（环境工程专业论文）北方缺水城市再生水应用方式和工艺研究.pdf

ab s 七 目 口 . -. -曰 -. 一 .一曰 一一 . -.-. . .-一 . -一 t h e s h o rt o f w a t e r i s m o r e g r i m n e s s i n t h e n o rt h o f c h i n a a n d a l o n g t h e c o a s t o f c i t y , t h e e c o n o m y u p g ro w t h a n d c o n ce n t r a t i v e p o lu la t i o n s h o w t h a t w a t e r i s s h o rt e r m o r e a n d m o e r t h e n e e d s o f w a t e r o f t h e n o r th c i t y h a v e e x c e e d e d c a rr y i n g c a p a c i t y , s o w a t e r i s r e s o l v e d b y m a n y m a y s . a s t h e s h o rt o f w a t e r r e s o u rc e , q u a l i t y a n d a d m i n is t e r , t h a t i s d a l i a n , t i a n j i n , t a i y u a n , x i a n , q i n g d a o , y a n t a l w e i h a i a n d s o o n , t h r o u g h d a l i a n , t i 咧i n , x i a n h a v e b u i l d t h e p r o j e ct o f a d j u s t i n g w a t e r , t h e c o n t r a v e n t i o n b e t w e e n t h e s u p p l y a n d r e q u i r e o f w a t e r i s v e ry e x t r u d e d . i f t h e s e c i t i e s t h i n k t h e s e w a g e a s t h e s e c o n d w a t e r r e s o u r ce , t h e c o n t r a v e n t io n b e t w e e n t h e s u p p l y a n d r e q u i r e o f w a t e r i s me a n ing . r e l a x e d e ff e c t i v e l y , a n d t a k e n o n t h e re a l i s m a n d l o n g - r a n g e i t i s a m o re i m p o r ta n t m e a s u r e t h a t s t u d y t h e u t il i z a t i o n m a n n e r a n d p r o c e s s o f t h e r e c y c l i n g w a t e r , w h ic h s o l v e s 山 e s h o r t o f w a t e r r e s o u rc e i n t h e n o r t h o f c h i n a a t p r e s e n t 五 r s t l y . t h e s e p i o n e e r n e w w a t e r a s w e l l a s r e d u c i n g t h e la c k o f w a r e , s e v e r i t y w a t e r p o l l u t i o n a n d t h e b r e a k a g e o f 阮 h y d r o p h i l i c z o o l o g y , b r i n g i n g e n o r m o u s e c o n o m y a n d e n v i r o n m e n t b e n e f i t , t h a t i s a s t r a t e g i c a l l y m a n n e r r e s o l v 吨 w a t e r c r is i s . s e c o n d l y , i m p ro v i n g t h e p r o c e s s , d e v e l o p i n g t h e u s e w a y o f r e c y c l i n g w a t e r , a n d i n c r e a s i n g t h