（环境工程专业论文）γ辐射消毒水处理工艺的实验研究.pdf

摘要 人口的增长和淡水供应量的下降是2 1 世纪面临的关键挑战之一，而污水的 再生利用是解决当前水资源短缺和水污染问题的最佳选择。随着社会经济的迅 速发展和人民生活水平的提高，人们越来越关注与我们的身体健康有着直接关 系的饮用水的质量。而消毒作为污水回用和饮用水处理的最关键环节对公共安 全起着至关重要的作用。 目前，常用的消毒方式主要有二氧化氯、臭氧和u v 等，但是二氧化氯和臭 氧等化学消毒技术容易受到如温度、p h 等环境条件的影响，而且在消毒过程中 会形成对人体健康有害的消毒副产物。u v 技术容易受到浊度的影响，而且消毒 后的微生物具有光复活和暗复活的特性，这些现象削弱了消毒效果，威胁消毒 出水的安全性。 丫辐射技术的主要特点是能够在高效杀灭微生物的同时有效改善污水的各 项水质指标。与传统消毒工艺相比，y 辐射消毒无须投加化学药剂，在用于消毒 的剂量范围内无消毒副产物的产生，是一种绿色环保的消毒工艺。 本课题研究了丫辐射消毒技术对城市污水的消毒效果，0 2 和浊度对城市污 水的y 辐射消毒效果的影响，y 辐射消毒对城市污水c o d 的影响，以及丫辐射 消毒后微生物的光复活和暗复活现象；考察了丫辐射消毒技术对地表水的消毒效 果以及0 2 对地表水的丫辐射消毒效果的影响；同时研究了丫辐射消毒技术对城 市污水、地表水和超纯水水样中急性生物毒性的影响以及两种能够有效彻底地 消除1 ，辐射消毒产生急性生物毒性的方法。通过实验研究得出如下结论： ( 1 ) 城市污水经过单独丫辐射消毒后的粪大肠菌群浓度达到城镇污水处 理厂污染物排放标准中一级a 标准需要的辐射剂量是2 k g y ，达到一级b 标准 需要的辐射剂量是1 5 m y 。 ( 2 ) 0 2 影响下，丫辐射消毒后的粪大肠菌群浓度达到城镇污水处理厂污 染物排放标准一级a 标准需要的辐射剂量是l k g y ，达到一级b 标准需要的辐 射剂量是0 5 k g y 。浊度影响下，丫辐射消毒后的粪大肠菌群浓度达到一级a 标 准需要的辐射剂量是2 k g y ，达到一级b 标准需要的辐射剂量是1 5 k g y 。可知， 经过0 2 曝气后，丫辐射的消毒效率提高了两倍以上，浊度影响下，丫辐射的消毒 效果没有发生显著变化。 ( 3 ) 在辐射剂量为5 m y 时，c o d 的最大减少效率可以达到3 9 4 。城市 污水经过y 辐射消毒后，被杀灭的总大肠菌群和粪大肠菌群不具有光复活和暗复 活的现象。 ( 4 ) 地表水经过单独y 辐射后细菌总数的浓度达到生活饮用水卫生标准 需要的辐射剂量是0 2 k g y ，总大肠菌群浓度达到该标准需要的辐射剂量是 0 5 k g y 。0 2 影响下，地表水经过丫辐射后的细菌总数浓度达到该标准需要的辐 射剂量是0 1 k g y ，总大肠菌群浓度达到该标准需要的辐射剂量是0 2 k g y 。可知， 经过0 2 曝气后，丫辐射的消毒效率得到了显著的提高。 ( 5 ) 随着辐射剂量的增大，城市污水、地表水和超纯水水样中的急性生物 毒性均呈现升高的趋势。投加m n 0 2 和延长静置时间两种方法都能够有效彻底地 消除丫辐射消毒产生的急性生物毒性。除电离辐射产物h z 0 2 外，丫辐射对城市 污水的消毒过程中并未产生增强水体中急性生物毒性的消毒副产物。 关键词：丫辐射；消毒；城市污水；地表水 n a b s t r a c t p o p u l a t i o ng r o w t ha n dd e c l i n eo ft h ef r e s h w a t e rs u p p l yi so n eo ft h em a i n c h a l l e n g e si nt h e2 1s tc e n t u r y ，s e w a g er e c y c l i n gi st h eb e s tc h o i c et os o l v et h ec u r r e n t w a t e r s h o r t a g e a n dw a t e rp o l l u t i o np r o b l e m s w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to f s o c i o e c o n o m i ca n di m p r o v e m e n to fl i v i n gs t a n d a r d s ，p e o p l ea r e i n c r e a s i n g l y c o n c e r n e da b o u tt h eq u a l i t yo fd r i n k i n gw a t e rw h i c hi sd i r e c t l yr e l a t e dt oo u rh e a l t h d i s i n f e c t i o na s t h em o s tc r i t i c a la s p e