（环境工程专业论文）工业园区污水集中处理及回用的一体化研究.pdf

，a14218 南开大学学位论文使用授权书 根据南开大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法，我校的博士、硕士学位获 得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版。 本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定。南开大学拥有在 著作权法规定范围内的学位论文使用权，即：( 1 ) 学位获得者必须按规定提交学位论文( 包 括纸质印刷本及电子版) ，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生学位论文， 并编入南开大学博硕士学位论文全文数据库：( 2 ) 为教学和科研目的，学校可以将公开 的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读，在校园网上提供论文目录检索、文 摘以及论文全文浏览、下载等免费信息服务；( 3 ) 根据教育部有关规定，南开大学向教育部 指定单位提交公开的学位论文；( 4 ) 学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所和中国学 术期刊( 光盘) 电子出版社提交规定范围的学位论文及其电子版并收入相应学位论文数据库， 通过其相关网站对外进行信息服务。同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。 非公开学位论文，保密期限内不向外提交和提供服务，解密后提交和服务同公开论文。 论文电子版提交至校图书馆网站：h t t p 2 0 2 1 1 3 2 0 1 6 1 ：8 0 0 1 f i n d e x h t m 。 本人承诺：本人的学位论文是在南开大学学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩； 提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致，如因不同造成不良后果由本人自负。 本人同意遵守上述规定。本授权书签署一式两份，由研究生院和图书馆留存。 作者暨授权人签字： 割垩娃 2 01 0年6 月1 日 南开大学研究生学位论文作者信息 论文题目工业园区污水集中处理及回用的一体化研究 姓名 刘亚妹i 学号i 2 2 2 0 0 7 0 3 8 5 i 答辩日期i2 0 1 0 年0 5 月3 0 日 论文类别 博士口学历硕士口硕士专业学位高校教师口同等学力硕士口 传u 系噘 环境科学与工程学院l 专业l环境工程 联系电话 1 3 7 5 2 1 9 7 5 0 2 i e m a i l il y l 5 8 h o t m a i l c o m 通信地址( 邮编) ：天津市南开区华苑绮华里8 1 5 0 1 备注： l 是否批准为1 f 公开论文i 否 注：本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。由作者填写( 一式两份) 签字后交校图书 馆，非公开学位论文须附南开大学研究生申请非公开学位论文审批表 。擎j 审革拱覃j 奔甚妤非摹t 审鬲箪搬奔￥拦掣驯蟛革礤珥毒妊汤非或 锆固群蕈詈专焉( 掰丝箪一) 基藓霉勘甲。萃歌珥孝明千逊、千斟晕螂明士戮辫椠罾娶锋砰斟章：蕃 覃砚强非k 裂科显吾：琨毋 一 砷郇孑桃 鼍六拓盈世雹害声￥：( 嘴螂) 弭孵鲁觋 k 幻，7 删纠掣悖一渐 i ! b m 丑z 心u r s 毖i娶审当独 一 膨r 移壮 而每 剐粼宁群杉憋 鳕当嘲 口千班华朵拓鲤 口蛳辚辫掣卢珥杀而每千单 口千、亟幽亲 口于斟。 略椠茸祺 目蚴匆o 旰 瞵曰挺嚣舅口l 0 所k鲁杀 节置l 霉 零颡 诸妲r 峰。铆日臼习聊f 势髂理圈夼互 目鳍茸观 冒翳晕勤萃观科毒千革妞毒￥岳阜 目 皆，南，l o 乙 ：专焉y 雄群磊岩勤 。母禺勘韩国咄翻再始地甲锡鞋单一苦焉锋砰群卓。犁群承丁皋承晕刨y 卓 。够目y 卓甲酱g 碍业搿承刨业图蹲疆一站甲朝茸砚卓雪掳与銎f 壬审茸砚砑杀朝莓鬻 。糕嚣茸拱器鞋己箕曾勤朝鞘毕勘旧刨鹾毒柔￥妊卑翠瞽茸砚珥杀明y 章：黧凄y 卓 。u n q 。x a p u ! o o g ：1 9 o 乙e i i 乙o 驯：d n q ：辚幽勘津国辫豆革鬻銎f 士审茸观 。茸砚妊汤刨暂础哇莓群g 毋缚暂酣静静哇蕈斟* 掣业掣刮睁翠哿茸拱珥杀妊导非 。胜砰朝茸锲辈髯辑新融汗翠禺 ! i y 卓轴创。