（环境工程专业论文）南昌市城市污水回用的可行性研究.pdf

摘要 南昌市是一座水资源丰富的城市。随着南昌市的改革开放，工业经济迅速发 展，城市人口急剧膨胀，城市用水量相应增长，工业废水和生活污水排放量成倍 增加。将城市污水再生后回用于对水质要求不高的市政用水，既可减少优质水资 源的消耗，又削减了排放水体的污染物，对南昌市水资源可持续发展有重要意义。 本文对南昌市政用水利用再生水进行了经济可行性研究探讨。 本文对国内外城市污水再生回用技术与现状进行了调研综述，对本市再生水 潜在市场进行了评估。根据污水厂水源条件及周边区域市政用水量的分布，提出 建设青山湖污水厂为中心的再生水供水系统的设想并通过比较确定了供水规模。 在广泛研究国内外再生水处理工程，对青山湖污水厂出水水质变化趋势进行分析 的基础上，选定了再生处理工艺。据此对区域性再生水供水方案进行了经济与社 会效益评价。研究结果表明在南昌市有必要把区域性再生污水回用于市政用水， 回用方案在技术与经济上均可行。本课题的研究成果将为南昌及其它中小城市开 展污水回用的决策提供参考。 关键词：污水回用再生水污水处理厂市场分析 a b s t r a c t n a n c h a n gi sac i t yo fp l e n t i f u lw a t e rr e s o u r c e s w i t hr e f o r m i n ga n do p e n i n g d o o ri nn a n c h a n g ，i n d u s t r i a le c o n o m yh a sb e e nd e v e l o p e dr a p i d l ya n dc i t y p o p u l a t i o ng r o w t hq u i c k l y w a t e rc o n s u m p t i o n i s g r e a t l yi n c r e a s e d ， c o r r e s p o n d i n g l yt h eq u a n t i t yo fw a s t e w a t c rf r o mi n d u s t r ya n d r e s i d e n ta r e aa l s o h a v ead o u b l ei n c r e a s e a f t e rr e c l a m a t i o no fw a s t e w a t e r , s e c o n d a r ye f f l u e n tc a u b eu s e df o rm u n i c i p a lp u r p o s e ，w h i c hi sa c c e p t e db yt h ec o n s u m e ru s i n gl o w e r q u a l i t yw a t e r w a s t e w a t e rr e u s ew i l lg e tag r e a tc o n s e r v a t i o no fh i f g hq u a l i t y d r i n k i n gw a t e r a n da l s og r e a t r e d u c t i o no fd i s c h a r g e dw a s t e w a t e r w a t e r r e c l a m a t i o nw i l lp l a ya ni m p o r t a n tr o l ef o rs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fw a t e r r e s o u r c e si nn a n c h a n g t h i sp a p e rd i s c u s s e st h ef e a s i b i l i t yo fw a s t e w a t e r r e c l a m a t i o na n dr e u s ea tav i e wo ft e c h n i c a le c o n o m yi nn a n c h a n g t h i sp a p e rr e v i e w sw a s t e w a t e rr e c l a m a t i o na n dr e u s et e c h n o l o g i e sa sw e l la s a p p l i c a t i o nc a s e sb o t ha b r o a da n dh o m e p o t e n t i a lm a r k e to fr e c l a i m e dw a t e r i nn a n c h a n gi sa s s e s s e db a s e do nt h es u r v e yo nv a r i o u sm u n i c i p a lw a t e r c o n s u m p t i o n s a c c o r d i n gt o t h es i t