt h ec o n v e n t i o n a ld i s p o s a l i n g t e c h n i c sw h i c hi s ：a n o x i cf i l t e 汁b a f + b a f t h ed i s p o s a l i n gr e s u l ti sa s f o i i o w s ：n h 4 一n 5 m g l ，t p = 5 m g l ，t u r b i d i t y = l 一2 n t u ，p h = 7 5 ，c o d = 10 2 0 m g l b a s e do nt h e s ed a t a sw eg e tt h ec o n c l u s i o n ：t h ee f f e c to ft h i sp r o c e s st od e a l w i t hn t - h na n dc o di sv e r ye x c e l l e n t t h e yc a na l lr e a c ht h ef i r s tl e v e la s t a n d a r do fc h i n a b u ti t s e f f i c i e n c yt od e a lw i t ht pi sv e r y l o w ，w h o s e e f f i c i e n c yi sj u s t4 0 t o5 0 ，s ot h i si t e mc a n tr e a c ht h es t a t es t a n d a r d i n o r d e rt om a d et h ec o n t e n to ft pi nd a i nr e a c ht h es t a t e s t a n d a r d ，w ea d d c o a g u l a n t si no r d e rt og e tt h eb e s tr e s u l t a f t e rt h i se x p e r i m e n t a t i o nw ef i n ds i x k i n do fc o a g u l a n t sw h i c hc a nm a k et h ec o n t e n to ft pi nd a i nr e a c ht h ef i r s tl e v e l as t a n d a r do f c h i n a ：t p 总霈氧量 1 4 n t u 浊度的单位，为度 】5 c a s s ( c y c l i ca c t i v e ds l u d g es y s t e m ) 循环活性污泥法 16 a o ( a n a e r o b i c o x i cp r o c e s s ) 厌氧好氧除磷工艺 l7 p a c ( p o t y a l u m i n i u mc h l o r i d e ) 聚合氯化铝 18 t d s ( t o t a ld i s s o l v e ds o l i d s ) 总溶解固体物 19 a 2 o ( a n a e r o b i c a n o x i c a e r o b i c h y b r i db i o l o g i c a lr e a c t o r ) 厌氧一缺氧一好氧生物反应 器 2 0 s s ( s u s p e n d e ds o l i d s ) 悬浮幽体浓度 声明尸明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的 法律责任由本人承担。 论文作者签名：主蟹堕! 塑日期：型簦三2 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其 中包括：学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印 件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文； 学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为：目的， 复制赠送和交换学位论文；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容( 保密学位论文在解密后遵守此规定) 。 