暂邵冒髫岛幂* 牲寝豳￥群髯轻觋 窜蜜磉茸砚珂杀珂晔y 劲# 狲士砷并谣茸拱砑杀鲷圈群犁群萃瞥碡强f 田士砷( 罂椠) 姓瞵半 杀国串哇缯延抱冒署辑性国串刨辫杀碑斟岩勘茸观珥杀( 哥) o 茸现珥杀明拦移莓瞥码责军群 僻望磷掣杀￥妊单犁酶* 晕蜾旦辚群戳( ) 2 暂殂冒髫壤丐舄捧生、甄孵茸弓茸拱疆相群 茸、萃砚咨目茸砚希群丁剐圉辫翠誊闻雨蛳掣辫艳斟鲻辫舄勘锋囤翠僻龋紧勘茸砚砑杀鲫 妊留琳相也辫杀朝目抱性哇杀辚紧( z ) 2 割辫】；j | 茸弓茸拱再秦千煎斟杀￥拦掣y 嘴冀 茸拱珥杀甭距地晕 ! ； 磅士陴西科并疆【j j 赐、【b 缮茸滥诵恒辫杀( 强f 士印疆章0 凹由雪掳辨 曰) 茸砚砑杀革鬻犁群群蟛巧晕勘湃珥奈( i ) ：佣碎时珊茸拱砑杀明掣圈娶犁群器碑勤蒜 翠晕衅杀￥妊掣。犁群酿葛明目陆吐落劲茸识珥杀雨始擅￥阜秦￥妊单辫上弓举y 章 。狲壬审研群疆卓舀狮百砚珥嘉钾y 牢莓瞥杀￥妊掣叫蟛留霉勘 瓣珥杀千丝、千斟明辫挂餮群酲昌茸胜瞠联劲茸砚砑杀雨延娩士￥杀￥妊掣群醉 津砰弭目觋茸识再杀杀￥妊单 j | 、 南开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 取得的研究成果。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。 学位论文作者签名： 割亚娃2 0 1 0 年6 月 1 日 非公开学位论文标注说明 根据南开大学有关规定，非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申 请和相关部门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文，公开学位论文本 说明为空白。 论文题目 申请密级 口限制( 2 年)口秘密( l o 年)口机密( 4 2 0 年) 保密期限 2 0 年月 日至2 0 年月 日 审批表编号批准日期2 0年月日 限制2 年( 最长2 年，可少于2 年) 秘密1 0 年( 最长5 年，可少于5 年) 机密2 0 年( 最长1 0 年，可少于1 0 年) 摘要 摘要 随着天津经济的飞速发展，城市污水、工业废水和其他污染物的排放显著 增加，对周边环境和水体的排放污染也日益加重。同时，我国北方地区水资源 短缺的问题也日益严重。实施污水资源化的发展战略势在必行。 北辰科技园区成立于1 9 9 2 年，是经过国务院批准的全国5 4 家高新技术产 业园区之一。园区是中国京津塘高速公路高新技术产业带的重要组成部分，是天 津高端制造业的重要基地。园区的地理位置优越，交通便利，毗邻市区，辐射京 冀。工业基础雄厚，产品市场广阔。园区重点开发机电一体化、生物医药、汽车 配件、新能源、现代物流等八大产业群。 本文对北辰科技园区污水深度集中处理的可行性进行了全面分析。文章介 绍了国内外污水处理和中水回用技术的现状，阐述了项目建设的必要性和意义。 文章根据科技园区污水水质特性，通过对a z o 工艺、氧化沟工艺、s b r 工艺进 行比较，确定了科技园区污水集中处理采用卡鲁塞尔氧化沟工艺；又根据客户 对再生水的要求以及目前国际国内的膜技术水平，确定深度处理采用国际先进 的超滤与反渗透组合工艺。本文对工程设计方案进行了详细描述，分别从工艺 实旄内容、工艺实施方案、工程建设等方面进行了描述。文章在第四部分对项 目投资进行了估算，对项目进行了财务分析和风险分析。 文章第五部分列出了水厂第一年的运行数据，并通过对污水和再生水的运 行数据进行逐项分析，论证了工艺选择的正确性。 文章最后阐述了我国北方在水源匮乏的前提下，开展污水回用，进行污水 资源化发展在减少污染、促进循环经济发展方面的重大意义。 关键词：污水处理一体化双膜法中水回用 i a b s t r a c t a b s t r a c t w i t hr a p i dg r o w t ho ft i a n ji ne c o n o m i c ，e m i s s i o no fc i v i lw a s t ew a t e r , i n d u s t r i a l w a s t ew a t e ra n do t h e rc o n t a m i n a t e dm a t e r i a li ss i g n i 氚a n t l yi n c r e a s e d a sar e s u l t ，i t c a u s em o r ea n dm o r es e r i o u s l yi m p a c to ne n v i r o n m e n ta n dw a t e rp o l l u t i o n t i a n j i nb e i c h e nt e c h n o l o d yd e v e l o p m e n ti n d u s t r i a lp a r k ( t h ep a r k ” ) w a s e s t a b l i s h e di ny e a r19 9 2 ，w h i c hi so n eo f5 4h i - t e c h d e v e l o p m e n ti n d