u a t i o no fw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t e f f l u e n ta n dr e c l a i m e dw a t e rm a r k e t a r o u n dt h ep l a n t ，ad e m o n s t r a t i o no f r e c l a i m e dw a t e rs u p p l ys y s t e ma r o u n dq i n g s h a nw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n ti s p r o p o s e d t h es c a l eo fr e c l a m a t i o nw a t e ri sd e t e r m i n e d ，a n dw a t e rt r e a t m e n t p r o c e s s e st e c h n o l o g yi s s e l e c t e db yi n v e s t i g a t i n gs u c c e s s f u lt e c h n o l o g ya n d e x p e c t a t i o no fe f f l u e n t sq u a l i t yo ft h ep l a n ti nf u t u r e t h e nt h eb e n e f i t so ft h e d e m o n s t r a t e dp r o j e c ta r ee v a l u a t e da tt h ea s p e c t so fe c o n o m y , e n v i r o n m e n ta n d s o c i a l i t y c o n c l u s i o ni st h a tt h ep r o j e c ti sa t t r a c t i v et or e u s ew a s t e w a t e rf o r m u n i c i p a ld e m a n da n di sf e a s i b l eb o t ht e c h n i c a l l ya n de c o n o m i c a l l y t h er e s u l t s w i l lb eh e l p f u lf o rr e c l a m a t i o nw a t e re n g i n e e r i n ga p p l i e di nn a n c h a n ga n do t h e r c i t i e si nj i a n g x ip r o v i n c e k e yw o r d s ：w a s t e w a t e rr e u s e ，r e c l a m a t i o nw a t e r , w a s t e w a t e rt r e a t m e n t p l a n t ，m a r k e ta n a l y s i s 声明 本人郑重声明；本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文“南昌市城市污水回用的可行性研究”。除论文中已经标明 引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方 式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未 公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 红下 髫谚 日 兹 月 名签 年 着作文沦位学 同济人学工样硕士论文 【第一章概述】 第一章概述 1 1 课题的来源、内容和意义 1 1 1 课题的来源和意义 南昌市是一座水资源极为丰富的城市，但经济与沿海发达城市比较，特别是 工业经济落后了十几年。随着西部的大开放+ 南昌要成为沿海城市的后花园，西 部开放的前沿阵地，成为联系沿海城市与西部地区的重要枢纽。南昌要发展，就要 快速发展工业，成为重要的制造基地。工业的发展必然带来城市人口的迅速增长 和大量的工业污染，城市污水量将猛增。我们要吸收沿海城市发展的经验，不要 用破坏环境的代价去发展经济，再花几倍或几十倍的代价治理环境。南昌要少走 弯路，走同时治理和发展之路。从可持续发展的角度看，南昌虽然水资源丰富， 但随意使用和破坏，不进行保护和治理，子子孙孙们将会面临水资源短缺的问题。 水是可再生的自然资源，除了自然界的水进行循环再生外，当前水的人工再生 回j r | 丁已成为可行的技术。城市污水就近可得、水量稳定、供给可靠。回刚城市污 水既可增加可利用的水资源量，缓解水的供需矛盾，可减轻水体污染，是一举两 得的战略措施。回用城市污水可兼收社会、经济和环境三方面的效益0 1 。 