e q u a l i ty o f w a t e r s u p p l y a r e a b l e t o e n s u r e t h e s e c u r i t y a n d e c o n o m y e f f i c i e n c y , t o i m p r o v e s o c i e ty , h a b i ta ti o n a n d i n v e s t m e n t e n v i ro n m e n t , t o p r o m o t e d e v e l o p m e n t o f c o u n t ry e c o n o m y . t h u s i t c a n b e s e e n , t h e i n v e s t i g a t io n o f s e w a g e r e c y c l 吨 p r o c e s s h a v e t h e i m p o r t a n t r e a l i s ti c m e a n i n g a n d d e v e l o p 吨 f o r e g ro u n d o n r e l a x 吨 t h e a c t u a l i t y o f t h e l a c k o f w a t e r r e s o u r ce . t h e p a p e r s h o w s t h e f e a s i b i t i t y o f 阮 s e w a g e r e c y c l i n g o f t h e n o rt h o f c i t y b y t h e u t i l i z a ti o n a n d t h e t r e a t m e n t p r o c e s s o d t h e n a t io n a n d s t a t e s e w a g e r e c y c l i n g p ro j e c t . o n t h e b a s e o f w a t e r r e s o u r c e ,s a v i n g w a t e r , s e w a g e o f t r e a t m e n t a n d u t i l i z a t io n r e c l a i m e d o f t i a n j i n , t h e p a p e r s t u d y t h e q u a li t y o f t h e d i ff e r e n t u s e o f t r a n j 远 p r e s e n t s ; w a t e r , a n d p u t f o r w a r d t h e s t a n d a r d o f c o m m o n a l i t y r e c y c l i n g b y t h e p e o j e ct o f r e c y c li n g w a t e r o f t i a n j i n a n d t h e p r a c t i c i a l wa t e r o f 比 加 g s , i t t h e p r o c e s s c o m b i n a ti o n o f o p t i m i z e d t h e s e w a g e r e c y c li n g w a t e r. o n t h e b a s e , i t d i s c u s s e s 山 e u t i l i z a t i o n a n d p o li c y o f 1 5 a n j i n w a t e r k e y w o r d s : t h e n o r th c i t y o f s h o r ta g e w a t e r , r e c y c l i n g w a t e r , a p p l i c a t i o n m a n n e r , t r e a t m e n t p r o c e s s o f r e c y c li n g w a t e r , d e v e lo p m e n t c o u n t e r m e a m u r e 南开大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解南开大学关于收集、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: 年月日 经指导教师同 意，本学位论文属于保密，在 本授权书。 年解密后适用 指导教师签名:学位论文作者签名: 解密时间:年月日 各密级的最长保密年限及书写格式规定如下: 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 成果。 