c t so fw a s t e w a t e rr e u s ea n dd r i n k i n gw a t e r t r e a t m e n tp l a y sav i t a lr o l ei np r o t e c to fp u b l i cs a f e t y a tp r e s e n t ，c o m m o n l yu s e dd i s i n f e c t i o nm e t h o d sm a i ni n c l u d ec h l o r i n ed i o x i d e ， o z o n ea n du v h o w e v e r c h e m i c a ld i s i n f e c t i o nm e t h o d ss u c ha sc h l o r i n ed i o x i d ea n d o z o n ea r es u s c e p t i b l et ot h ei m p a c to fe n v i r o n m e n t a lc o n d i t i o n ss u c ha st e m p e r a t u r e a n d p h ，a n d t h e s ec h e m i c a ld i s i n f e c t i o nm e t h o d sc a n f o r m h a r m f u l d i s i n f e c t i o nb y p r o d u c t sf o rh u m a nh e a l t he a s i l y u vt e c h n o l o g yi ss u s c e p t i b l et ot h e i m p a c to ft u r b i d i t y ，a n dm i c r o o r g a n i s m sa f t e ru v d i s i n f e c t i o nh a v ec h a r a c t e r i s t i co f p h o t o - r e a c t i v a t i o na n dd a r kr e p a i r ，t h e s ep h e n o m e n o nc a l lw e a k e nt h ed i s i n f e c t i o n e f f e c ta n dt h r e a t e nt h es e c u r i t yo ft h ee f f l u e n ta f t e rd i s i n f e c t i o n t h em a i nf e a t u r e so ft h e g a m m ar a d i a t i o nt e c h n o l o g y i si tc a nk i l l m i c r o o r g a n i s m se f f e c t i v e l yw h i l ei m p r o v et h ew a t e rq u a l i t yi n d i c a t o r so fs e w a g e c o m p a r e dw i t ht r a d i t i o n a ld i s i n f e c t i o np r o c e s s ，t h eg a m m ar a d i a t i o nd i s i n f e c t i o n t e c h n o l o g yw i t h o u ta d d i n gc h e m i c a l s ，f o r mn od i s i n f e c t i o nb y p r o d u c t sw i t h i nt h e d o s er a n g eu s e df o rd i s i n f e c t i o n , i sa g r e e ne n v i r o n m e n t a l l yd i s i n f e c t i o np r o c e s s d i s i n f e c t i o ne f f e c to f m u n i c i p a ls e w a g eb yg a m m ar a d i a t i o n ，t h ei n f l u e n c eo f0 2 a n dt u r b i d i t yo nt h ed i s i n f e c t i o ne f f i c i e n c yo fm u n i c i p a ls e w a g eb yg a m m ar a d i a t i o n , t h ei n f l u e n c eo f g a m m a r a d i a t i o no nc o do f m u n i c i p a ls e w a g e ，a n d p