签 名：主幺堕望 日期：塑篓4 翩签名：垒：勉嘞妲型生 太原埋1 人学硕十研究生学f 讧论文 1 1 课题提出的背景 第一章引言 地球上总的水体积大约为1 4 亿k m 3 ，其中只有2 5 是淡水，大部分以永久性冰或 雪的形式封存于南极洲和格陵兰岛，而可供人类利用的部分仅有2 0 万k m 3 。中国多年 平均水资源总量2 8 1 0 0 亿m 3 ，人均水资源量2 2 0 0 m 3 ，排在世界第8 8 位，人均水资源仅 为世界人均的四分之一。根据“国际人口行动”对我国水资源进行的总体评价，预计到 2 l 世纪中叶我国人口达到1 6 亿高峰时，人均水资源量将下降到1 7 6 0 m 3 ，全国将接近用 水紧张国家的边缘。而且，我固水资源的时空分布不均，南方多北方少，更加剧了局部 水资源的短缺状况。北方干旱半f 旱地区全年的降水量主要集中在7 、8 、9 三个月，使 得这些地区可以利用的水资源尤其显得彳i 足。 我国是世界上人均占有水资源较少的国家，总储量平均每年达2 8 0 0 0 亿m 3 ，人均 年占有量按1 9 9 5 年的统计数字计算为2 3 2 8 m 3 ，仅相当于世界平均值的1 4 。在我国水 资源总量中，有条件利用的最大水资源为1 2 0 0 0 x l o s m 3 。在上个世纪8 0 年代，全国缺水 城市已达2 3 6 座，缺水总量1 2 0 0 万m 3 d ，目前在我国有近4 0 0 个大中城市缺水，总缺 水量达2 0 0 0 万m 3 d 。在供水紧张时期不但工农业生产用水得不到保证，有些城市对居 民生活用水也不得不采取限时、限量供给的办法。因此供水问题己成为制约我国北方干 旱地区及沿海城市经济建设发展j 生活水平提高的严重问题。在决定中小城镇发展的重 要因素中，水资源更是一个突出的制约因素，但目前由于中小城镇缺乏统一的规划、市 政设施尚不完善，造成中小城镇的污染情况闩趋严重。随着我国工农业生产的迅速发展 和城市化进程的不断加快，现有水资源总量己经无法满足日益增长的供水需求，水资源 供需矛盾卜分突出，严重制约到旧民经济的发展1 2 l 。在我国，除了水资源匾乏以外，水 资源受到污染也是一个很，1 f 重的 | j 题。水体污染不仅造成了严重的环境问题，而且使原 本就一卜分严峻的水资源供给问题更是雪上加霜。掘中国环境状况公报统计显示，在 1 9 9 3 ，1 9 9 5 ，1 9 9 7 年的几年| 日j ，随着工业和城市化进程的不断加快，我国的污水排放总 量分别为3 5 5 6 x 1 0 s m 3 d ，3 6 5 2 x 1 0 8 m 3 d ，4 1 6 x 1 0 8 m 3 d ，呈逐年上升的趋势( 见表1 1 ) 。 太原理l ：大学硕十研究尘学何论文 表l l 我国水体污染物的排放量统计1 3 i t a b l e1 1t h es t a t i s t i co f w a t e rp o l l u t a n t si nc h i n a 年份捌：放总量f1 0 8 m 3 d )t 业j 皮水( 1 0 8 m 3 d )c o d ( 刀吨)重金属( t d )石油类( t d ) 1 9 9 3 3 5 5 6 2 1 9 56 2 2 1 6 2 1 7 1 3 9 9 1 9 9 5 3 6 5 2 2 2 2 57 7 0 1 8 2 3 6 4 3 4 1 9 9 74 1 62 2 71 0 7 3 总之，我国目前的水资源现状是：一方面是水资源严重短缺，另一方面是水体的污 染又十分严重，己经严重制约到国民经济的进一步发展。为了解决这一问题，除了对水 资源加以保护进行合理利用之外，开发和研究新的污水处理与回用技术，对提高水资源 的利用率，解决水资源供需矛盾有着十分重要的意义。 