除文中己 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: 年月日 第一章 绪论 第一章 绪论 1 . 1引言 我 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 ， 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 1 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， 我国 水资源地区分布很不均匀，北方气 候相对干早，早地较多，土坡偏砂性， 地下水位低，降雨较集中在夏季，于是 造成这些地区长期供水不足; 严重缺水城市主要集中在北方，占 全国的 2 1 3 ，占 北方城市总数的 3 0 9 0 . 近几年，我国 城市化发展速度较快， 经济发达、人口 集中的 城市已 明 显表 现了 水资源不足。北方严重缺水城市发展的需水量已经超过当地水资源的承载 能力，主要有大连、长春、秦皇岛、北京、 天律、太原、西安、青岛、烟台、 威海等， 其中大连、 天津、 西安等城市虽兴建了 调水工程， 但供需矛盾仍十分 突出。 我国缺水城市的类型分为资源型、 水质型和管理型三种，缺水原因不同， 对策也不同。因此，在解决水资源紧缺状况时我国提倡“ 节流为先” 、强调 “ 治污 为本” 的 基本国策，同时 加强开发水资 源。 除了 开发地表水和地下水等传统水源 之外， 大力提倡开发处理后的城市污水、 雨水、海水、微咸水等非传统水资源 是非常必要的。对于缺水城市而言， 城市污水再生回用具有现实和长远意义。 本课题是对城市污水再生利用及处理工艺技术的研究，旨 在探讨具有负荷 高、处理效果稳定、占 地面积少、能耗和工程投资少等优势的新型城市污水再 生回 用组合工艺。 近几十年来，国内 外城市污水再生利 用技术不断涌 现， 现己 开 发出多种处 理工艺 和不同 方式加以 组合的再生利用技术。 在我国， 城市污水再生 利用技术 的研究和工程实践方面己 经取得一定的进展和成就，但与国外的回用实例相比 第一章 绪论 较， 我国回 用规模较小，二级处理出 水的再生利用技术基本套用常规的 给水处 理工艺， 一般仅限于局部利用或处理厂的内部利用.因此， 我国的再生利用技 术仍处于发展和研究阶段， 存在基建 投资、 运行管理和运行成本等方面的问 题， 目 前一些城市污水厂二级出 水的再生 利用技术也未能 取得预期的 环境和经济效 益。 所以 慎重选择适当的 污水再生利用技术是污水回 用工程的关键。 研究再生水的 应用方式和工艺首先是目 前解决北方缺水城市水资源短缺的 具体可行的重要措施。既开辟了新的水源，又减缓水资源的短缺和水污染严重 以 及水生生态的 破坏， 可产生巨大的 经济效益和环境效益， 是解决 “ 水危机” 的战 略性举措。其次， 提高再生水工艺和拓展再生水利用方式，提高供水水质，能 够保障再生水安全性和经济效率的实现，改善社会环境、生活环境和投资环境， 推动国民经济的快速发展。由 此可见，城市污水再生利用技术的研究对于缓解 水资源紧缺现状有着重要的现实意义和发展前景。 1 . 2课题背景 水资源是不可替代的自 然资源，同时也是可以再生的资源。 近年来，在世 界范围内，由于工业迅速发展， 人口急剧增加和生活水平提高， 众多的国家和 地区面临着水资源危机的紧迫局面。因此水资源的再生利用己 受到世界各国普 遍关注。 我国是一个缺水严重的国家， 北方地区“ 水源性缺水” 尤为严重。 为了获取水 源， 许多大中型城市相继花费巨额投资长距离引水， 甚至考虑实施工程浩大的“ 南 水 北调” 工 程解决 水 源 危 机d ; 而 另一 方面， 形成的 大 量污染 水 排入 水 体， 造成 了 巨 大的 环 境问 题， 并由 此引 起 “ 水 质 性 缺 水 .4 z ) 。 对于 上 述问 题， 对 一 部分 废 水 进行资源化再生循环利用， 将可能成为 一种安全、 有效的 解决途径。同时也符 合我国开源节流， 合理利用水资 源以 及水环境污染治理的基本国 策，因而必将 具 有 广泛的 应 用前 豁 事实上， 城市供水中只有不到3 0 % 用于与人体直接接触的 用途( 其中 饮用部 分 仅为 3 % s % ) ， 其它 7 0 % 以 上并 不 要 求太高的 质量 标准h l所以 国内 有些城 第一章 绪论 市己 开始尝试分质供水，即单独铺设可供直接饮用， 符合欧盟标准的 优质自 来 水， 而把原有管道则 作为可供给工业用水、生活杂 用水、 市政景观用水及冲洗 与 绿 地灌 溉 用 水 等 用 途的 一 般 质 量 供 水系 统a . 国 内 外 大量 实 践 表明 ， 这 一 部 份 用水完全可以 把城市污水二级处理出水或被污染水体作为水源，而无须占 用未 污染的水资源。这样既可缓解水资源短缺的局面， 又可减轻自 来水厂由于生产 大量高标准自 来水 所带来的 不必 要的负担，同 时 还可以 减轻污水排放对环境造 成的 污染。