随着南昌市美化亮化工程开展，城市绿地面积大增，灌溉绿地用水大大增加； 随着南城市畅通工程建设，道路越来越宽，越来越多，浇洒道路用永迅速增加； 随着市民的生活水平的提高，私家车越来越多，清洗车辆用水量将猛增；冲厕用 水是每天必用水，其量也不会少。所有这些用水占城市用水的2 0 。再生水回用于 工业和市政用水事业处于起步阶段。到目前为止，污水回用事业的开展基本局限 于水资源绝对紧缺的北方城市。南昌还束将擂水回用纳入城市规划的范围。还处 于探索阶段。如果让城市污水发挥作用，回用于市政用水，这样既可节约优质水 资源，又削减了排放水体的污染物，于老百姓、社会和环境都是一件有利的事， 对南昌市水资源可持续发展有重要意义。 对南昌市水资源可持续发展有重要意义。 3 同济大学t 程硕士论文【第一章概述】 1 。l 。2 主要研究内容 本课题主要研究以下内容： 1 )污水回用的可能性、范围和方式。 2 )污水回用技术。 3 ) 污水回用的需水量。 4 ) 污水回用试点方案和经济分析。 5 ) 污水回用的管理措施和技术经济政策。 1 2 课题背景 1 2 1 南昌市水资源状况 南昌市平均气温大都在1 月、2 月回升，8 月份达到晟高值，以后慢慢下降， 我国各地的雨季基本上伴随着气温的变化而变化，气温升高，雨量增加，一般夏 季的雨带于六月中旬到七月上旬左右来到南昌。南昌气候温和，降雨偏多，空气 潮湿，年平均降水量在1 6 0 0 m l 以上。赣江是本市的主要河流，是由章江和贡江在 赣州交汇形成，南北走向，贯穿南昌市。市内有抚河与之相汇，湖泊有象湖、青 山湖、东湖和爱溪湖。 1 可利用的的地表水量”“： 这部分水量主要由两方面组成。首先是水闸能控制的降水径流；其次是沿江 水闸能引进的赣江的水量。兹以保证率p = 9 5 的特枯年1 9 7 8 年为例，该年引水量 5 8 。8 亿米，占地表水量的9 7 ：本地降水径流1 6 米3 ，仅占3 。由此可见，南 昌市的地表水可利用量，主要是引用赣江水量。 引江水量的多少与以下诸因素有关0 1 ： ( 1 ) 供水范围内降水多，引水少；降水少、引水多。( 2 ) 赣江径流量大，引 水量大；径流量小，引水量小。( 3 ) 赣江潮位的高低决定南昌是引水量的主要因 素。一般赣江汛期处于天文高潮位期，恰逢南昌用水高峰，水量的供需关系基本 上是同步的。如干旱的1 9 7 8 年( 降水量相当于五十年一遇，8 月份赣江高潮位保 4 同济大学工程硕士论文 【第一章概述】 证率p - 7 5 ) ，6 - 9 月用水量3 7 6 2 亿米3 ，占全年用水量的5 7 7 ，同期引江水量 3 i 9 6 亿米，占年引水量的j 6 ，6 ，对南昌的工农业生产有利。( 4 ) 引水量的大 小与内河水位的高低和用水量的多少有关，在潮位一定的条件下，用水量多，内 河水位低，相对水头差大，引水时间长，引水量多，反之引水量少。 由此可见，在一定潮位下南昌市的工农业用水量能否供需平衡，不是取决于 赣江水资源的多寡，主要取决于沿江的引水量能力和内部河道的输水能力。 2 可利用地下水量。” 由于地表水源比较丰沛，地下水的利用及研究较少。地下水可分潜水，第一、 第二、第三承压水。农村居民生活用水大多数取用潜水，该层水又通过毛细管现 象大量补给农作物耗用；第一、第二承压水，因水质差、含水层薄，水量少，无 开采价值。前开采量为0 9 8 亿米3 ；该层地下水的补给量尚未弄清，计算地下水 位下降1 0 米的释放量6 4 亿米3 。必须指出：地下水应控制开采，地下水超采会 出现地面下沉等地质现象。 南昌潜水层的地下水补给，主要来源于大气降水。 在全国范围内，南昌市不属水资源缺乏的地区，但随着城市建设的发展，城 市环境的要求，各种用水需求量大大增加，而南昌湖水污染严重，赣江变成了唯 一的自来水原水源，可是赣江的水毕竟有限，特别是到了枯水年份，常常与农业 灌溉发生争执，城市水资源将告急，将成为水质性缺水城市，因此寻找新的用水 资源迫在眉睫。 1 2 2 城市用水状况研究内容 南昌市的总供水能力为1 0 3 万甜d ，目前平均日供水量约为9 7 万m 3 d ，其 中包括生产用水和生活用水。生产用水的比例约占总供水量的5 4 。生活用水中包 括居民生活用水、公建用水、市政用水、景观用水及冲洗用水等多种用途。从目 前的用水现状来看，以上所有的用水包括冲洗街道和车辆的杂用水都取之于城市 自来水。不同用途水的水质要求不同的，其中以饮用水的水质标准为最高，景观 用水及冲洗用水的水质要求只需满足景观娱乐用水的水质标准或杂用水的水质标 准即可。 5 同济大学工程硕士论文 【第一章概述】 南昌2 0 0 3 年城市人口1 6 6 3 万”。，供水量3 1 7 1 5 i 0 4m 3 ，人均供水5 2 2 j 升 人日，城市生活用水量为1 4 5 8 9 1 0 1m 3 ，人均城市生活用水2 4 0 4 升人日， 居民用水量1 4 4 4 3 1 0 4m 3 ，人均居民生活用水2 3 9 7 升人日。生活用水定额随 着生活水平提高，2 0 0 5 年城市人口1 9 6 8 万，供水量3 3 6 8 6 1 0 4m 3 ，人均供水5 5 0 升人日，城市生活用水量为1 6 7 3 0 1 0 4m 3 ，人均城市生活用水2 7 3 升人日， 居民用水量1 6 6 5 9 1 0 4m 3 ，人均居民生活用水2 7 2 升人日。 