u s t r i a lp a r k g r a n t e db yt h es t a t ec o u n c i lo fc h i n a t h ep a r ki sm a i np a r to fh i t e c h d e v e l o p m e n t a r e aa l o n ge x p r e s sw a yb e t w e e nt i a n j i na n db e j i n g ，a l s ot h ep a r ki si m p o r t a n tb a s eo f l l i g l lc l a s sm a n u f a c t u r i n go ft i a n ji nc i l t y t h ep a r ki sl o c a t e di nv e r yc o n v e n i e n ts i t e w h i c hi sc l o s et on 枷i l ld o w nt o w na n de x p r e s sw a yt ob e i j i n ga n dh e b e ip r o v i n c e n a n j i nc i l t yg e tas t r o n gi n d u s t r i a lb a c k g r o u n di nt h eh i s t o r y t h ep a r km a i n l yf o c u s o ne i g h ti n d u s t r y , i n c l u d i n ge l e c t r o m e c h a n i c a l ，b i o m e d i c a l , ，a u t o m o b i l es p a r ep a r t s ， n e w e n e r g ya n dm o d e ml o g i s t i c t h et h e s i sm a k e s 觚o v e r a l lf e a s i b i l i t ys t u d yf o rc e n t r a lw a s t ew a t e rt r e a t m e n to f t h ep a r k ，a l s ob r i e fc u r r e n ts i t u a t i o no ff o r e i g na n dd o m e s t i cw a s t ew a t e rt r e a t m e n t a n dr e c y c l et e c h n o l o g y , a n di m p o r t a n c ea n dn e c e s s i t yo ft h ep r o j e c t a c c o r d i n gt o a n s l y z i n gu n i q u ec h a r a t e ro fw 豳t e rw a t e ra n dc o m p a r i n gb e t w e e nd i f f e r e n ts o l u t i o n , f o ra 2 o 、o x i d a t i o n 、s b r , t h ep a r kd e c i d et oa d o p tc a r r o u s e lo x i d a t i o np r o c e s sf o r c e n t r a l i z i n gw a s t ew a t e rt r e a t m e n t a c c o r d i n gt oc u s t o m e re x p e c t a t i o nt or e c y c l i n g w a t e ra n dc o n s i d e r a t i o no fc u r r e n tt e c h n o l o g yb o t l li n t e m a t i o na n dd o m e s t i c ，t h ep a r k d e c i d et oa d o p tc o m b i n e ds o l u t i o no fu f & r ot om a k ef u r t h e rt r e a t m e n to fw a s t e w a t e r t h et h e s i sm a k e sd e t a i l e dd e s c r i p t i o no fe n g i n e e r i n gd e s i g n ，p r o c e s sc o n t e n t s ， p r o c e s si m p l e m e n t a t i o na n dp r o j e c tc o n s t r u c t i o ne t c i nc h a p