h o t o - r e a c t i v a t i o na n dd a r kr e p a i rp h e n o m e n o no fm i c r o o r g a n i s m sa f t e rg a m m a r a d i a t i o nd i s i n f e c t i o ni sr e s e a r c h e d d i s i n f e c t i o ne f f e c to fs u r f a c ew a t e rb yg a m m a r a d i a t i o n ，t h ei n f l u e n c eo f0 2o nt h ed i s i n f e c t i o ne f f i c i e n c yo fs u r f a c ew a t e rb y g a m m ar a d i a t i o ni si n v e s t i g a t e d i n f l u e n c eo fg a m m ar a d i a t i o nd i s i n f e c t i o no na c u t e t o x i c i t yo fm u n i c i p a ls e w a g e ，s u r f a c ew a t e ra n du l t r a - p u r ew a t e rs a m p l e s ，a n dt w o e l i m i n a t i o no fa c u t et o x i c i t yb yg a m m ad i s i n f e c t i o ne f f e c t i v e l ya n dc o m p l e t e l ya r e a l s or e s e a r c h e d i i i ( 1 ) t h ec o n c e n t r a t i o no ff e c a lc o l i f o r mi nm u n i c i p a ls e w a g ec a nr e a c ho n ea s t a n d a r do f d i s c h a r g es t a n d a r do fp o l l u t a n t sf o rm u n i c i p a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n t p l a n t a tr a d i a t i o nd o s eo f2 k g y ，r e a c ho n eb s t a n d a r da tr a d i a t i o nd o s eo f1 5 k g y ( 2 ) u n d e rt h ei n f l u e n c eo f0 2 ，t h ec o n c e n t r a t i o no ff e c a lc o l i f o r mi nm u n i c i p a l s e w a g ec a nr e a c ho n ea s t a n d a r do f d i s c h a r g es t a n d a r do fp o l l u t a n t sf o rm u n i c i p a l w a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t a tr a d i a t i o nd o s eo flk g y r e a c ho n ebs t a n d a r da t r a d i a t i o nd o s eo fo 5 k g y u n d e rt h ei n f l u e n c eo ft u r b i d i t y ，t h ec o n c e n t r a t i o no ff e c a l c o l i f o r mb a c t e r i ai nm u n i c i p a ls e w a g ec a nr e a c ho n eas t a n d a r da tr a d i a t i o nd o s eo f 2 k g y ，r e a c ho n eb s t a n d a r da tr a d i a t i o nd o s eo f1 5 k g y 眦ss h o w st h a ta f t e r0 2 a e r a t i o n ，t h ed i s i n f e c t i o ne f f i c i e n c yo fg a m m a r a d i a t i o ni n c r e a s e dm o r et h a nt w i c e ( 3 ) t h er e d u c i n ge f f i c i e n c yo fc o dc a nr e a c h3 