赣江是长江的第二大支流，南昌市唯一的优良水源，十分宝贵，应优先满足 城市居民的生活用水、公建用水和部分工业用水，做到优水优用。 赣江是本市的主要河流，贯穿南昌市。市内有抚河与之相汇，湖泊有象湖、 青山湖、朱家湖、东湖和贤士湖。青山湖污染特别严重，早已成了发出恶臭的湖， 现已清淤除污，变成了清澈的湖泊，其它湖泊也有不同程度的污染。南昌市正在 开通玉带河，连接这些湖泊和抚河，使其成为环城水体。环城水体除降雨外，无 其他补水水源，水体不能流动，将会严重污染，淤泥也易于沉积，为保持水体水 位，利用人防坑道水作为补充水源的工程已实施完毕，补充给象湖、青山湖、东 湖等湖泊，但由于坑道补水水量有限，无法使水体产生流动，不能从根本上解决 问题。如何加大补水量，使水体真正流动起来，环城水体的换水工程势在必行。 用水量的增加意味着城市的污水排放量也在增加，目前南昌市的污水排放量 为7 0 万m 3 d 多，根据南昌排水规划，到2 0 2 0 年污水排放量将达2 8 0 万一d ，南 昌市正在建青山湖污水处理厂，处理污水量为1 0 0 万m 3 d 。处理后的出水能否成 为新的用水资源，如何变废为宝，净化城市的水资源，是摆在我们面前的一个严 峻的课题。该青山湖污水处理厂出水回用方案应是回用工程的重要组成部分。该 项目包括出水深度处理、输水管网系统等多项内容，工程实施后，将合理调整用 水结构，有效缓解城市用水紧张的局面，改善水体的污染现状，提高城市水体的 观赏价值，美化城市。 6 ：旦堕盔堂三堡堡圭堡壅：! 塑三童塑堕望坐旦旦塑堕j 第二章城市污水回用概述 2 。1 城市污水及回用的概念 污水是生活、工业废水、被污染的雨水的总称。生活污水是人类在日常生活中 使用过的，被生活废料所污染的水。工业废水分为生产污水和生产废水两类。生 产污水是指生产过程中形成、并被生产原料、半成品或成品等废料所污染，也包 括热污染( 指生产过程中产生的、水温超过6 0 。c 的水) ；生产污水是指在生产过程 中形成，但未直接参与生产工艺、未被生产原料、半成品或成品污染或只是温度 稍有上升的水。生活污水与生产污水的混合污水，称为城市污水。它们的关系如 图2 一l 。 ，生活污水_ l 城市污水 f 一生产污水j 污水十耻赇1 1 生产废水 l l 被污染的雨水 图2 一l 各类污水关系 生活污水与生产污水经净化处理后，出路有三条：( i ) 排放水体，作为水体 的补给水；( 2 ) 灌溉绿地；( 3 ) 重复使用。 排放水体是污水的自然归宿。由水体具有一定的稀释与净化能力。使污水得到 进一步净化，因此是最常采用的出路，同时也可能造成水体遭受污染的原因。 灌溉绿地可使污水得到充分利用，但必须符合灌溉的有关规定，使土壤与农作 物免遭污染。 重复使用是最合理的出路，以城市污水为给水水源，经处理后作为生活饮用 水，也是重复使用，但处理成本极高，极端缺乏水源的地区，才可考虑采用。 7 同济大学 j 程硕士论文 【第二章城市污水回用概述】 2 2 城市污水回用的意义 我国是淡水资源匮乏国。水资源总量2 8 0 0 0 亿m 3 ，居世界第6 位，但人均占 有量仅列世界第8 8 位。1 9 8 5 年对全国3 2 4 个城市的调查表明，缺水城市有1 8 3 个， 全国总缺水量每天2 0 0 0 万吨影响工业产值2 0 0 亿元。水已经成为制约国民经济发 展和人民生活水平提高的重要因素“1 。 一方面城市缺水十分严重，一方面大量的城市污水白自流失，既浪费了资源， 又污染了环境。和城市供水量几乎相等的城市污水中，只有0 1 的污染物质，比 海水中3 5 少得多。其中绝大部分是可以在利用的清水。水在自然界是唯一不可 替代的、也是唯一可重复利用的资源。城市污水就近可得，易于收集。再生处理 比海水淡化成本低廉，处理技术也比较成熟，基建投资比引水经济得多。当今世 界各国解决缺水问题时，城市污水作为可靠的第二资源，在未被充分利用之前， 禁止随意排放至自然水体中去。 污水回用应得到政府部门的优先考虑。在城市规划中，应结合本市本地区的 实际情况，优先考虑污水回用设施的建设，而不是急于寻找新的水源地，并上马 远距离输水工程。应加大政府部门的协调力度，同一安排水资源的使用，争取回 用水的用户。在宣传方面，向用水单位作好科学普及工作，提供充足的论据，带 他们参观已有的污水回用工程，使他们对使用回用水产生信心，发挥污水回用工 程的最大效益。污水回用工程的经济效益是明显的。通过水价的确定，水费的征 收，不仅满足回用水工程的运行费用，亦可保证二级污水处理的运行费用，减轻 地方财政的压力，保证污水处理设施的正常的运行，发挥其环保功能。 总之，污水回用工程的建设，开创了城市供水的第二个可靠的水源。它具有 显著的经济效益、社会效益和环境效益，是解决城市供水紧张局面的有利武器。 从根本上缓解城市的水资源紧缺状况，也是解决缺水城市的水危机的主要途径， 对缓解水资源危机将发挥重要作用，具有非常深远的战略意义。随着各城市污水 回用工程投入运行，城市投资环境将得到进一步改善，城市建设和人民生活水平 同济大学t 程硕士论文【第二章城市污水回用概述】 必将有更大的提高。 