且由 于大量节省了 远距离取水费 用， 处理成本节省， 可以 减轻用户 的水费负担，同时 售水费 用也可以弥补污水处理 厂的 运行开支， 较大地促进我 国 环境与 经济的良 性循 环 与可 持 续发 展【气 1 . 2 . 1解决城市缺水问颐的紧迫性 我国是一个水资源贫乏的国家，人均水资源仅为世界平均水平的1 / 4 。同时 水资源在时间和空间分布上很不平衡，南方多北方少。 在北方， 干早半干早地 区 全 年的 降 水 量 主 要 集 中 在 7 , 8 , 9 三 个月， 这 使 可 利 用 的 水 更为 不 足 问 。 随着经济发展和城市化进程的加快，城市缺水问题尤为突出。当前相当部 分城市水资源短缺， 城市缺水范围不断扩大， 缺水程度日 趋严重，据统计，全 国6 6 9 个城市中， 幻 个城市常年供水不足，其中有1 1 0 个城市严重缺水，日 缺水 最达1 6 0 0 万m 3 ， 年缺水1 1 6 0 亿m 3 ，由 于 缺水每年影响工业产值2 0 0 0 多 亿元。 天 津、 长 春、 大 连、 青 岛 、 唐山 和 烟台 等 大中 城 市己 受 到 水 资 源短 缺 的 严 重 威 胁 门 . 2 0 0 0 年北方地区出 现百年不遇的大早，使许多水库、河流出现从来没有过 的断流和枯干， 北方1 3 个省 3 1 8 个县级以 上城市 被迫限时供水， 缺水人口 达2 0 0 0 多万。2 加1 年上半年又是干早年， 入夏以 来。 全国受早面积己达2 0 6 0 万公顷， 五月 份北方 八省 大 型 水库蓄 水量比 去 年同 期减 少 2 0 % 18 m. 天津市的引滦水曾 为天津的生 存和发展发 挥了巨 大作用， 但由 于连年干早， 滦河潘家口 水库库存急剧减少。为缓解天津市水危机，国务院决定从黄河紧急 调 4 亿n 3 黄河 水给 天 津. 沿途省 市为 此 付出 了 很 大 代 价. 但黄河水 也十分 紧缺， 保证率不高1 1 0 1 ，同时 水质相对较差.因 此，由 此可知， 全国尤其是北方城市缺 第一章 绪论 水形式严竣:缺水问题，已成为急待解决的问题。 1 . 2 . 2污水回用的巨大潜力 长期以来， 人们把用过的水称为“ 污水” 、 “ 下水” 和“ 废弃水” ， 总把这种水与 “ 污垢的” 、 “ 肮脏的” 形象相联系， 难以相信它还能再用。 事实上水在自 然界中是 唯一不可替代， 也是唯一可以 再生的资源。 人类使用过的 水， 污染杂质只占 0 . 1 % 左右，比海水3 .5 % 少得多。其余绝大部分是可再用的清水。污水经过适当再生 处理，可以重复利用，实现水在自 然界中的良 性大循环。城市污水就近可得， 易于收集，易于处理， 数量巨 大，稳定可靠，不受制于天，不受制于人。作为 城市第二水源要比海水、雨水来得实际，比长距离引水花钱要少得多。开辟这 种非传统水源，实现污水资源化，对保障城市安全供水具有重要的战略意义。 污水回用到底能给城市增加多少水量呢? 可以粗略估算一下，城市供水量的 即% 变为城市污水排入管网中， 收集起来再生处理后， 0 % 可以安全回用， 则二者 合计 起 来， 即 城 市 供 水 量的 一 半以 上， 可以 变 成再 生 水 域叫 回 收 水、 回 用水 、 新生 水、 中 水 ) ， 返回 到 城市 水 质要 求较低的 用户 上， 用来 作 为生活 杂 用水( 冲 厕用水、 洗车等)、景观用水、 工业用水等，替换出 等量自 来水，相应增加了 城市一半供水量。可见对缺水城市来说，这种水源是一笔宝贵财富。这种潜力 的开发非常值得。 1 .2 3污水回用处理工艺发展及存在问 题 国 外 重 视 污 水 回 用 较 早， 并 较 早 认识 到了 污 水 回 用 卫 生 学 上的 安 全 性 l l 1 9 1 8 年，美国即首先立法以控制污水回用对公众健康的危害，并于1 9 4 8 . 1 9 9 2 年两 度 提高了 立 法 要 求， 使 得 回 用 水 指 标 变 得 极 为 严 格 114 . 我国 最 近 也己 颁 布 了 城市污水回用设计规范， 在大力支持污水资源化利用的同 时，也逐渐开 始规范回 用水标准。随着污水回 用标准和要求的逐步提高 ， 对污水回 用的安全 无害化技术的研究成为该类技术的攻关方向。 国 外 污水 回 用的 应用 领 域也 较 为 广 泛. 美国 回 用 水 主 要 用于 农 业灌 溉 ( 6 2 % ) , 工 业 冷 却 、 工 艺 、 锅 炉 用 水 ( 3 2 % ) ， 回 灌 地 下 ( 5 % ) 及 娱 乐 用 水 ( 10 % ) 1 3 1 ; 而 在日 第一章 绪论 本污 水主 要 回 用 于 生 活 杂 用 水 即 中 水 道 ( 40 % ) ， 其 它 为 工 业 用 水 ( 2 9 % ) ，农 业灌 溉 用 水 ( 1 s % ) . 河 道 补 充 、 景 观 用 水 ( 1 2 % ) 113 1 q . 我 国 的 污 水 回 用 实 践 也 处 于 起 步 阶段，国内近几年来结合水污染控制，己 把城市污水回用逐渐提到日程上来， 一些缺水城市如北京、天津、 大连等不但积极支持城市污水回用、厂区废水回 用， 还制定了 有关高 层楼宇、 居民 小区的 “ 中 水” 回 用政策， 并筹建了 一些污水回 用于工业冷却水的示范工程。