1 2 课题提出的意义 面对淡水资源日益短缺，水资源的供需矛盾愈加尖锐，人们不得不在近区天然水资 源之外，通过多种途径开发新水源。主要有：海水淡化；远距离调水；城市污水 处理回用。相比之下，污水处理回用投资少、工期短、见效快，比较现实易行，具有重 要意义i 4 。 1 ) 污水处理回用，可缓解水资源的供需矛盾 污水回用到底能增加多少水量呢? 粗略估算一下，城市供水量的8 0 变为污水排入 城市排水管网中，收集起来再生处理后7 0 可以安全回用，即城市供水量的一半以上， 可以变成再生水( 或称回收水、回用水、复新水、t j 水) ，返回给城市水质要求较低的 用户，替换出等量自来水，相应增加了城市一半的供水量。综上所述，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，减轻城市供水不足的压力和负担，缓解水资源的供需矛盾，这 对缺水城市来说意义更为重大。 2 ) 污水处理回用，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，以牛活用水为例，其中用于烹饪饮用的水约占 5 ，而对占2 0 - - 3 0 不与人体商接接触的生活杂用水并无过高水质要求。因此，将 生活污水处理以后用作与这类对水质没有较高要求的生活杂用水等既可以缓解水资源 紧缺的现状，同时体现了“优质优用，低质低用”的原则。 3 ) 污水处理回用，有利于提高城市水资源利辟j 的综合经济效益 太原堙i 人。z 硕十研究生学位论文 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。以二级处理出水为原水的再生水厂一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。所以，城市污水回用在经 济上更具有明显的优势。 除实行排污收费外，污水回用所收取的水费可以使污水处理行业获得有力的财政 支持，使水污染防治得到可靠的经济保证。 4 ) 污水处理回用，是实现环境保护战略的重要措施 我国“十一血”规划纲要提出，“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低2 0 左 右、主要污染物排放总量减少1 0 。这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会 的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择：是推进经济结构调整， 转变增长方式的必由之路；是维护中华民族长远利益的必然要求。 将废水或污水经二级处理和深度处理后回用于生产系统或生活杂用被称为污水回 用。污水回用的范围很广，从工业 = 的重复利用到水体的补给水和生活用水。污水回用 既可以有效地节约和利用有限的和。乏贵的淡水资源，又可以减少污水或废水的排放量， 减轻水环境的污染，还可以缓解城市排水管道的超负荷现象，具有明显的社会效益、环 境效益和经济效益。 1 3 课题研究的内容 本试验是建也在山西省城市污水资源化及回用技术研究可行性研究报告的基础 上，主要是研究污水回用于工业循环冷却水以及酗用于城市景观用水的污水回用工艺。 其测定的指标置要有：s s 、c o d 、b o d 5 、n h 3 一n 、p 、色度、浊度等，由于时间的限制， 本试验所控制的项目有：c o d 、t p 、浊度、p h 值四个参数。因此试验的内容有以f 几 个： 1 ) 通过试验确定在试验室现有设备的基础上，更准确合理的测定总磷以及c o d 的 方法； 2 ) 通过试验优选出一个合理的 ：岂流程以及此t 艺的运行参数，使得出水的水质 能够达到罔家级a 排放的标准； ：j 太原理i ：人学硕十研究生学位论文 3 ) 通过大量的试验，确定除磷的混凝荆，同时通过技术经济比较，确定最为经济 的一种作为最优的除磷混凝剂； 4 ) 根据试验确定出来的各种混凝剂所适合的投加点的不同，确定不同的工艺流程。 4 太原理i ：人学硕十研究生学f t 论文 2 1 水资源现状 第二章文献综述 弗一早义l 镢三不途 中国水资源总量约2 8 l 万亿m 3 ，居世界第六位，按1 3 亿人口计算，我国人均占有 水量仅为2 2 3 4 m 3 ，相当世界人均占有量的1 4 ，是世界1 3 个贫水国家之一。