t e r4 ，t h et h e s i sm a k e s e s t i m a t i o no fp r o j e c ti n v e s t m e n ta n dm a k eb o t l lf i n a n c i a la n a l y s i sa n dr i s ka n a l y s i s i nc h a p t e r5 ，f i r s ty e a r sp l a n to p e r a t i o nd a t aa r es h o w na n da n a l y z e dt op r o v e r i g h t n e s so fe n g i n e e r i n gp r o c e s sd e c i s i o n a tt h ee n do ft h et h e s i s ，f u r t h e ra n a l y s i si sm a d et op r o v et h a tr e c y c l i n gw a t e ri s p l a y i n gk e yr o l ei ne c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n dw a s t e w a t e rr e d u c t i o n k e yw o r d s ：w a s tw a t e rt r e a t m e n t i n t e g r a t i o n u f + r o r e c y c l i n gw a t e r i i 目录 目录 第一章项目的基本情况及国内外研究现状1 第一节项目的基本情况1 1 1 1 项目的地理位置及自然条件1 1 1 2 北辰科技园区水体污染现状2 1 1 3 项目建设的必要性3 第二节国内外污水处理及中水利用研究现状4 1 2 1 国内外污水处理及中水利用现状4 1 2 2 国内外污水处理及中水技术发展现状6 1 2 3 污水处理和中水利用在我国的前景分析9 第二章项目的工艺选择1 1 第一节污水处理工艺选择1 1 2 1 1 污水水质指标1 i 2 1 2 污水处理工艺的选择1 l 第二节再生水工艺选择1 8 2 2 1 再生水水质指标1 8 2 2 2 再生水水处理工艺方案的选择2 0 第三章工程设计方案2 3 第一节工程建设内容2 3 第二节工艺实施方案2 3 3 2 1 工艺流程总图2 3 3 2 2 污水处理部分2 5 3 2 3 中水回用部分3 l 3 2 4 主要设备购置3 5 第三节建筑工程方案3 9 3 3 1 总体布局3 9 3 3 2 竖向设计4 0 3 3 3 总体空间设计4 0 3 3 4 单体建筑设计4 0 i i i 。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ 目录 3 3 5 结构设计4 1 第四节公用工程方案4 4 3 4 1 电气工程4 4 3 4 2 自控与仪表系统设计4 5 3 4 3 空调、通风、采暖设计4 8 3 4 4 厂区给排水方案5 0 第五节其他方面5 1 3 5 1 环境保护5 l 3 5 2 劳动安全卫生5 3 3 5 3 消防5 6 3 5 4 节能、节水6 0 第四章投资估算与财务分析6 3 第一节投资估算6 3 4 1 1 估算依据及数据来源6 3 4 1 2 投资估算6 3 4 1 3 资金筹措及使用计划6 5 第二节财务分析6 5 4 2 1 评价依据和数据来源6 5 4 2 2 基本数据6 5 4 2 3 评价结果分析6 8 第三节风险分析7 0 第五章运营数据分析7 2 第一节污水处理运营数据分析7 2 5 1 1 污水运营数据7 2 5 1 2 污水运营数据分析7 3 第二节污水处理运营数掘分析7 5 5 2 1 再生水运营数据7 5 5 2 2 再生水数据分析7 6 第六章污水回用对实现循环经济的重大意义7 8 i v 目录 参考文献o oooooaoooooooo 7 9 致谢o ooooo o ooooooolioo ooo ooo ooo 8 0 个人简历8 l v 第一章项目的基本情况及国内外研究现状 第一章项目的基本情况及国内外研究现状 随着现代社会工业的迅猛发展，城市用水量和废水量急剧增加，水资源情 况日趋紧张，污水处理与中水利用成为世界各国共同面临的课题，得到了国际 社会的极大重视。如今，资源性短缺和水环境污染造成的水资源危机已经成为 我国社会、经济发展的重要制约因素。目前，全国6 0 0 多个城市大约有2 3 的 城市缺水。我国北方地区面临水资源短缺、水资源合理利用、水污染控制和污 水的回用等问题，实施污水资源化的发展战略势在必行。城市污水是水量稳定、 供给可靠的一种潜在水资源，合理开发利用不但可以降低给水处理和供水费用， 减少城市污水排放及相应的排水工程投资与运行费用，还可以改善生态与社会 经济环境，改善生存环境。 