另外一些城市如上海、大庆等结合饮用水标准的 提高，已 开始尝试分质供水，即少量提供可直接饮用的优质纯净自 来水，同时 大量提供一般质量标准的非直接饮用水以 满足工业、生活杂用、市政景观、冲 洗与 绿地灌 溉等 用 水 需 要 问。 同 时 一 些大 规模 污 水回 用的尝 试正 在实 施， 大 连、 青岛、北京高碑店等已 把城市污水厂二级出水经物化方法处理后回用于热电厂 等工业，石家庄、郑州、慈溪等地正 在实施把三级处理水回用于河道景观，天 津纪 庄子 等 把二 级出 水处 理后 用于生 活 杂 用、 景 观用水 m， 长 春一汽 集团 正 在 设 计 回 用于 锅 炉 补 给 水的 工 程 【坷 ， 国外在污水深度处理中通常采用活性炭吸附、臭氧氧化、或臭氧一活性炭 等技术， 在水 质要 求 较高 时 一 般还 采用 膜 分离 等 技术 措施 11 71 。国内 采用较多的 是混凝、 沉淀、 过滤这一老三段” 工艺， 一般对浊度的去除较好， 对c o d , b o d s , 氨氮及色度的去除很不理想。由于以上物理化学方法在我国应用的局限性，国 内近些年也开始了诸如生物活性炭等生 化方法、膜技术用于深度处理的研究。 但是国内外污染水资源化再生利用的实践中，普遍面临的重要问 题之一，是其 成本问题，即建设投资 和运行费用问 题。 只有严格达到标准的回用水在价格上 与自 来水有一定竞争优势时， 用户才乐于接受。因此占 地少、投资省、运行成 本低的工艺技术对于污水回用的普及推广将起着重要作用。 国内外的大量实践显示，影响和阻碍其普及发展的问题主要反映在以下几 个方面: 一 ( 1 )安全性问题多数回用工艺达到的水质标准较低，因而易形成诸如工业 回用破坏用水系统、景观回用严重富营养化， 农业灌溉回用污染地下水，甚至 影响人民身体健康等问题，使污水回用的安全性难以保隆。 第一章 绪论 ( 2 ) 经济性问 题传统深度处理工艺建设投资大、 运行成本高，因而回 用水 价格与自 来水相比 无优势，用户难以接受， 严重影响污水回用的推广应用一 ( 3 )实用性问题对于水量规模较大的回用水处理系统，由于需要满足不同 的用水水质要求，因此就要求建立具普遍适用性的回用水水质目 标，并采用相 应的安全经济、 广泛实用的工艺技术。故针对上述问 题，多层面的研究污水资 源再生利用方式，研究开发经济、高效的污水深度处理实用技术，必将成为科 研攻关的重要课题。 1 . 3国内外再生水利用情况 当今世界各国解决缺水问题时，城市污水被选为可靠且可以重复利用的第 二水源。多年来， 城市污水回用一直成为国内 外研究的重点。到目 前为止， 城 市污水再生的途径有十几种，其中主要回用于工业、生活杂用、农业灌溉， 其 它的还有市政杂用、 养殖业、 地下水回灌和补充地表水等。 在国外城市污水回 用己有很长的历史，规模也很大，并收到了 相当可观的经济效益和社会效益。 其中在一些发达国家， 在经历了高度的工业化发展过程的同时，迫切 感到水资 源的宝贵，因而随着时间的延续，逐步制定了 相应的法规，促成城市污水资源 得到合理的利用。 在发展中国家，尤其是在缺水地区，人们也逐渐认识到了 污 水作为第二水源的必要性，并开始重视污水资源的再利用，但由于发展中国 家 城市排水系统设备及管理都尚待完善，污水回用规模和回用率远比不上发达国 家。我国淡水资源十分匾乏，污水资源的再生利用己成为当今发展的必然趋势， 并且人们还进一步意识 到合理利用污水资 源， 不仅可以 缓解全球性的供水不足， 还可以 改善生态环境， 造福子孙后代， 从而保证国民 经济的 可持续发展。 1 3 . 1国外再生水利用情况 2 0世纪上半叶在水和废水处理的物理、 化学和生 物方面的技术进步，导 致 了 “ 污 水 再 生 利 用 时 代 ” 的 到 来 【坷 . 国 际 上 ， 美 国 、 日 本、 以 色 列 、 南 非 、 澳 大 利 亚、 俄 罗 斯 等 国 早 已 开 展 污 水 经 处 理 后 回 用 的 工 作 【 i气 第一章 绪论 1 3 . 1 . 1 美国 模式 _ 美国 的城市污水处理 等级基本上都 在二级以 上， 处理率达到1 0 0 % 。 自1 9 2 0 年在亚利 桑那州 修建第一 个分质供水系统用于浇灌绿地、冲厕、洗车、冷却水 和建筑等以 来， 美国的 城市污水再生利用己 经从试验研究阶段进入生产 应用阶 段，再生水作为一种合法的替代水源，正在得到越来越广泛的利用，成为城市 水资源的 重要组成部分， 城市再生水利用设 施的数量 和规模随 之迅速增长二 美 国 再生水利用的范围涉及农业、 工业、 地下水回灌和娱乐等方面， 其比 例大致 为 6 2 % 用于各种灌溉和景观， 3 1 . 5 % 用于 工业， 5 % 用 于地下回灌， i s % 用于娱 乐、渔业等。 美国再生 水利 用模式的 突出 特点 是集中 处理回用、很少直接用于城市生活 杂用。这大概与美国市政管网和污水处理厂普及、生活用水水质标准严格有关。 