9 4 a tt h er a d i a t i o nd o s eo f 5 k g y t h ek i l l e d t o t a lc o l i f o r ma n df e c a lc o l i f o r mi nm u n i c i p a ls e w a g ea f t e r d i s i n f e c t i o nb yg a m m ar a d i a t i o nd o s en o th a v et h ep h e n o m e n o no fp h o t o r e a c t i v a t i o n a n dd a r kr e p a i r ( 4 ) t h ec o n c e n t r a t i o no ft o t a ln u m b e ro fb a c t e r i ai ns u r f a c ew a t e rc a nr e a c h “s t a n d a r d sf o rd r i n k i n gw a t e rq u a l i t y ”a tr a d i a t i o nd o s eo fo 2 k g y ，t h ec o n c e n t r a t i o n o ft o t a lc o l i f o r mi ns u r f a c ew a t e rc a nr e a c ht h es t a n d a r da tr a d i a t i o nd o s eo f0 5 k g y u n d e rt h ei n f l u e n c eo f0 2 ，t h ec o n c e n t r a t i o no ft o t a ln u m b e ro fb a c t e r i ai ns u r f a c e w a t e rc a nr e a c ht h es t a n d a r da tr a d i a t i o nd o s eo fo 1k g y ，t h ec o n c e n t r a t i o no ft o t a l c o l i f o r mi ns u r f a c ew a t e rc a nr e a c ht h es t a n d a r da tr a d i a t i o nd o s eo f0 2 k g y t h i ss h o w st h a ta f t e r0 2a e r a t i o n ，t h ed i s i n f e c t i o ne f f i c i e n c yo fg a m m ar a d i a t i o n i n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y ( 5 ) w i t ht h ei n c r e a s eo fr a d i a t i o nd o s e ，t h ea c u t et o x i c i t yi nm u n i c i p a ls e w a g e ， s u r f a c ew a t e ra n du l t r a - p u r ew a t e rs a m p l e ss h o w i n gar i s i n gt r e n d m e t h o d so fa d d e d m n 0 2a n de x t e n dt h es t a n d i n gt i m ec a l lb o t he l i m i n a t et h ea c u t et o x i c i t yp r o d u c e db y g a m m a r a d i a t i o nd i s i n f e c t i o ne f f e c t i v e l ya n dt h o r o u g h l y a p a r tf r o mh 2 0 2g e n e r a t e d b yi o n i z i n gr a d i a t i o n , g a m m ar a d i a t i o nd o e sn o tg e n e r a t ed i s i n f e c t i o nb y p r o d u c t s i n c r e a s ea c u t et o x i c i t yi nt h ep r o c e s so fm u n i c i p a ls e w a g ea n ds u r f a c ew a t e r d i s i n f e c t i o n t h i ss h o w st h a tg a m m ar a d i a t i o nt e c h n o l o g yi sag r e e nd i s i n f e c t i o n t e c