2 3 城市污水回用的可行性 2 3 1 污水回用的市场潜力 污水回用到底能给城市增加多少水量? 可以粗略估算，城市供水量的8 0 变为 城市污水排入管网中，收集起来再生处理后7 0 可以安全回用，n - 者合计起来， 即城市供水量的一半以上，可以变成再生水，返回到水质要求较低的用户上，替 换出等量自来水，相应增加了城市一半供水量。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。 我国污水年排放量已经达到4 6 0 亿m 3 ，目前已建污水处理设施5 1 5 余座，城 市污水处理率达到3 0 ，二级处理率达到1 5 。根据国家计划要求，2 0 2 0 年城市污 水集中处理率达到4 5 。这就给污水回用创造了基本条件，凡是污水处理厂都可将 污水再次适当处理后回用。 全国污水回用率如果平均达到2 0 ，则2 0 2 0 年回用量可达6 0 亿m 3 ，是正常年 份年缺水7 0 亿m 3 的6 4 。通过污水回用量，可解决全国城市缺水量的一多半，回 用规模回用潜力之大，足可以缓解一大批缺水城市的供水紧张问题。 2 3 2 污水回用的技术可行性 对于一项回用水工程，最重要的是必须向其回用对象对供水的全过程提供能 满足其安全使用的水。通过国外近5 0 年的理论探索及工程实践，国内l o 年中的 实验运行表明：将污水二级处理出水经深度处理( 三级处理) 后，其水质可完全 达到目标水质。 三级污水处理与地表水处理的工艺在形式上有很多相似之处。中国工程建设 标准化协会标准城市污水回用设计规范阍( c e c s 6 1 ：9 4 ) 中6 0 1 条明确提出 其推荐工艺为：一级处理一二级处理一混凝( 澄清) 一过滤一消毒。各单元设计参数 的确定除应遵守室外给水设计规范之规定外，还应根据回用水的水质特点适 当调整有关设计参数。二级出水进行混凝沉淀( 澄清) 过滤的处理效率与目标水 9 同济大学上程硕士论文【第二章城市污水回用概述】 质见表2 1 。 表2 - 1 各工序处理效率及目标水质 去除率 项目 混凝澄清过滤综合出水水质 浊度 5 0 6 03 0 5 07 0 8 03 - 5 b o d 53 0 - 5 02 5 - 5 06 0 7 05 一1 0 c o d c r2 5 - 3 51 5 2 53 5 - 4 54 0 - 7 5 总氨 5 一1 55 一1 51 0 - 2 0 总磷 4 0 - 6 03 0 - 4 06 0 8 01 s s4 0 6 04 0 - 6 07 0 - 8 05 1 0 铁 4 0 6 04 0 - 6 06 0 - 8 0o 3 对于要求不高的市政用水和景观用水，一般二级出水只需要船氯便可以输送 给用户。国内有些污水处理厂的生产实践证明，只需要控制出水中的细菌含量， 并在氨氮和磷的含量不至于产生富营养化的前提下，其出水用于上述两个方面是 没有问题的。 2 4 城市污水回用的范围与方式 根据进水水质的不同，由城市污水深度处理后的回用水可以有很多不同的用 途。回用水的用途十分广泛，基本可以归纳为以下几类。( 1 ) 城市生活用水和市 政用水。( 2 ) 工业回用。( 3 ) 农业( 包括牧渔业) 回用。( 4 ) 地下水回灌。( 5 ) 景观、娱乐方面的回用。( 6 ) 其他方面的回用。 回用水应满足如下需要。( 1 ) 对人体健康不应产生不良影响。( 2 ) 对环境质 量、生态维护不应产生不良影响。( 3 ) 对生产目的回用不应对产品质量产生不良 影响。( 4 ) 水质应符合各类使用规定的水质标准。( 5 ) 为使用者及公众接受。( 6 ) 在技术上是可行的、适宜的。( 7 ) 在经济上是廉洁的，在水价上有竞争力。( 8 ) 加强使用者的安全使用的教育。 2 5 城市污水回用的历史与现状 1 0 同济火学上程硕士论文 【第二章城市污水回用概述】 2 5 。1国外城市污水回用状况 1 美国 美国1 9 8 0 年已有回用工程5 3 6 项，年回用水量为9 3 7 亿m 3 ，其中8 2 用于农 灌，3 1 5 用于工业，5 用于地下回注，1 5 用于娱乐、渔业等。水的回用在美国 经久不衰，值得我们借签“1 。下面举几个实例： ( 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。 ( 2 ) 美国2 1 世纪水厂位于加州成橘县水管理区命名为2 l 的世纪水厂，其意 为处理技术具有2 1 世纪水平。1 9 6 5 年开始研究深度处理出水回灌地下，以阻只止 海水入侵，1 9 7 2 年兴建有关工程，1 9 7 6 年投入运行，再生工艺为；化学澄清、再 碳酸化、活性炭吸附、反渗透、加氯。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 ，电导率1 0 0 1 1q e m ，浊度0 1 n t u 。出水中不得检出 大肠杆菌。回注水总量控制在9 5 万t d 。 ( 3 ) 城市绿地浇灌美国加州的农灌使用再生水水量很大，占回用水量的6 0 以此解除该地区干旱威胁。此外，城市绿地浇灌水量也很大，这部分水占1 6 。在 城镇，大片绿地、树木、高尔夫球场、公园，也是靠再生水浇灌。