全国6 6 9 个城市中，有4 0 0 个城市供水不足，其中有1 1 0 个城市严重缺水，日缺水量在1 6 0 0 万 立方米，年缺水量6 0 亿立方米，每年影响工业产值2 0 0 0 亿元。到本世纪中叶，按1 6 亿人口计，我国人均水资源量将比现在降低1 4 ，淡水资源短缺的形势将更加严峻。 从2 0 世纪5 0 年代中期到9 0 年代术期，我国城市年总供水量从9 6 亿m 3 增加到4 7 0 5 亿m 3 ，其中工业用水2 8 9 4 亿i t l 3 ，占6 1 5 ；城市生活用1 8 1 i n 3 ，占3 8 5 。目前城市 年总供水量已达6 4 亿m 3 ，2 0 0 0 年底r 供水能力达2 1 8 亿m 3 ，供水普及率达到9 6 7 ， 估计目前城市用水缺水率平均为1 0 。其中，经济发展比较迅速的沿海地区缺水严重的 城市供水情况如表2 1 所示。 表2 i 沿海地区缺水严重的城市分区统计表例 7 f a b l e2 1t h el i t t o r a lc i t i e ss h o r to fw a t e rs u b a r e as t a t i s t i c s 1 9 9 0 年城区人【j ( 万2 0 0 0 年城区人口( 万 分区城i 打数( 个)1 9 9 0 年供水量( 亿m 3 )2 0 0 0 年供水量( 亿m 3 ) 人)人) 沿海地区合 4 87 1 3 34 41 2 9 7 69 5 6 5 5 01 5 3 5 4 计 北环渤沟区 2 54 0 8 7 5 95 5 ，5 24 7 6 0 3 06 0 1 3 ，i另妒区 91 5 7 5 5 24 8 ，5 92 1 2 2 ，1 05 5 j 7 j 1 小汁3 45 6 6 3 1 l 1 0 4 1 l6 8 8 23 01 1 5 _ 3 浙圈f 墨 54 8 8 2 08 7 28 6 82 01 07 4 i 备 曲广区 79 0 8 6 01 6 01 7 1 9 ，5 02 22 l 茏 海南27 3 3 30 9 3 9 5 5 052 9 小汁1 41 4 7 0 132 5 6 52 6 8 3 2 03 8 2 4 随着人类付会的进彤和绔济的，反眨，【：、瞅农、业、城i 】的同益扩展，特别是世界人 【- i 急剧增多，给伞球资源环境都带束了巨大的抠力。人类自身，上存发展不仪消耗巨量水 太原理1 人学硕十研究生学何论文 资源，而且还向坏境中排放大量的污染物，造成水环境的明显恶化，使全球可利用的淡 水资源同趋匮乏。 工业企业是城市的用水大户，城市工业用水由工业规模大小和工业行业结构确定。 工业用水中火电是第一大部门，占工业用水量的l 4 左右，其次是造纸、化工、冶金、 食品4 个行业。主要工业行业单位产品用水量见表2 3 ( 其中包括市政环境用水、商业、 办公、事业单位用水和居民生活用水等) 。近年来，随着我国城市人口增加和生活水平 提高，生活用水急剧增长，全国城市生活用水年平均增长速度为3 5 。我国不同城市 规模城市生活用水量见表2 2 。从表中可以看出：特大、大城市生活综合用水量在1 7 7 2 6 0 8 l c a p d 之间；中、小城市生活综合用水量在1 3 6 - - 2 0 8 l c a p d 之问；北方城市用水 量明显低于南方城市；居民生话用水占综合用水的5 0 5 - - 7 9 。2 。2 0 0 0 年底全国城市 平均生活用水量为2 2 0 2 l 人d 。 当前工业用水占城市供水总量的6 1 5 ，到2 0 3 0 年将占6 8 7 3 ，表明城市水资 源利用结构总体来说是从生产、生活并重型向生产主导型转换。因此，注重城市工业节 水是减缓城市水资源供需矛盾的关键。 