h n o l o g yw i t h o u ts e c o n d a r yp o l l u t i o n ，a n dh a su n s u r p a s s e da d v a n t a g e sc o m p a r e d t oc h e m i c a 】d i s i n f e c t i o nm e t h o d ss u c ha sc h l o r i n ea n do z o n e k e yw o r d s ：g a m m ar a d i a t i o n ；d i s i n f e c t i o n ；m u n i c i p a ls e w a g e ；s u r f a c ew a t e r i v 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 近年来，随着经济的发展和人们生活水平的提高，城市污水和地表水中的 有毒有害污染物质在不断的增多，同时，我国水质标准对水体中的各项微生物 指标的规定越来越严格。因此，为了更好的保证再生水和饮用水水质的安全， 在实际水处理的过程中，消毒技术作为水处理的关键步骤对公共安全起着至关 重要的作用。目前，氯化、臭氧和u v 等消毒工艺已经无法达到水质净化的相关 要求。y 辐射技术的主要特点是能够在高效杀灭微生物的同时有效改善污水的各 项水质指标【l - 3 】。此外，y 辐射消毒过程无须投加化学药剂，在用于消毒的剂量范 围内无消毒副产物的产生，是一种绿色环保的消毒工艺。因此，对y 辐射消毒水 处理工艺的研究是具有长远意义的【引。 针对丫辐射消毒水处理工艺的特点，对城市污水的7 辐射消毒效果以及0 2 和浊 度对此消毒效果的影响进行实验研究，考察了丫辐射消毒水处理对城市污水c o d 的影响以及丫辐射消毒后微生物是否具有光复活和暗复活现象；对地表水的丫辐射 消毒效果以及0 2 对此消毒效果的影响进行了实验研究；考察了y 辐射消毒对城市 污水、地表水和超纯水急性生物毒性的影响，并找出了两种彻底有效消除上述 水体中产生急性生物毒性的方法。 1 1 我国水资源的近况及危机表现 1 1 1 我国水资源的近况 水资源在社会和谐中起着非常重要的作用，在经济的发展中同样起着不可 替代的作用，是人类不可缺少的“生命源泉”。地球上的所有水资源中，几乎 全部的水资源是海洋水，陆地水资源所占比例相对较少，与人类关系最为密切 的淡水资源所占比例还不到1 ，主要包括地下水和地表水。我国拥有水资源总 量迄今为止还相当可观，位于世界排名的前列，但是人均占有量已经远远落后 于其他国家，甚至就目前情况而言尚未达到世界人均水平f 4 】。 我国水资源关于空间的整体分布方面存在着很大的局限性，这些水资源的 局限性有可能会成为制约我国经济发展的重要绊脚石。比如说在我国水资源的 武汉理工大学硕士学位论文 分布方面，就地理位置而言，南北方存在着相当大的差距，南方降水资源丰富， 再加上拥有的河流、湖泊比较多，因此我国南方的大部分地区水资源较为充裕， 在一定程度上会推进当地经济的和谐发展。但是北方地区的河流、湖泊等地表 水水源比较少，再加上北方地区气候干旱，降水较少，因此我国北方的大部分 地区水资源相对较为缺乏。此外，我国水资源的季节分布同样存在着分布不均 的问题，主要表现是夏季多，冬季少，大部分地区每年中四个月的连续降水量 可以占到全年的7 0 以上，连续干旱和连续丰水的现象非常常见【5 】。 1 1 2 我国水资源的危机表现 我国水资源的总量并不十分丰富，人均占有量更是匮乏。我国北方地区水 资源的开发利用已经超过环境资源的承受能力，据统计，目前我国的1 6 个省( 区、 市) 属于重度缺水地区，6 个省( 区、市) 属于中度缺水地区，包括：江苏、山西、 河南、山东、河北和宁夏。水资源的可持续利用已经开始成为我国走可持续发 展道路的重要障碍，目前水资源面临的严峻挑战主要包括以下几个方面： 第一个方面的表现是由我国的人口众多现象造成的，在农村，目前我国居 民的日生活用水量为l o o d m 3 ，城市中的人均用水量会比农村高，大约是农村生 活用水人均需求量的两倍。就我国的人口基数而言，目前全国的生活用水总量 已经超过了我国走可持续发展的道路的预期。以后的几十年中，据专家预测， 我国的人口一直处于增长的状态，估计届时我国的生活用水总量会超过我国水 资源供给总量的上限，将会对我国居民的正常生活带来很多问题。第二个方面 的表现是由经济的发展造成的，最近的几十年，我国经济发展的速度一直在突 飞猛进，在这种情况下，城市中的工业用水量会持续增加，在一定程度上会加 剧我国部分地区的缺水状况。同时，农村的灌溉用水也会持续增加，这样的经 济发展速度势必会加重我国水资源的危机问题。第三是粮食安全的问题，有关 统计表明，2 0 2 0 年，我国正处在人口的高峰时期，为了保证我国粮食的立足自 给，我国的粮食需求量预计约为7 亿吨。即使农业灌溉用水按照目前用水量计 算，届时单单我国每年的粮食灌溉用水总量就会超过4 0 0 0 亿立方米。