到美国考察， 在污水厂内，在市区街道，在居民庭院里，随处可见一些管道上标有r e c l a i m e d w a t e r ( 回收水、再生水、中水) 字榉，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。 ( 4 ) 钢厂回用位于马里兰州巴尔的摩海口的伯利衡厂使用背河污水厂4 0 万 吨日再生水已有4 0 年历史。背河污水厂规模6 8 万m 3 日，暴气池停留时间6 小 时，滤池为移动罩滤池，滤后水浊度5 度以下。 ( 5 ) 法规、标准美国环保局会同有关部门于1 9 9 2 年提出水回用建议书，包 括了水回用的各个方面：处理工艺、水质要求、监测项目频率、安全距离和条文 说明。它对那些尚矛法规可循的地方提供了重要的指导信息。 同济大学工程硕士论文 【第二章城市污水回用概述】 美国地区已有1 8 个州视回用情况订立了一些法规，有完整指导方针或设计标 准，有1 4 个州无任何规定。法规是政府机构强制执行的实施准则，而指导方针不 是强制性法律，但可作为制定回用计划时遵照的原则； 2 曰本 污水回用6 0 年代始于日本，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。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。闩本是工业 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。 东京江东区回用量1 3 万吨日，城北区2 4 万吨日，在用途上工业用水占3 0 ， 杂用水( 中水) 占2 0 ，位于东京新宿区的落合处理场1 9 8 4 年开始向新宿区高层 建筑供给冲厕用水( 杂用水、中水) ，目供水量8 0 0 0 吨。水质标准有5 项，p h 值 中性，外观和臭气没有不快感，大肠菌群数1 0 个m l 以下，在水中有余氯。 3 以色列 由于长期缺水，以色列在污水净化和回收利用方面，始终处于世界领先地位。 他们的法律规定：废水若未用尽，不可采用海水淡化。规定城市的每一滴水至少 应回收利用一次。污水回用于灌溉、工业企业、市民冲厕、河流复苏。污水再生 成本大约是海水淡化的1 3 - 1 5 ，这种经济性使人们认识到必须优先利用污水。再 生4 2 用于灌溉，3 0 回灌地下，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蛳。 2 5 2 我国城市污水回用状况 九十年代后，我国南方经济发达城市如深圳、广州等开始建设小区及大型宾 馆酒店的中水处理及回用系统，缺水的北方城市开始建设城市污水的处理和回用 系统。大连市眷柳河污水处理回用工作于1 9 9 2 年建成，通过混凝- 沉淀一过滤一消 毒技术将城市二级出水进行深度处理，回用于化工厂、煤气厂、热电厂、造船厂 同济大学工程硕士论文 【第二章城市污水回用概述】 的基建、消防、冷却和工艺用水，回用量为1 0 0 0 0 1 3 d ，通过混凝一沉淀一过滤一消 毒技术将城市二级出水进行深度处理后，回用于第一热电厂东郊工业区，作为冷 却、绿化、喷洒公路用水，总投资为3 3 7 亿元，吨水投资7 1 6 元。太原市北郊污 水处理厂将其二级处理出水送至附近的太原钢厂，作为高炉冷却水，规模为 1 0 0 0 0 m 3 d ，青岛海泊河污水处理厂1 9 9 9 年运行能力为6 3 0 0 0m 3 d ，已进行部分深 度处理并回用于冲厕、浇洒和地下水补充，处理成本为0 7 元m 3 。此外，国内 一些企业和大型宾馆酒店亦建有中水处理和回用系统，如天津石化建有同处理 4 5 0 0m 3 回用水工程，总投资3 0 0 万元，吨水投资6 7 0 元，处理成本1 0 元，年节 省自来水1 6 0 万一，节约资金1 9 2 万元 1 。长春客车厂建有日处理能力为3 0 0 0m 3 d 的中水回用系统，实用2 0 0 0m s d ，总投资4 5 0 万元，成本0 8 5 元，回用工艺、 热交换、绿化、除尘等，按现有水价计，年节约资金2 5 0 万元以上，两年收回投 资。长春机车厂建有一处理能力3 6 0 0m 3 d ，回用能力1 5 0 0 一d 的中水系统，总 投资2 8 0 万元，吨水投资7 8 0 元，处理成本o 3 元m 3 ，回用于工艺、冲厕等，年 节水4 6 万m 3 ，按现水价每年节约资金1 7 0 万元，亦两年内收回成本，一汽集团原 建有日处理能力为5 0 0 0m 3 的城市污水二级处理后的深度处理和回用系统，总投资 1 7 0 万元，吨水投资3 4 0 元，处理成本1 o 元m 3 。目前正拟建日处理1 0 0 0 0m 3 的高质量中水回用系统，投资2 5 0 0 万元，吨水投资2 5 0 0 元，处理成本6 8 元m 3 ， 回用于锅炉补水，年利润6 0 万元，综合效益每年5 0 0 万元，五年收回投资。此外， 济南市南郊宾馆建有日处理1 0 0 0m 3 的中水处理和回用系统，0 7 3 元m 3 ，1 3 回用 于浇灌果园，绿地、湖泊补给和车辆冲洗，年节约资金3 1 5 万元，四年收回投资。 