表2 - 2 我国不同城市规模生活用水量( 单位：t a - d ) 6 1 t a b l e2 - 2t h ec o s to fw a t e rr e s o u r c ei nc i t i e so fd i f f e r e n ts i z e si nc h i n a ( u n i t s ：u c a p d ) 北方 南方 城市殷综合居住汔铡公共用比例 综合居 辛比例公共比铆 模水量用水量 ( ) 水量( )水量用水量( ) 用水量 ( ) 特大 1 7 7 1 0 2 95 8 17 424 1 ，92 6 0 81 6 6 ，86 3 ，99 4 o3 6 1 人1 7 99 8 85 5 28 0 44 4 82 0 41 0 3 o5 0 5 1 0 1 o4 9 5 中1 3 69 6 87 1 2 3 992 882 0 81 4 897 1 65 9 12 8 4 小 1 3 8 7 9 35 7 55 874 251 8 7 61 4 857 9 23 9 12 0 8 6 太原理1 人学硕十研究生学位论文 表2 - 3 主要行业单位产品用水量1 6 】 t a b l e2 - 3t h ec o s to fw a t e ro fe v e r yp r o d u c t i o ni nm o s t l yi n d u s t r y 产品名称 甲- t用水量产品名称甲位用水量产品名称单位 用水量 棉纺织 m 。1 0 0 m2 5 纸浆造纸m t 2 1 0 俐m t 4 毛纺织m 1 0 0 m3 i纸m 5 0 轧铡 m t5 5 狮j 葚。蓼 纺织 m 1 0 0 m3 7 m 3 义 o 5 5 医药m 3 万几 1 3 0 2 5 0 力l l t 7 卜屠j 睾 彩色硅 麻织m 1 0 0 m7 6 0m 3 i x -1 2 0m 3 只0 6 加t像管 羊垲申 羊占胶m 3 门0 0 m5 8 0m 3 ，只0 4 0 机械m 3 万元 4 5 加t 涤纶m 。1 0 0 m 4 7 皮革加下m 3 张o 8 4t f 板玻璃m 3 箱o 8 2 印染 m 1 0 0 m2 硫酸 m 3 t2 0 7 0 水泥 m to 8 味精 m 门0 0 m1 5 0 氯碱 m 3 tl5 2 0 载重汽车m 3 辆1 8 - - 3 0 湎精m 3 t4 2染料m 3 t4 0 5 0轿车1 1 1 3 辆l o 2 0 啤滔m ，t4 2三胶r n 3 t1 4 5 火力发电 m 3 s g wl 罐头 m 3 t6 5 炼铁 m 3 t8 为了应对水资源供需只益尖锐的矛盾，传统上人们通常采用开发地表水，开采地下 水资源，以及跨流域调水作为传统解决方案。在传统方式之外，开发非传统水源是解决 水资源短缺问题的另一条行之有效的途径，在非传统水源中，污水再生利用具有广阔的 应用前景| 7 j 。首先，在未充分利用城市污水的水资源能力前，不应上长距离调水和海水 淡化项目。目i 仃城市污水处理( 二级处理) 投资大约在9 0 01 4 0 0 元( m 3 d ) ，在此基 础上的再生处理约4 0 0 - 6 0 0 ) l i ( m 3 d ) 。加上管网配套总计6 0 01 0 0 0 元( m 3 d ) 。 到“十五”未期形成4 0 亿立方米水源的投资大约在1 0 0 亿元左右。而形成同样规模的长 距离引水，以大连引英入连为例，则需6 0 0 亿元左右，海水淡化则需1 0 0 0 亿元左右， 可见污水回用在经济上具有明显的优势。 其次，在适用的地力使f j 阿7 k k 呵以便供需双方获利。【r , l 内外旧类经验与测算表明， 埘城【b 污水厂级处理f l 水，采f j 混撮一d 。l 。t s “e 一过滤消毒技术处理，在管网长度适宦条件 f ，每f 二11 00 0 0 m 3 凹用量以上 程的吨水投资都应在8 0 0 元以f ，处理成今o 7 元以下， 7 太原理t 人学硕十f j 丌究生学付论文 远低于城市水价。按现在国内外通行惯例，中水价格一般为自来水价格的5 0 - - 7 0 。 以长春市为例，长春市水价4 1 7 元m 3 ，中水价格以自来水价格的中值6 0 计，应为2 5 元，需水方吨水节省1 6 7 元，供水方吨水获利1 8 元左右。供水方两年内可收回投资， 供需双方经济效益都十分显著。 2 2 污水资源化利用的可行性8 】 2 2 1 资源潜力 国外不少国家的污水回用已经形成一定规模，而我国才处于起步阶段。