第一节项目的基本情况 1 1 1 项目的地理位置及自然条件 1 1 1 1 地理位置 天津北辰科技园毗邻市区，在天津市区西北方向。北辰区是天津环城四区 中面积较大的行政区。 1 1 1 2 自然条件 北辰区基岩以奥陶系和石炭二迭系为主，其上覆盖有第三系和第四系巨厚 的海、陆相沉积地层。本区位于华北平原中部，属海基冲积平原，地形广阔平 坦。地势西北向东南缓缓倾斜，平均海拔2 5 3 0 米左右。 天津市位于中纬度欧亚大陆东岸，属暖温带，半湿润大陆季风气侯，虽临 近渤海，但属内陆性海湾，受海洋影响较少，温差很大，四季分明，春季干旱 多风，夏季炎热多雨，秋季晴朗气爽，冬季寒冷干燥，全年以冬季最长，为1 6 0 天左右，夏季次之、为1 0 0 天左右，春秋季最短均为5 0 5 5 天左右，所以有“非 冬即夏”之说。 天津市的风向具有明显的季节更替现象：冬季以西北风、北风为主，频率 基本在2 0 3 0 之间：夏季以东南、南风为主，频率在2 0 左右；春季、秋季 第一章项目的基本情况及国内外研究现状 处于过渡季节，以西南、偏南风向为最多，全年基本以西南风为主，频率在1 5 - - 2 0 之间。全年各月平均风速为3 3 m s ，极大风速3 3 m s ，多年统计资料还表明： 市中心区全年平均气温在1 3 1 ，全年最冷月( 1 月) 平均气温一3 9 - - 5 7 c ， 极限低温为- 2 7 4 c ，夏季最热月( 7 月) 平均气温2 5 6 c - - 2 6 4 c ，历史上全 市最高气温曾出现过3 9 6 ，市区最高气温曾出现过4 2 7 。 年降水量为5 0 0 - - 7 0 0 m m ，四季降水分布不均匀，7 - - 8 月平均为3 9 0 m m 左 右，占全年降水量6 5 ，冬季降水量最小，只占全年降水量的2 。 各月平均绝对湿度1 1 4 毫巴，其中7 月份最高2 6 4 毫巴，1 月份最低2 3 毫巴，各月平均相对湿度6 3 7 。 历年无霜期平均2 0 0 天以上，霜期1 6 1 天，平均最大冻土深度6 1 5 c m ，极 限最大冻土深度为8 1 c m 。 1 1 1 3 工程地质 土质主要是潮土类，分为四个亚类：西部和北部是普通潮土、中部是湿潮 土、南部反盐化潮土( 1 1 量l 一3 ) 和南运河两岸的菜园潮土。菜园潮土肥力较 高，平均有机质含量在2 一3 ，全氮0 1 8 左右，速效磷3 0 - - 4 0 p p m ，速效钾 含量高达2 0 0 p p m 以上。其它潮土有机质含量在1 2 ，磷含量较低。 1 1 1 4 地震 天津历史上曾多次发生过地震灾害，尤其1 9 7 6 年唐山地震波及天津，造成 损失巨大，按国家地震区划规定：天津地震基本烈度为7 度，工程设施按7 度 设防。 1 1 2 北辰科技园区水体污染现状 目前北辰科技园区及周边没有污水处理厂，生活污水和工业废水通过沟渠， 就近排入附近水体。特别是一些工厂的生产废水直接排到田间地边，污水到处 漫流。污水的直接排放，使河道和地下水水质受到严重污染，同时也给受纳水体 带来危害。使受纳河水呈深黑色或深褐色，带有明显的异味。尤其在春夏两季， 伴随着大风高温，河水蒸发、臭气弥漫、蚊蝇滋生，严重影响了居民的生活， 对周围环境造成了严重的污染。未处理的污水渗入地下，直接污染了饮用水水 源，给区域居民的身体健康造成影响。 由于水源紧张，城区附近的农民直接用污水灌溉农田。污水灌溉农田后， 2 第一章项目的基本情况及国内外研究现状 使部分农作物产量降低。同时污染物进入了食物链，对人体健康危害极大。 1 1 3 项目建设的必要性 1 、保护水资源的需要 水资源是基础自然资源，是生态环境的控制因素之一，同时又是战略性经 济资源，是一个国家综合国力的有机组成部分，展望未来，水资源正日益影响 全球的环境与发展，制约社会经济的发展，探讨2 1 世纪水资源及其相关科学问 题，是世纪之交全球共同关注和各国政府的重点议题之一。 我国作为用水紧张的国家，尤其是北方地区，由于水源的紧张，以水污染 严重和早涝灾害为特征的水危机已成为我国可持续发展的重要制约因素，我国 经济发展到目前水平，必须进一步从人口、资源、环境的宏观视野，对水资源 问题总结经验，调整思路制定新的战略。 由于北辰科技园的污水未经处理直接排放到受纳水体，对水体造成了严重 污染，使受纳河流污染负荷加重，水体发臭，富营养化严重，对生产生活用水， 渔业养殖，农田灌溉及旅游业造成了极大危害。严重影响了水体功能和居民生 活环境质量。 北辰区是天津市的重要工农业基地。随着天津市成为北方重要的经济中心， 城市不断发展、经济规模不断扩大、人民生活水平不断提高，对环境的要求也 在增高，所以兴建西青区污水处理厂，对于改善受纳水体水质，为市民创造良 好的生产、生活环境，促进城镇经济发展具有十分重要的意义。 2 、城市发展的需要 北辰区以市场为导向，以产业为依托，大力发展以机械、化工、制药等特 色经济。至2 0 1 0 年北辰区将具有较强的经济实力。