再生 水利用工程主要分布 于水资源短缺，地下水严重超采的西南部和中南 部的 加利福尼亚、亚 利桑那、 德克萨 斯和佛罗里 达等州。 美国的 回用水标准各州不一，并且 针对不同的回 用对象 所制定的 标准也不 一样，但标准都很严格。加州执行的是 2 2 号条例 ( t i ti e 2 2 )，克罗拉多州执行 的是8 4 号 规范( r e g u la ti o n # 8 4 ) ， 这 些文件都详细地规定了 不同 回用 对象 的水 质标准，如: 用于农业灌溉、 工业冷却、市政景观等im l .而 且， 美国 环保局会 同有关方面 于1 9 9 2 年提出 水回 用建议 指导书， 包括了 废水回用各个方面， 回用 处理工艺、水质要求、监测项目与频率、安全距离和条文说明，它对那些尚无 法则 可遵循的地方提 供了 重要的指导 信息【川。 水的回用在美国经久不衰，值得借鉴。下面再从几个实例加以详细说明。 ( 1 ) 回 用 于 电 厂 冷 却 系 统 美国电 厂冷却水是仅次于农业的主要 用水者，生化 后的 城市污水 是可 靠的 冷却水水源，在西南地区的几 个主要发电 厂， 包括核发电 厂， 普遍使用处理后 的城市污 水作为冷却水。在 沙漠中兴建的 赌城拉斯维 加斯， 有充足的电力 供应， 该市二个电 厂科拉拉电 厂和森路士电 厂的冷却水使用拉斯维加斯市污水厂出 水 . 污 水 厂 1 9 8 1 年 投产 ， 规 模 2 4万 m 3/d . 二 级 处 理出 水 b o d = 3 0 m 叭 ， 第一章 绪论 s s = 3 0 m g l . 深度 处 理b o d = 7 m g / l , s s = 7 m 叭 ， 蚀 度 = 1 .0 , t p = o .s m 创 l ， 该 水 质满 足电 厂冷却 水质要求。 污水回用解决了沙 漠城市的供水问 题。 ( 2 ) 钢厂回用 位于马里 兰州巴 尔的 摩海口 的伯利 衡钢厂 使用背河 污水厂4 0 万m 3 l d 再生水 已 有4 0 年 历 史 。 背 河 污 水 厂 规 模6 8 万m 3/d , 曝 气 池 停 留 时 间6 小 时 ， 滤池 为 移 动翠滤池， 滤后水浊 度5 以 下。 用城市污水厂再生 水的 处理流 程为: 1 队邝水 日匣 弓框亘日丽用 ( 3 ) 美国2 1 世纪水 厂 位于加州橘县水管 理区， 命名为2 1 世纪水厂。 1 9 6 5 年开始研究 将深 度处 理 出 水回灌地下，以阻 止海水入侵，1 9 7 2 年兴建有关 工程， 1 9 7 6 年 投入 运行， 再 生 工艺如下。2 1 世纪 水厂再生 水通过2 3 座多套管井 回注地下含 水层出 水 t o c 2 m g /l , t n 1 0 m g /l ， 电 导 率1 0 0 at m / c m , 浊 度0 .1 n t u 。 出 水 中 不 得 检出 大 肠杆菌。回注水总 量检制在， 万 万m i l d 。 处理流 程如 下。 () 城市绿地浇 灌 美国加州的农灌 用再 生水量很大，占回用 水量的 印% 以 此解除该地区千早 威胁。在城镇， 大片绿地、 树木、高尔夫球场、公园，也是靠再生水浇灌，这 部分水占 1 6 % 。 到美国考察， 在污水厂内， 在市区 街道旁， 在居民 庭院里，随 处 可 见 一 些 管 道 上 标 有r e c la im e d w a t城回 收 水 、 再 生 水、 中 水 ) 字 样 ， 居 民 每 天 都要 使用再 生水浇灌住宅前 后草 地，污水厂经常 进出标有再生 水字样的拉水车。 污水的再生回用已 被居民接受。加州规定的用于粮食作物灌溉的再生处理流程 如下。 (二 级 妞阿$9 蔽阿盼 m姗 m m o 1 h出 水 1 .3 . 1 . 2 日 本模式 日 本是个面积窄小的岛国， 河 流急 湍入海， 没有大江大湖可 作跨流域调水之 用， 那么日 本靠什么支撑了 六十 年代的 经济复兴 呢， 靠的就 是污水回用， 他们 第一章 绪论 叫 下水处理水的 再利用， 在各大 城市创建并保留 使用至 今的 “ 工业用水道” ， 纵穿 全市， 形成和自 来水管道并 存的 又一条 城市 动脉. 1 9 5 5 年日 本开始再生水 利用， 1 9 7 8年左右受节 能政策调整 和城市水荒的 影响， 从中 央到地方制定了中 水利用 指导 计划， 从 1 9 8 0年开始以东 京为首的中 水利用设 施建 设迅速发展。 到 1 9 8 3 年3 月 底， 全 国 有 中 水 项目 4 7 3 个 ， 总 回 用 水 量 约6 .6 万m 勺 d . 近年 来 ， 平 均 每 年建设 1 3 0 处。 到 1 9 9 3 年全国有1 9 6 3 套中 水利 用设 施投入使用， 其中东 京 都建设 的中水利 用设施数量 约占 全国 的 4 4 % , 福冈 地区占 1 9 % 。 中水使用量为 2 7 . 7 万m 专 d ，占 全国 生活 用水量的0 . 7 % . 截止1 9 9 3 年， 使用雨水作中 水的 设 施全日 本共有 5 2 8处， 水量为 5 0 0万m 今 。 