美国1 9 9 7 年已有回用工程3 5 7 项，目前回用水量已超过2 4 7 万t d 。只本在1 9 9 0 年就遍及全国 建立了1 3 6 9 个回用工程，回用水量为2 2 8 万t d 。以色列也建造了2 0 0 多个污水回 用工程，城市污水的7 2 已经回用。南非共和国的约翰内斯堡供水量为1 1 3 万t d ，其 中8 5 万t d 是利用城市污水作水源。而我国2 0 0 0 年城市污水r 排放量约1 o l 亿t ，回 用率仅占全国污水处理量的4 9 i ”1 我国是一个发展中国家，在污水资源化开发与利用方面，远不及一些发达国家及污 水回用发展较早的发展中国家，其差距是显而易见的，但这种差距也留给我们更多的发 展空间。现在我国城市生活污水年排放量已达2 2 7 7 亿t ，城市污水r 处理能力7 1 4 万t ， 新增废水目处理能力7 7 5 7 万t 。如果污水西 用量达到3 0 亿t ，将相当于我国i f 常年份 全国城市缺水量的一半，足可以明显缓解一大批城市供水紧缺的状况。 2 2 2 技术可行性 污水研用中，最重要的是必须向回朋对象提供满足其使用要求的水。国外近半个世 纪的理论探索及工程实践和我国十几年的试验运行证明：将污水二级处理出水经深度处 理后，其水质可完全达到目标水质。1 9 9 4 年我国工程建设标准化协会提出的城市污水 回用设计规范( c e s c s 6 1 ：9 4 ) 给出了深度处理单元技术的处理效率和目标水质( 见 表2 - 4 ) 。 太原埋i 人学颂t 研究，土：学何论文 表2 - 4 二级出水进行混凝沉凌过滤的处理效果与目标水屋 t a b l e2 - 4t h ed i s p o s a le f f e c to fc o a g u l a t i o n s e d i m e n t a t i o n f i l t r a t i o nf o rs e c o n d a r yt r e a t m e n t 处蹿媛采 项目目标水质 混凝沉淀过滤综合 浊度度 5 0 6 03 0 5 07 0 8 0 3 5 s s ( m “l )4 0 6 04 0 6 07 0 8 05 1 0 b o d t ( m g l ) 3 0 5 02 5 5 06 0 7 05 1 0 c o d e r ( m g l ) 2 5 3 515 2 53 5 4 54 0 7 5 总氮( m l ) 5 l55 1 5i o 2 0 总磷( m g l ) 4 0 6 03 0 4 06 0 8 0l 铁4 0 ，、- 6 04 0 6 06 0 8 00 而且城市有现成的污水管网和污水处理厂可以利用，使得数量巨大的城市污水不仅 就近可得，易于收集处理，而且水量水质相对较稳定，是比较理想的回用水源。 2 2 3 经济可行性 以大连市为例，对远距离引水、海水淡化及污水回用三者进行经济性比较，比较结 果见表2 5 所示。 表2 - 5 大连市远距离引水、海水淡化及污水回用的经济比较 t a b l e2 - 5t h ec o m p a r a t i o na m o n gt a k i n gw a t e rf r o ml o n gd i s t a n c e ，w a t e rd e s a l t i n ga n dw a s t e w a t e r r e u s i n g 顺口 海水淡化 引碧入大 污水用 每r n ：投资儿 ；( j ( ma 5 0 02 0 0 0 3 0 0 0 每m f 垃本，凡 8 52 - 32 出。 二污水四月拍0 成本低，所以其经济效荔二 _ = 常显著。表2 - 6 列出了我们以9 0 年代 以后我国建成运行的一些污水回用系统。 太原理1 ：大学硕十研究乍学忙论文 表2 - 6 污水回用系统的经济情况 t a b l e2 - 6t h ee c o n o m i ca s p e c t so f w a s t e w a t e rr e u s i n gs y s t e n 节约 i 口i 用总投资吨成本收【口1 投资 项日资会 用途 水量( 们)( 万元)( ；t d年限( 年) ( 万元) 青岛海泊 l r f 6 3 0 0 i oo 7 冲删、浇洒和补充地下水 污水厂。 