第四是由 我国工、农业的变动造成的，随着我国经济的发展，我国工、农业生产在整个 经济发展领域占有的比例也在变动，主要表现为工业的上升和农业的下降，工 业用水的总量比农业高，因此，调整工、农业比例后，我国的水资源消耗量将 进一步提升。另外，产业结构调整后，我国工业的重心会逐渐自东向西、自南 2 武汉理工大学硕士学位论文 向北转移，我国水资源的地域分布是南多北少，工业重心发生这样的移动会使 我国长江以北地区缺水的形势更加严峻1 6 - 7 1 。 由以上危机表现可以得出，几十年后，我国的社会经济发展需要的水资源 量将增大，我国人民生活需要的水资源量将增大，我国人口的增长需要的水资 源量将增大，并且我国粮食的增产需要的水资源量将增大。届时我国可用的水 资源需求值会接近我国水资源总量的供给值，水资源面临着严重的危机。这样 的水资源情况要求着我们要在日常的生活中节约用水，要求我们提高水资源的 再生利用率，只有做到了这些才能有效缓解我国目前及即将面临的水危机现象。 1 2 城市污水再生利用概况 1 2 1 城市污水再生利用的意义 随着经济社会的迅速发展以及人们生活水平的提高，生态环境污染的程度 也在日益加剧，目前，我国的很多城市及地区都出现了严重的“水危机 现象。 水资源危机正在不同程度上影响着当地居民的正常生活以及经济的可持续发 展。在水资源极其缺乏的今天，城市污水的再生利用是减轻水体污染、解决当 前水资源匮乏现象以及保障社会经济可持续发展的重要途径。 y 目前，我国有超过半数的城市对水资源利用安排的相当不合理，出现了缺 水现象，而且现象严重的可以影响到人们的日常生活。近年来，我国有些年份 的缺水量可以达到约6 3 x 1 0 8 m 3 ，据专家推测，2 0 2 0 年，我国城市的年缺水量可 以高达约5 3 0x1 0 8 m 3 ，与此同时，我国城市污水的排放量在逐年增加，近年来， 我国有些年份的排放量可以达到约4 3 5 x 1 0 8 m 3 ，预计三十年后，我国的年排放 量可以高达约1 0 0 0 x 1 0 8 m 3 【舯】。目前这些污水得到利用的比例相对较低，还未能 有效解决我国缺乏水资源的问题，但是，如果按照我国“十一五发展规划中 的规定，不断提高再生水的利用比例，我国的缺水问题就会得到十分妥善的解 决【1 0 1 。 另外，除了能够有效解决我国缺乏水资源的问题外，城市污水再生利用的 重要意义还体现在经济发展和生态保护等方面。城市污水的再生利用可以降低 水体中有害的污染物质，有效改善人类生存和生活的环境，更好的保证人类的 身体健康；城市污水的再生利用可以有效改善生态环境，在一定程度上促进我 武汉理工大学硕士学位论文 国工业、农业、畜牧业、养殖业和旅游业的和谐发展；城市污水的再生利用可 以在一定程度上减少人们对供水水费的支出，实现水资源的循环利用，并且进 一步促进经济的发展。再生利用是一种绿色环保经济的手段，对我国各个方面 的发展做出了不可小觑的贡献【1 l - 1 3 】。 综上可知，城市污水已经在某种意义上成为了一种“新兴水源”，不仅可 以减轻水体中污染物质的种类和浓度、减少水资源供应的压力、更好的实现水 资源的可持续利用，而且可以保障人类的身体健康和生态环境的安全，促进当 地经济的发展，开辟了全新的经济发展领域。 1 2 2 城市污水再生利用的现状 随着城市污水再生利用的发展，我国很多地方都新建了污水再生利用需要 的设施，同时也对以前存在的污水处理设施进行了增设和改造1 1 4 1 。城市污水的 再生水现在已经可以开始为工业和农业的发展做贡献，比如，工业生产过程中 需要的冷却水可以用其替代，城市旅游业发展需要的景观用水可以用其替代， 农业发展需要的水资源可以用其替代以及城市发展需要的水同样可以用其替 代。再生水在人类的发展中起到的作用是不容替代的【1 5 - 1 6 1 。 从上个世纪5 0 年代开始，为了节约水资源，我国就开始采用城市污水对农 田进行灌溉。城市污水再生利用的最初模式是在一座大楼中实现的，1 9 8 2 年， 青岛作为国内第一个出台政策开始进行中水回用的城市，为再生水的应用做出 了很大的贡献。2 0 世纪8 0 年代，我国颁布了一系列促进城市污水再生利用的条 例，该条例中规定北京市凡具有一定规模的生活小区都要建设有相应的中水回 用设施。天津市在解决水资源危机时积极开发了再生水利用的工程，但是不具 有良好的经济性，当纪庄子污水再生利用处理厂建成后，才真正实现了经济的 绿色的发展，更加经济的缓解了天津市缺水的现象【l 。7 1 。1 9 9 0 年，我国的“八五” 计划中对污水资源化和污水净化技术的应用制定了相关的计划，并且在此期间 建立了大量用于污水再生利用的示范工程。例如，大庆乘风庄建立了城市污水 的二级处理厂，对城市污水进行深度处理后回用于石油开采的过程中；太原市 建立的污水处理厂，将深度处理后的污水作为冷却水供给当地的钢铁工业，大 量的节省了当地的工业用水量。