。 其中东 京的 雨水利用设施占 全国 6 5 % ， 福冈占7 % 。 至1 9 9 6 年， 全国有中水设 施2 1 0 0 套 投入使用， 用水量达3 2 . 4 万m 专 d ， 占 全国 生活用水 量的0 . 8 % 0 。 再 生水中4 1 % 被 用于工 业用水， 3 2 % 被 用 于 环境 用水， 8 % 用于农业灌溉。日 本是工业国， 主要用于工业，近几年 增加了 环境用 水， 它用于 农灌的比例 远小于美国。 在日 本， 城市 污水集中处理回用和分散处理回 用都大量存在， 然而 其最突 出的 特点 有两个: ( d 分散处 理并回用于城市生 活杂 用的再生 水所占 的比例很 大， c 2 ) 独特的工 业水道， 我们称之为日 本 模式 。对工 业用水 道的 水质各个城 市都有 不同 的标准，日 本市政 杂用水和景观用 水水质 标准见 表 1 . 1 。 下面是日 本 再生水 利用的 几个实 例及其处 理流程。 1 ， 日 本东京都江东 地区工业 用水使用城市 污水厂再生水的处 理流 程如下: f w * * 州 m om 曰敌炭 卜 区虱呕困 2 . 日 本江崎市工 业用水使 用城市污水厂再生 水的处理流程如 下。 i =i i* 日竭 8 f f困 3 . 东 京千代田 区 某楼使 用再生 水回用于生 活杂用水的处 理流 程。 ( 麟水 卜油 水 分 离 祀巫回叫沉 x 0 1 日过 8 9 t! 日却 皓日朋于 用 w铁 冰 - i 一 4 . 东 京港区某楼 使用再生水回 用于生活杂 用水的处理流 程。 s % 承 卜 区困叫if ( 1m b ) 妞日a t m qu i 日”布 日秒于 哪冲 以 ! 5 . 日本川崎市的“ 亲水” 再生利用于景观水体的处理流程如下。 第一幸 绪论 表l 1市 政杂用水和景观游 览用水水质标准 阅 水质指标 同 本 下 水 道 * 4- 利 用 、 市 a 匡 圣 向 - - 陪 观 丁 文 杂用水标准 o x一 一 建设省 景观 陪 观- 一 回用水标准 0匡 圣 向 - 一 沃 肠 菌 值( 个 /m l ) b o d s ( m g / 1 1- 1 0 防 城市的 每一滴水至少 应回 用一次。 污水再生成本大约 是海水谈 化的 1 / 3 - 1 / 5 ， 这种经济 性使人们认识 到必须优失 利用污水。 截至1 9 8 7 年，该国已 建 造了2 1 0 个市政再 一生水 利用工 程， 1 0 0 % 的 生活污水和7 2 % 的 市政污水已 经回用，回 用规模最大为 2 0 万m 加， 最小为2 7 m 加， 一 般介于0 . 5 - 1 万m / d 之间. 以 色列4 2 % 的再生水 直接回 用于灌溉， 3 0 % 回灌 地下和排入河道供间 接回用， 其 余的 用于工业和城市 第一章 绪论 杂用。 回灌地下 的再抽出 至管网系统， 输送到南部地区，最南部地区甚至将它 作为饮用水源。 在以 色列，由 于水资源异常短缺， 因此污水回用量在总供水量中所占 的比 例很大，目 前己 超过了功% 。 具体回 用量与 供水量见表1 . 2 。表1 . 3 是以 色列灌 溉回用水水质标准. 表 l 2污水回 用it占以色 列全国 总供水2的比 例关系( 1 0 1 / h ) 网 阵 份 1s9851 9 9 0 / 1 9 9 1 (2 0 0 0 网 1 0 - 1 4 5 0 0 02 0 9 0 0 0 2 2 4 0 0 0 ik 国 总 供 水 量 0 5 0 0 0 浓业用水量 命 政 、 一 生 活 用 水 量 1 4 9 0 0 0 4 5 0 0 - 因 0 0 0 卜 6 0 0 0 11 2 6 0 0 0 16 8 5 0 0 11 2 5 0 0 0 n 以月 】 废水回收量 浓业上污水回用量 牌 1 5 0 0 1 0 0 0 一 巨 渊。 il k 下 0 8 0 0 0 巨 5 0 0 0 一 2 0 0 0 阿 5 0 0 0 7 1 3 . 0 1 4 .6睡1 表 0 以色 列灌 溉回 用水水 质标准u n 灌溉项目 p3 0 d ( m g / l ) j $ s ( m g / l ) 一 海 解 氧 x-8/l) 阵肠菌 值 个 v 1 0 0 - l ) 余叙 ( m 9 l 幼 其 它 要 惑 毕饲料、纤维、甜菜、 谷 物、森林 犯 卜 0 . 5 ， l 声 隆 “ 喷 清饲料、干果 陋网冲 .5 1vv 果园、 熟食 蔬菜、 高尔夫 球场 3 5 卜 o s11 0 0 0 . 巧 i 其它农 作物、 公园、 草 地1 5 巧0 .5 ， . 5hx过涟 毋理 科威特、塞浦路斯、突尼斯等国都开始利用再生水用于农业灌溉的比例最大。 表i a部 分 国 家 再 生 水 利 用 实 例 体阅 国家0阵 生 水 利 用 规 模( 1 0 m /d )回用对象 莫斯科 5 5 5 江业 费罗茨瓦夫卜 7睡 溉 、 地 下 水 回 灌 墨 西 哥 *m e 1 5 .5 牌ve . j 1 4 1 2 防 油 提 炼 、 一 灌 a 商业大楼杂用水fi k-扛 0 1 5 - 0 .0 2 5 . 