此外北京万泉公寓、北京交通大学、北京建银大厦、北京西客站、济南国际机场、 山西国贸中心等都建有中水处理及回用系统。 我国是一个水资源缺乏的发展中国家，在污水资源化开发与利用方面，正在做 着积极努力的工作，但无论从规模及涉及的领域，都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。但城市污水作为城市可以开 发利用的水资源却发挥着越来越大的作用，显示其越来越大的作用，显示着其越 来越大的优越性。 1 3 同济大学工程硕士论文 【第一二章城市污水回用概述】 2 6 污水回用技术概述 污水回用技术，必须抓住两头，即取什么水质水作水源和经过处理以后作什 么用，即回用水的水质应符合何种水质标准。 2 6 1 污水再生技术 城市污水处理厂二级出水的回用，一般称之为区域性回用。其利用形式有两 种：直接回用和问接回用。直接回用多用于污水处理厂附近的工厂工业冷却、农 阳灌溉、回灌地下水、草场、市政用水等。回用的途径及方式受到地域的限制， 比较单一，调配运转不方便。间接回用是从水域的整体考虑，从水体上游取水净 化供城市使用，产生的污水经城市污水处理厂净化后排入水体的下游，回归于水 体( 此过程构成了水的循环) ，再经过一定河段的自然净化，可为下游城市地区利 用。间接利用是将水的社会循环与自然循环有机结合，在水体自净容量的限度内， 对水体基本不造成损害的一种利用方式。这种方式需要从宏观上进行科学规划和 管理，是水资源可持续利用的重要途径。 目前，我国城市污水深度处理或三级处理，已在应用的工艺有：混凝、沉淀、 过滤、消毒等常规工艺“，还有微絮凝过滤法以及生物接触氧化后纤维球过滤， 生物炭过滤等方法。国外深度处理方法很多，主要有混凝澄清过滤法、活性炭吸 附过滤法、超滤膜法、半透膜法、微絮凝过滤法、接触氧化过滤法、生物快滤池 法、流动床生物氧化硝化法、离子交换、反渗透、臭氧氧化、氯吹脱、折点加氯 等工艺。 混凝是向水中投加药剂，通过混合，使药剂均匀分散在污水中，然后慢慢混 合形成大的可沉絮体。胶体颗粒脱稳碰撞形成微粒的过程称为“絮凝”，“絮凝” 过程过去称“反应”。混合、凝聚、絮凝合起来称为混凝，它是化学处理的重要 环节。混凝可以除去l u m 以上的悬浮的有机物和无机物；溶解磷酸盐，降至i m g 以下；可以去除钙、镁、硅石、氟化物和重金属；降低水中细菌和病毒含量。 沉淀是在重力作用下，将重于水的悬浮物从水中分离出去的方法。颗粒在沉 1 4 同济大学工程硕士论文 【第二章城市污水回用概述】 淀过程中，形状、尺寸、质量以及沉速都随沉淀过程的进展而发生变化，絮凝的 沉淀物形成层状呈整体沉淀，有明显的固一液界面，后期产生压缩现象，悬浮颗 粒相聚于水底，互相支撑互相挤压，发生进一步沉降。 过滤是使二级生物处理或物理化学处理的出水通过颗粒滤料，将水中悬浮杂 质截留到滤层上，从而使水澄清的过程。过滤可作为三级处理流程中的一个单元， 也可作为回用之前的最后把关步骤。过滤是保证处理水质的不可缺少的关键过程。 过滤可进一步去除污水中的生物絮体和悬浮物，使出水浊度大幅度降低，出水变 得透明；可进步降低污水中的有机物含量，对重金属、细菌、病毒有很高的去 除率：去除化学絮凝过程中产生的铁盐、铝盐、石灰等沉积物和不溶性磷；过滤 在活性碳吸附或离子交换之前，作为预处理设施，可提高后续处理设置的安全性 和处理效率；进一步去除污水中的污染物质，减少后续的杀菌消毒费用。 活性炭吸附是利用活性炭的表面积大，有很强的吸附能力，去除水中残存的 有机物、胶体颗粒、微生物、余氯、少量重金属等，并可用来脱色、除臭。活性 炭在污水处理中一般用在生物处理之后，为了延长工作周期，常在活性炭前加过 滤。活性炭吸附的去除效果见表2 _ 2 表2 - 2 活性炭吸附的去除效果 科罗拉多处理大连市政污，k 项目单位 进水出水去除率进水出水去除率 p h 6 9 6 9 7 4 7 8 浊度 度6 269 04 23 41 9 色度度 3 91 85 44 61 95 9 c o d m g l 1 3 93 97 26 54 43 2 b o d m g l 5 72 45 85 3 总磷m g l 0 7 o 94 1 2 6 1 2 n i l 3 - n m g l 2 3 92 6 93 4 93 3 22 s s m g l 337 94 80 98 1 渗透是当稀释液和浓缩液被半透膜分开时，稀释液通过半透膜向浓缩液方向 渗透，直至达到动态平衡为止，此时半透膜两侧的液位差称为渗透压，这种现象 称为渗透。当在浓缩液方向施加一个外部压力，浓缩液的水分子将渗透到稀释液 侧，这种现象称为反渗透。我国在“九五”国家科技攻关中，将反渗透列入了城 同济大学工程硕士论文 【第二章城市污水回用概述】 市污水回用总课题中，针对北京水资源短缺的实际情况，将污水膜处理后回注地 下，以增加地下水储量。 反渗透的预处理非常重要，传统的是用絮凝、石萸澄清，再碳酸化，沉淀和 过滤。氯化用以控制生物污染。最近开发的先进的预处理技术为新型超滤( u f ) 和微滤( m f ) ，它们由粗大的毛细作用膜组成，可以自动频繁清洗，能保证足够的 膜通量。 