加快工业优化升级和城市化 进程，努力实施外向型经济拉动战略，进一步优化产业结构，完善基础设施建 设，努力提高人民生活水平，逐步把城区建设成为经济繁荣，社会文明，设施 完善，环境优美的现代化城市。在发展经济的同时，必须加快交通、通信、能 源、水源等基础设施的现代化建设，形成良好的生态环境，以加快经济腾飞。 促使经济与环境协调发展，走可持续发展的道路。 3 、保证人民身体健康的需要 目前北辰科技园部分企业使用自备井开采地下水，因城区内现状排水体制 为合流制，区内污水未经处理，直接排入现状河道，大部分渗入地下，造成污水的 3 第一章项目的基本情况及国内外研究现状 渗透、回灌，从而使地下水质严重恶化。为确保地下水水质达到地下水水质 标准( g b t 1 4 8 4 8 9 3 ) 中规定的i 类水体标准，必须兴建污水处理厂，保证人 民身体健康。 4 、改变落后排水现状的需要 、 目前的北辰区，路网规划欠完善，排水标准低，设施落后，排水系统为合 流制，不能满足污水排放的要求。另外，排水设施普及率低，城市建设与排水 设施不同步，造成了严重污水外溢，污染环境，制约了经济的发展，因此尽快 改变落后的排水现状，完善排水设施势在必行。 第二节国内外污水处理及中水利用研究现状。 1 2 1国内外污水处理及中水利用现状 1 2 1 1国外污水处理及中水利用现状 据了解，美国、日本、以色列等国厕所冲洗、园林和农田灌溉、道路保洁、 洗车、城市喷泉、冷却设备补充用水等都大量地使用中水，在利用中水方面积 累了不少成功的经验。 目前美国城市污水收集率和污水处理率达到1 0 0 ，世界中等发达国家的城 市污水收集率和污水处理率达到7 0 以上，水的重复利用率已高达8 0 - 9 0 。 日本从8 0 年代起大力提倡使用中水，并在上水道和下水道之间，专门设置 了中水道。而且为了鼓励设置中水道系统，日本政府制定了奖励政策，通过减 免税金、提供融资和补助金等手段大力加以推广。同时还要求新建的政府机关、 学校、企业办公楼以及会馆、公园、运动场等公共建筑物都须设置中水道。美 国现在至少有七个地区已经或者正在建设中水回用厂。新加坡为了更好地节约 水资源，推广中水市场，则在媒体上对中水大做广告，以引导民众的消费习惯， 吸引更多的新加坡人接受它。目前每天至少有数千万升经过深度处理的中水已 经加到饮用水管中，不是单纯作为中水利用了。 以色列是在中水回用方面最具特色的国家。以色列水源奇缺，人均水资源 占有量仅为4 7 6 立方米。因此，采用了农业节水和城市中水回用的对策。占全 国污水处理总量4 6 的出水直接回用于灌溉，其余3 3 3 和约2 0 分别回灌于地 下或排入河道，中水回用的速度世界第一。过程也很明了：城市污水的收集一 传输到处理中心一处理一季节性储存一输到用户一使用及安全处置。而回用的 4 第一章项目的基本情况及国内外研究现状 方式，既包括小型社区的就地回用，也有中等规模城镇和大城市的区域级回用。 目前，以色列1 0 0 的生活污水和7 2 的城市污水得到了回用。 除了美国、以色列、日本外，俄罗斯、欧洲、南非、纳米比亚、新加坡的 中水回用也很普遍。莫斯科市有3 6 家工厂的中水回用的总量达5 5 x1 0 5m 3 d ； 以色列城市污水中有6 5 的污水再净后用于灌溉：德国的整个工业中1 9 6 9 年有 6 0 以上的耗水量已经循环使用；南非和纳米比亚等家甚至建起了饮用水再生制 造厂。南非的约翰内斯堡每天有9 4x1 0 4m 3 饮用水来自再生水工厂：希腊、摩 洛哥、约旦、塞普鲁斯、埃及、突尼斯等水资源较为短缺的国家，水回用开发 也比较普遍，而且收到了良好效果；新加坡在媒体上对中水大做广告，以吸引 更多的新加坡人接受它。目前每天数千万升经过深度处理的中水已经加到饮用 水管中。到2 0 1 1 年，这个比例将会增加4 倍，大约相当于日常消费量的2 5 。 1 2 1 2 我国污水处理及中水利用现状 在我国，到2 0 0 4 年底，全国共有城市污水集中处理厂7 0 8 座，设计处理能 力4 9 1 2 万m 3 d ；其中二级以上污水处理厂5 9 8 座，设计处理能力3 7 6 6 m 。d ，二 级处理能力占总处理能力的7 6 7 。但各地发展很不平衡，截至2 0 0 5 年6 月底， 全国3 1 个省( 自治区、直辖市) 中还有2 9 7 个城市没有建成污水处理厂。 我国中水回用方面与发达国家相比有较大差距。目前我国现有较大的污水 处理与回用工程见表1 1 。 袭1 1 我国现有较大的污水处理与回用工程 城市污水处理厂 处理规模 回用规模回用对象 高碑店 7 72 0 方庄 42 污水处理厂内用、电 北京厂及污水厂绿化、市 酒仙桥 22 政杂用、景观河道 清河一期 2 01 0 纪庄子 2 61 0 天津工业及污水厂内用 东郊 4 07 春柳河 61化工厂、煤气 大连开发区 1 05 工业冷却用水 马兰河 1 24 西安北石桥 1 53工业及市政用水 5 第一章项目的基本情况及国内外研究现状 从表中可以看出，北京、天津、大连等缺水严重地区走在中水市场的最前 面，而且这些城市都把中水回用列入城市大的总体规划之中。 