人连市春柳 1 0 0 0 0o 1 5苯建、消防和t 岂用水 水厂 天律石化4 5 0 03 0 0l1 9 22 长春客车 2 0 0 04 5 0o 8 52 5 02 t 艺、热交换、绿化、除尘 济南市南郊浇罐果两、绿地人工潮补给、车辆 l o o oj 2 3 60 7 33 1 54 宾馆冲洗 一汽集团lo i | o2 5 0 06 85 0 05锅炉水 第二级处理出水经深度处理后，其水质可完全达到目标水质。1 9 9 4 年我国工程建设 标准化协会提出的城市污水回用设计规范( c e s c s 6 1 ：9 4 ) 给出了深度处理单元技 术的处理效率和目标水质( 见表2 4 ) 。而且城市有现成的污水管网和污水处理厂可以 利用，使得数量巨大的城市污水不仅就近可得，易于收集处理，而且水量水质相对较稳 定，是比较理想的回用水源。 此外污水回用与远距离调水相比可以大大节约管线的基建投资和运行费用，与海水 淡化相比成本低廉( 见表2 5 ) ，处理技术也比较成熟。而且污水回用还能减轻对水体 的污染，节约排污费用，减少治理环境的投资。 2 3 污水资源化利用的途径9 l 2 3 ，1 农业用水 城市污水回用的一大用，是农业用水，主要包括农f 灌溉、造林育苗、农、牧场和 水产养飧等方面。回用于农f f j 灌溉时，其水质必须符合农阳灌溉水质标准 ( g b 5 0 8 4 - - 9 2 ) 的规定。生酒污水b 】用于农刚灌溉时，通常对其处理程度要求不高， 太原埋1 人学硕十研究生学何论文 处理后般仍含有较高的氮、磷、钾等成分，用于灌溉町以给土壤提供水分和肥分，增 加农作物产量，同时可以减少化肥用量，而且通过土壤的自净作用能使污水得到进一步 的净化。至于工业废水，有研究显示，如果工业废水得到了有效的预处理，可以不受限 制地用于农业灌溉；如果没有得到有效的处理，由于工业废水中各种有毒有害污染物的 浓度较高，潜在食物链污染问题，回用于农f f l 灌溉就受到限制。我国目自订有城市污水处 理厂百余座，7 5 以上的污水厂采用二级处理，经过二级处理的城市污水水质基本达到 甚至超过农灌水质标准，但仍需要注意水中存在或者可能存在的致病生物在公共卫生方 面可能造成的影响，以及污水对农作物生产、土壤结构及土壤中金属和其他有毒物质积 累等农学方面的影响。 2 f 3 2 工业用水 每个城市，从用水量和排水量看，工业都是大户。但是，面对清水日缺、水价渐涨 的现实，工业除了尽力将本厂废水循环利用，以提高水的重复利用率之外，对城市污水 再用于工业，也同渐重视。工业用水根据用途的不同，对水质的要求差异很大，水质要 求越高，水处理的费用也越大。理想的回用对缘应该是回用量较大且对处理要求不高的 部门。 1 ) 冷却用水 冷却用水占到工业用水的6 0 以上，是用水火户，而且对水质的要求较低。将城市 污水经传统二级处理后回用于冷却用水，在规模上足以缓解城市供水紧张状况，在技术 上和工程上又都易于实现，是目的最为经济可行的方案。 回用于冷却水系统中当然也存在问题，表现在以下几个方面： ( 1 ) 微生物问题。 由于回用污水中的c o d 和氨、氮含量较高，导致微生物繁殖大幅度增加，产生生物污 泥。因此必须加大杀菌力度。传统的方法是投加氧化性杀菌剂或直接投加氯气。 ( 2 ) 腐蚀问题。回用污水的t d s 浓度通常比新鲜水高2 - - 5 倍，电导率、c i - 、s 0 4 z 一都高， p h 较低，腐蚀程度大，所以要选择合适的水质稳定剂来控制回用水对设备的腐蚀。有 研究表明，对于t d s 4 0 0 0 m g l ，c 1 1 5 0 0 m g l ，s 0 4 厶 2 2 0 0 m g l ，c o d 5 0 m g l 的旧朋污水，用常规磷系药剂可以解决腐蚀问题。( 3 ) 悬浮物问题。= _ ：级处理后污水 浓度较小，悬浮物主要是些从， 三化曝气池带出的活性污泥。悬浮物的去除方法有两个： 太原理f ：大学硕十研究生学传论文 一是选择适当的滤料，经过过滤，可以滤除大部分悬浮物，二是加入化学剂，两种方法 的结合可以去除大部分悬浮物。 