污水脱去氨氮的方法常有折点加氯法、离子交换、流动床生物氧化硝化法、 氯吹脱法。在城市污水中，特别是经过二级处理后污水中，9 0 以上的氮是以氨氮 形式存在，以氨氮形式脱氮比去除硝酸盐氮容易而经济1 2 】。污水脱磷采用化学方 法，化学药剂有石灰、铝盐和铁盐。化学除磷会显著增加污泥量，因此在设计污 水厂时，要重视污泥处理与处置问题。 我国传统的污水回用方法归纳有如下几种： ( 1 ) 经二级处理后，出水消毒直接回用。 ( 2 ) 污水经二级处理后，再经过滤消毒供用水单位回用。 ( 3 ) 污水经二级处理后，再经混凝、沉淀、过滤消毒后回用。 ( 4 ) 污水经二级处理后，经混合、沉淀、过滤、活性炭吸附消毒后回用。 ( 5 ) 污水经二级处理后，改造a o 法，经混凝、沉淀、过滤消毒后回用。 l 城市污水处理采用传统活性污泥法二级出水的工艺流程“”： 原污水一格栅一泵一沉砂一一沉池一活性污泥曝气池一二沉池一消毒 一排放。 二级出水仍含有一定量的污染物，其中：b o d 52 0 3 0 m g 几；c o d6 0 1 0 0 m g l ：s s2 0 3 0m g l ；n h 3 一n1 5 2 5m g l ；p6 l om g l 及细菌、某些重金 属。为达到一定回用水质要求，需做深度处理。它的核心技术是过滤，经过滤后， 8 0 d 、c o d 、s s 、浊度、色度等水质指标均可达杂用水水质要求。在过滤之前一般 均设有加化学药剂混凝、沉淀或澄清，因此对磷应当有所去除。 实例1 ：北京华能热电厂污水回用作循环冷却水，引用北京市高碑店处理厂 的二级排水作水源。见回用水源水质和固用水质标准表2 3 。 1 6 同济大学工程硕士论文 【第二章城市污水回用概述】 表2 - 3 污水二级排放标准及热电厂回用水质标准 项目直流冷却水 循环冷却补充水 p h 值6 0 9 06 5 9 0 s s ( m g l ) 3 0 浊度度5 b o i ) 5 ( m g l ) 3 01 0 c o d c r ( r a g l ) 7 5 铁( r a g l ) 0 3 锰( t a g l ) 0 2 氯化物( m s l ) 3 0 03 0 0 总硬度( 以c a c 0 3 计m g l ) 8 5 04 5 0 总碱度( 以c a c 0 3 计m g l ) 5 0 03 5 0 总固体( r a g l ) 1 0 0 01 0 0 0 游离余录( r a g l ) 0 1 0 2 异样苗总数 5 1 0 5 污水回用处理流程汹1 如图2 2 示。加速澄清池中加入石灰、聚合硫酸铁作混 凝剂加入聚丙烯酰胺作助凝剂，在澄清池内进行混凝沉淀，再经过加酸、杀菌和 过滤，其作用是去除暂时硬度、游离二氧化碳、胶体硅等杂质，还可降低色度、 磷酸盐和c o d 等。 聚合硫酸铁石灰乳硫酸 液氧液氯 lli ll 原水一机械搅拌加速澄清池一推流式氯接触池一变空隙滤池一推流式氯接触池 循环水系统一过滤水池一j 图2 - 2 污水回用处理流程 9 5 的出水回用作循环水系统的补水，5 作输煤系统冲洗和绿化、冲厕等用水。 在循环水中加入天津化工研究院提供的t s 一9 5 0 8 型阻垢剂3 s m g l 或中天兰清水 1 7 同济人学工程硕士论文 【第二章城市污水回用概述】 处理公司提供的t r l 一4 0 0 b 型阻垢剂2 6 m g l 以及每周三次冲击加入有效含量为 9 的次氯酸钠，维持余氯0 1 0 2 m g l 。浓缩倍数可达4 倍，一般在2 5 3 0 倍 下操作。 城市污水处理采用传统活性污泥法加生物脱磷脱氮二级出水的工艺流程： 污水脱磷脱氮深度处理在经济发达国家已广泛采用。1 9 9 6 年日本有1 6 2 处污 水厂有深度处理设施，西欧各国远早于日本已相当普及。 最典型的生物脱磷流程”见图2 3 ： 原污水 排水 厌氧一好氧二沉池一 ( 释放磷) ( 吸收鳞、去除b o d )l fl l ，一j l 一一 图2 3 厌氧脱磷工艺流程( a o 法) 由图2 - 3 见，本工艺流程简单，既不投药也勿需内循环，因此，建设费用及 运行费用都较低。 最典型的同步脱氮脱磷流程：典型的生物脱磷脱氮工艺a - a 一0 工艺，亦称厌 氧一缺氧一好氧法( a n a e r o t i c a n o x i a o x i c ) 。如存在问题，主要是虽使用a 2 o 法， 但n 、p 去除效果不理想，没有达到回用水质标准。 实例2 、小区内的污水回用 在一个相对独立的工业区或居民区可以作成小区回用的模式，下面以居民小 区为例，见图2 4 。 同济大学工程硕士论文 【第二章城市污水回用概述】 攀 h 给水系统城市污水厂 j 排7 k 系统 市政排水系匀ij 障 工业废水 叫中水处理设施g雨水 放 一一一j 图2 4 居民小区中水回用系统 小区生活用水实行分质供水是项综合性节水技术。它是污水( 应去除冲厕 外的杂用水) 经过处理净化后达到规定的水质标准，在一定范围内使用。据统计， 在我国，厕所冲洗水占居民用水量2 5 3 0 ，人均2 0 4 0 l d 。此外，还有绿地 用水、清洁马路、空调、洗车、景观等，这些都可以用回用水，回用水量可达总 用水量的3 0