北京城市总体规划要求，到2 0 0 8 年城区要建成9 座中水厂，再生水回用率 将达到5 0 。要让中水流进百姓家，目前的管线远远不能满足使用要求。北京 计划近期在东南四环地区铺设7 段供水干线，将现有的管线逐步向东南四环延 伸，为沿线房地产开发、居民小区和绿化用水提供可用水源。 天津为此专门出台了关于住宅使用中水的规定，城市规划面积5 万平方米 以上的新建住宅小区，规划人口在1 万人以上的住宅小区都要使用中水，配有 中水管道。目前天津一些小区都使用中水来替换自来水用于景观用水，以及浇 灌绿地。 1 2 2 国内外污水处理及中水技术发展现状 1 2 2 1污水处理技术发展现状 城市污水处理技术就是利用各种设施设备和工艺技术，将污水所含的污染 物质从水中分离去除，使有害的物质转化为无害的、有用的物质，水得到净化， 并使资源得到充分利用。 城市污水处理技术通常有物理处理技术、化学处理技术、物理化学处理技 术、生物处理技术等。典型的物理处理技术在城市污水处理中应用的有沉淀技 术、过滤技术、气浮技术等。典型的化学处理技术和物理化学处理技术有中和、 加药混凝、离子交换等。典型的生物处理技术有好氧性氧化分解和厌氧生物发 酵技术。城市污水处理工艺，实际上是这些技术的应用与组合。 在美国、加拿大、日本、欧洲等发达国家采用的污水处理工艺有：活性污 泥的a o 工艺、a 2 0 工艺、卡鲁塞尔氧化沟、奥贝尔氧化沟、s b r 工艺( i e c a s 、 c a s s 等等) 、纯氧( 富氧) 曝气、深井曝气、流化床和厌氧一好氧处理、曝气生 物滤池、膜生物反应器等一系列的处理工艺。 目前我国所采用的污水处理工艺类型主要有以下几种：传统活性污泥处理 工艺、a b 工艺、a o 及a 2 o 工艺、水解一好氧工艺、氧化沟工艺、s b r 及其变 型工艺、曝气生物滤池工艺、生物接触氧化工艺、氧化塘及其它工艺。 总体上讲，中国城市污水处理厂普遍采用的工艺与欧美等国家处在同 一水平线上。各种污水处理工艺都在我国得到了一定规模的应用，其中以a o 、 a 2 o 及其变形工艺、氧化沟、s b r 为主，其它工艺也正在不断发展。 6 第一章项目的基本情况及国内外研究现状 我国城市污水处理厂的工艺发展趋势是： l 、具有简洁、高效、经济的脱氮除磷功能的污水处理工艺是今后发展的重 点 2 、高效率、低投入、低运行成本、成熟可靠的污水处理工艺是今后污水处 理厂的首选工艺 3 、研究、开发适用于小城镇污水处理厂工艺 4 、研究、开发产泥量少、且污泥达到稳定的污水处理工艺 1 2 2 2 中水回用技术发展现状 所谓中水是指各种排水经处理后，达到规定的水质标准，可在生活、市政、 环境等范围内杂用的非饮用水。因为它的水质指标低于生活饮用水的水质标准， 但又高于允许排放污水的水质标准，处于二者之间。 中水用途主要是建筑杂用水和城市杂用水，如冲厕、浇洒道路、绿化用水、 消防、车辆冲洗、建筑施工、冷却工业用水等。 中水回用的处理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，常用中水回用技术方法： l 、生物化学法 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 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( 简称mbr ) 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。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。 近年来，国际上又提出“新水”的概念，所谓新水就是对使用过的水通过 先进的双膜( 微滤和反渗透) 及紫外线工艺进行严格的净化及处理。新水可与 水库水混合，再进行常规处理后作为饮用水。 新加坡于1 9 9 8 年开始再生水研究( “新水研究”n e w a t e r ) 。由新加坡公共 事业局与国家环保部共同发起倡导并形成理念。其最初目的是确定新水作为自 7 第一章项目的基本情况及国内外研究现状 然生水源弥补新加坡自身供水的可能性。 从1 9 9 9 年，由新加坡本土及国外的有关工程学，化学及水技术领域的专家 组建成专家组，向公共事业局和国家环保部就新水研究提供独立研究报告。 新加坡新水厂选定b e d o k 再生水厂作为其示范新水厂，该厂子2 0 0 0 年5 月 开始运行，一直运转良好，其状态始终处于设计期望值范围内。按照u se p a 国 家初级和二级饮用水标准，以及w h o ( 世界卫生组织) 饮用水质量指针中所列出 的饮用水参数，研究小组进行了全部的，大约1 9 0 种与水质量有关的物理学的， 化学的及微生物学的参数进行了分析经资料分析与整理于2 0 0 2 年6 月提交了 “新加坡再生水研究”报告。 