6 斯 堡 卜电厂冷却水 随 和 i 一 一 p045际 用 水黔 比 亚 1 .3 .2我国水资源现状 1 .3 . 2 . 1 我国的 供水状况 第一章 绪论 地 球 上 总 的 水 体 积大 约为1 4 亿3 11 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 ,n 3 126 1 . 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 12 7 - 周 . 根 据 “ 国 际 人口 行 动 咐我 国 水资源进行的总体评价，预计到2 1 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 !2 9 1 。 而 且， 我 国 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 干早半千早 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不足。 从2 0 世 纪5 0 年 代中 期 到9 0 年 代 末 期， 我国 城 市 年总 供 水 量 从9 .6 亿扩增 加 到4 7 0 5 亿m 3 ， 其中 工 业 用 水2 8 9 .4 亿m 3 ， 占6 1 .5 % ; 城市 生 活 用 水1 8 1 m 3 , 占3 8 .5 % .目 前城市年总供水量已 达6 4 0 亿扩， 2 0 0 0 年底日 供水能 力达2 1 .8 亿 扩， 供 水 普 及 率 达 到% .7 % ， 估计目 前 城 市 用 水 缺 水 率 平 均 为1 0 % 13 0 1 . 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1 .5 所示。 表1 . 5沿海地区缺水严重的城市分区统计表( 不含市箱县) 卜 区 trek(i ) ii 1 9 9 0 年 城 区 人 口( 万人) 1 9 9 0 年 供 水 障( 亿. ) 睡 海 地 区 合 计4 8 7 1 3 3 . 科 1 2 9 . 7 6 窟 渤 海 ”“方 片 p 44 5i itl: 2 5 4 0 8 7 . 5 95 5 . 5 24 7 6 0 . 3 06 0 . 1 3 91 5 7 5 . 韶4 8 . 5 92 1 2 2 . 1 05 5 . 1 7 3 45 6 6 3 . 1 11 0 4 . 1 16 8 8 2 . 3 01 1 5 . 3 or 区 南 ” ,a t-v_f rjl 54 8 8 . 2 08 . 7 28 6 8 . 2 01 0 . 7 4 79 0 8 . 6 01 6 . 0 1 7 1 9 . 5 0 2 2 . 2 1 2 7 3 . 3 30 . 9 39 5 . 5 05 . 2 9 1 41 4 7 0 . 1 32 5 . 6 52 6 8 3 . 2 03 8 . 2 4 1 . 3 . 2 . 2各用水方向的用量及比例情况 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m 占工业用水量的1 / 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1 . 6 e( 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 第一章 绪论 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1 . 7 。 从表1 .7 可以 看出: 特大、大城市生活 综合用水量在1 7 7 2 6 0 . 8 0 人- d 之间: 中、 小城市生活综合用水量在1 3 6 2 0 8 0 人 d之间;北方城市用水量明显低于南方城市;居民生活用水占综合用水的 5 0 5 9 6 - 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 0 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1 . 6主要行业单 位产a 用水it 单 位 p 3 / l o o m 阳 水 量 贴一产 品 名 称 阵 位 陈 1 1 纸一 协 . 陶 * - -m 汁 1 0 - 卜 品 名 称 阳 一一 阵 9阳水 量 w a 卜 尾 -m m- 黔 * - 阶1 0 o m 卿0 0 m 1比如 认一比队 钥6 3 .5 卜 j 黯 屠 宰 加 工w a0 5 5履 药6 3 jw5eci 3 o= 颐 a -t i 附胶 卜 / l o o m 巨j 玉 福 讯n es 一 网 宰 加 i 宰加工 wr y 1 日 瓜 1 .20 0 .40 陌 色 显 像 管 巨 一 w/ r w 厉元 0 .6 ha s 一 一 肠 石 八 网 i i w m,