2 ) 工艺用水 包括洗涤、冲灰、除尘、锅炉给水、产品用水等，其用水量约占到工业总用水量的 2 0 - - - - 4 0 。其中许多用途如冲灰、除尘等要求水质较低，污水可以简单处理后回用； 原料加工过程用水、锅炉补给水等高质用水，需要不同水质要求，要进行相应的高级处 理。由于工业部门各行各业的工艺条件差异很大，目前我国还没有编制出众多行业的使 用再生水的水质标准，这需要建立在大量的实践基础上。 总之，当考虑一项工艺利用回收污水的特定实例时，必须决定所需水质，并要计算 由污水取得这样的水质和其他水源相比的经济帐，还要考虑到水源的水质和水量应始终 稳定。 2 3 3 城市杂用水 城市生活用水量比工业用水量小，但是对生活用水的水质要求比较高。世界上大多 数地区对生活饮用水源控sj l ? 匝格，例如美国环保局认为，除非别无水源可用，尽可能不 以再生污水作为饮用水源。现今再生污水可回用于城市生活的对象一般限于两个方面： 1 ) 市政用水 市政用水即浇洒、绿化、景观、消防、补充河湖等用水。就景观水体而言，要严格 考虑污染物对水体美学价值的影响，因此处理工艺在生物二级处理的基础上，要考虑包 括除磷、过滤、消毒等二级以上的处理。一方面降低c o d 、b o d 5 、s s ，减轻水体的有 机污染负荷，防止水体发生黑臭，影响美学效果；另一方面控制富营养化的程度，提高 水体的感观效果；还要满足卫生要求，保证人体健康。 2 ) 杂用水 杂用水即冲洗汽车、建筑施 以及公共建筑和居民住宅的冲沈厕所用水等。 2 3 ，4 地下水回灌 将城市污水二级处理再经深度处理，达到定水质标准后回灌f 地下，水在流经一 定距离后同原水源一起作为新的水源丌发。它既可减少污水量，又可减少原有水资源的 开发量，允分体现了“小量化、无害化、资源化”的叮持续发展原则。 l2 太原理i 人学硕十彤f 究生。何论文 虽然农业和工业是污水回用的主要用户，但地下水凹灌是扩大污水必；j 最鸯盏的一 种方式，它以土壤基质作为生物反应器，使再生的废水借助物理、化学和生物作用将其 中的有机物和病原体进一步去除，伎其水质与天然地下水没有差别。出于不受水文条件 制约，将会带来污水回用的长远利益。此外地下水回灌可以水力阻拦海水人渗，扩大地 下水资源的存储量，减少或防止地下水位下降，控制或防止地面沉降及预防地震等f i o j 【1 。 2 4 城市污水资源化的常用工艺 】) 污水经二级处理后，出水直接回用 一般来说，二级出水可基本上满足直流冷却水的水质要求，但是为了保证输水管道 和用水设备长期不淤塞和产生故障，二级出水宜经适当处理后回用。根据国内外的运行 经验，c a s s 工艺处理城市污水能够达到污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 中规 定的一级标准要求，但要回用，一股都需经过膜法过滤及消毒处理。同时，如果地处北 方寒冷地带，不利于生物处理，生物处理效果可能会明显下降，出现个别水质不达标的 现象。因此，污水四用应该因地制宜，根扼各地的实际情况采取相应的工艺。 2 ) 经二级处理后，出水接触过滤后直接回用 污水处理厂_ - 级处理出水过滤厉直接网用的优点在于投加絮凝剂和混凝剂后，絮体 增大，过滤效果提高。但在实际运行中，该方法在污水深度处理中堵塞现象比较严重。 3 ) 污水经二级处理后，出水绔过混凝沉淀( 澄清) 、过滤、活性炭吸附后回用 污水处理厂二级处理出水混凝沉淀( 澄清) 、过滤、活性炭吸附后回用，混凝沉淀 ( 澄清) 部分能有效去除悬浮物，再以活性吸附单元作为控制因素，对溶解性有机物也 有良好的处理效果：但工艺流程铰k ，处理构筑物多，一次投资大，处理成本高，尤其 是活性吸附单元。 4 ) 污水经二级处理后，出水经澄清、过滤、消毒后回用 污水处理厂二级处理出水经过澄清、过滤、消毒后回用是在澄清池进水中投加混凝 剂，用以去除悬浮物；出水再进入以沸石为滤料的滤池，这样不但可以进步去除细小 的悬浮颓粒，还可以通过吸附作爝去除氨氮：最后，过滤后的出水经过消毒后达标_ 回用。 利用悬浮泥渣层的网捕和截留作用，通过增大