2 0 0 2 年6 月专家组对报告及数据进行评估，达成如下结论： ( 1 ) 通过2 年对新水物理学，化学及微生物学上的分析，新水可以作为饮 用的再生水新水的质量标准始终达到了美国环保局( u se p a ) 国家一级和二 级饮用水标准和世界卫生组织( 1 】l h 0 ) 的饮用水质量标准 ( 2 ) 基于下列原因，新加坡必须采取间接饮用的( i p r ) 方法：与水库水相混 合，弥补在r o 工艺中去除的微量矿物，有益于健康和饮水口味：可提供更多的安 全性：民众的接受与认可 2 0 0 3 年天津开发区新水源水厂引进微滤+ 反渗透工艺，是我国第一次完全 打破传统的污水深度处理工艺，采用膜技术进行污水深度处理和脱盐处理，其 关键技术的运用，大幅度提高了再生水的水质。近年来，双膜法工艺在我国再 生水处理方面有很大发展。 董金冀，陈小青，在文献 1 中重点介绍了双膜法工艺在邯钢污水回用系 统中的应用情况，阐述了双膜法( 超滤+ 反渗透) 水处理工艺具有出水水质好、易 于实现自控、占地面积小、节水环保等特点。 赵殿顺等在文献 2 中进行了c m f + r o 双膜法处理城市污水中水回用锅炉补 水的实验研究，分析了中水处理后回用于锅炉补充水的可行性及经济效益。 李旭升等在文献 3 中详细介绍了独山子石化公司化工废水深度处理采用 b a f + 双膜工艺，回用工程处理后产品水作为乙烯厂锅炉水及循环水补水。结果 表明，b a f + 双膜工艺能有效去除污水中的有机物、s s 和各种阴阳离子等，出水能 够达到 中优质工业再生水水质指标，从而节约 大量新水，产生了良好的经济效益和环境效益。 李健等在文献 4 中介绍了天津开发区污水再生回用工程的工艺流程、特点 8 第一章项目的基本情况及国内外研究现状 及运行效果该工程以污水处理厂二级出水为原水，采用”双膜法”( c m f + r o ) 进行 深度脱盐处理，出水水质优于w h o 和u s e p a 的饮用水水质标准，可广泛回用为工 业纯水、工业冷却水、园林绿化及市政生活杂用水。 1 2 3 污水处理和中水利用在我国的前景分析 1 2 3 1 中国污水处理和中水利用投资市场展望 目前，我国6 0 0 多个城市大约有2 3 的城市缺水。在某些地区，甚至对人 民基本生存条件造成极大威胁。我国水环境问题具有复杂性，南北差异明显。 北方地区面临的主要是水资源短缺和合理利用、水污染控制和污水的回用、季 节性河流的达标( 特别是功能区达标) 等问题。在南方地区，水污染和水体富营 养化成为突出的环境问题。2 0 1 0 年，全国村镇自来水普及率达到6 5 ，城市污 水捧放总量为1 0 5 0 亿m 3 。由此可见，中国污水处理和中水利用投资市场空间相 当广阔。 中水回用是实施污水资源化的核心内容。据专家介绍，一般用过一次的水， 污染杂质只有0 1 左右，经再生处理重复利用，可实现水在自然界中的良性循 环。目前城镇供水的8 0 转化为污水，经再生处理，其7 0 可安全回用工业冷 却、园林绿化、汽车冲洗及居民生活杂用，估算相当于增加城市供水量的5 0 。 目前国内中水回用仍处于起步阶段，除北京高碑店污水处理厂日回用量4 7 万立方米外，其它城市回用项目规模均在1 万立方米日左右，范围也仅限于 工业冷却及园林绿化。从目前北方缺水严峻形势看，中水回用是大势所趋。从 目前有些城市水价走势看，中水的使用已具备经济可行性。据了解，北京市、 天津市近期已作出规定，凡超过5 万平方米的新建居民住宅小区，必须建中水 回用设施，在编制城市道路市政管网时，必须预留回用水管线位置，有条件的 现在就铺设。山东省也出台规定，建筑面积3 万平方米以上的公共设施，规划 人口在8 万以上的住宅小区，必须建中水回用设施，否则不予验收。 1 2 3 2 天津市污水处理和中水利用市场前景 天津是资源型缺水城市，人均水资源占有量仅1 6 0m 3 ，为全国人均占有量 的十六分之一，世界人均占有量的五十分之一，远远低于世界公认的人均占有 量1 0 0 0m 3 的缺水警戒线。并且由于海河流域水体污泾比失衡，致使处于下游的 天津水污染严重，从而加剧了缺水形势。 9 第一章项目的基本情况及国内外研究现状 有关部门根据天津市总体规划( 1 9 9 6 - 2 0 1 0 ) ，对天津市2 0 0 3 年到2 0 1 5 年的需水量、可供水量进行了预测，具体结果见表1 2 。 表1 2天津市供水量、需水量预测表( 单位：亿m 3 ) 2 0 0 5 年 2 0 1 0 年 分区 5 0 7 5 9 5 5 0 7 5 9 5 供水量 1 0 3 1 1 0 3 1 7 7 61 0 3 11 0 3 l7 7 6 城镇 需水量1 9 9 11 9 9 l1 9 9 12 3 9 2 2 3 9 22 3 9 2 平衡结果 一9 6 09 6 0- 1 2 1 5- 1 3 6 11 3 6 11 6 1 6 供水量 1 3 2 21