大量的工程实例表明，城市污水的再生利用对 我国的经济发展、城市建设、生态保护、水资源的节约和居民的健康等方面起 4 武汉理工大学硕士学位论文 到了很好的促进作用，是适合我国国情的，并且未来在我国会得到更好的推广 1 1 8 1 o 众所周知，日本由于国土面积本身不大，再加上岛国上分布的居民密度太 高，该国的水资源总量更是相当有限，甚至有些地区的居民不能喝上正常的饮 用水，工业发展中也经常出现水资源不足引起的工厂停产现象，所以该国对城 市污水的再生利用研究非常重视，起步比较早，同时，发展速度也比较快。日 本在对污水进行回用时采用的是双管道技术。即一个管道供应人们日常生活需 要的饮用水，另一个管道供应城市污水的再生水，被称为中水道。日本对再生 水的利用方式也比较多，比如，工业生产过程中需要的冷却水可以用其替代， 城市旅游业发展需要的景观用水可以用其替代，农业发展需要的水资源可以用 其替代、城市发展需要的水资源同样可以用其替代，环境净化所需要的水资源 可以用其替代以及对失火建筑进行灭火时需要的水资源均可以用其替代i 1 9 j 。 1 9 9 1 年时日本有八百多座污水处理厂，并且污水的再生利用量正逐年大幅度的。 增大。1 9 9 5 年，福冈地区的再生水回用量为1x1 0 1 m 3 d 。近年来，川崎市新建 的城市污水处理厂将经过再生处理后的污水直接用于3 0 0 多个工业用水点，节 水量高达3x1 0 4 m 3 d 。 以色列大部分国土分布在半干旱和干旱地带，国土的大部分地区被沙漠覆 盖，属于极度缺水国家之一。该国的再生水主要用在工业和农业中，有一部分 甚至作为饮用水供给当地的居民饮用1 2 0 1 。1 9 8 7 年，以色列的再生利用工程数目一 已经超过2 0 0 个，全国再生水的回用率超过7 0 。规模最大的城市污水处理厂 日处理量为2 0 x 1 0 4 m 3 ，规模最大的城市污水处理厂日处理量也可以达到最大规 模日处理量的十分之一。以色列拥有1 0 0 多座水库，而且这些水库可以和当地 的其它水源进行联合使用，能够更好的保证当地的工业和居民生活用水的需求。 美国再生水应用的范围十分广泛，应用的范围主要包括地下水回灌、工业、 环境保护、娱乐和农业1 2 。目前，美国的再生水量可以达到2 6 0 x 1 0 4 m 3 d ，其中 的3 0 用于工业生产，6 2 用于农业灌溉。1 9 5 0 年，美国开始了对城市污水的 再生利用，当时的研究者对城市污水的二级处理进行了初步的实验研究，并将 该研究成果于1 9 6 5 年应用在加利福尼亚污水再生利用处理场中，该处理厂的日 处理能力为2 8 4 0 0m 3 。1 9 7 2 年美国建成了第一家深度城市污水处理厂，该厂通 过2 3 口回灌井将再生水回灌至地下水层中。佛罗里达卅f 的污水处理厂将经过处 理的再生水应用于消防、办公以及冷却空调、绿化等方面。对加州附近的海水 武汉理工大学硕士学位论文 进行二级处理后，再经过反渗透、活性炭过滤、氨解析、化学深度净化等方法 进行处理，经过处理后的再生水可以直接用于地下水的回灌2 2 1 。 1 2 3 城市污水再生利用存在的问题及对策 我国城市污水再生利用过程中存在的缺陷主要有： ( 1 ) 缺乏统一规划 我国虽然对城市的供水和排水系统进行了合理的规划，但是对城市水资源 再生利用方面的规划还不够完善，缺乏整体的再生水供给系统，这样会严重影 响再生水的利用效率【2 3 1 。 ( 2 ) 缺乏污水处理设施 我国的污水处理设施相对落后，这些设施严重影响了我国再生水的利用效 率。对城市污水进行合理的收集是污水再生利用的关键步骤，管网设施不健全 将严重影响污水收集的质量，不利于对城市污水进行再生利用2 4 1 。 ( 3 ) 技术比较落后 落后的技术和工艺从根本上制约了我国城市污水再生利用的效率，在实际 水处理的过程中，往往会因为技术水平达不到而使再生水水质达不到相关标准 的规定，这些落后的技术严重制约了污水再生利用的发展。 ( 4 ) 政策法规的不完善 健全的法规政策是城市污水再生利用事业的关键，而我国关于城市污水再 生利用的政策法规仍然存在着需要完善的地方【2 2 】。比如：城市污水的再生利用 工程必须和其它工程同时建设、同时施工和同时验收；颁布明确的规章制度要 求能够使用再生水的时候必须使用再生水；在对整个城市编制城市规划的同时 编制出污水再生利用的相关规划；制定必要的奖励措施，鼓励各个城市积极发 展城市污水再生利用事业等。 城市污水再生利用过程中缺陷的解决方法主要有： ( 1 ) 系统规划污水的再生利用 对城市中污水的再生利用进行系统的规划，在规划中明确污水再生利用在 城市发展中的重要位置和作用。规划内容涉及到再生水的输送方式、再生水的 用水范围、再生水的处理流程等，既要满足再生水事业发展的需要，又要经济 合理，避免“过犹不及 的现象出现。 ( 2 ) 加强地方政府和人民群众的认识 6 武汉理工大学硕士学位论文 政府人员首先要多了解和学习相关方面的知识，增强自身对水资源情况的 认识；同时做好相应的宣传工作，提高人民群众的相关意识。 ( 3 ) 不断进行技术更新 城市污水再生利用技术要着重向工程化和产业化的方向发展，对技术的不 断更新是更好发展再生水事业的核心。需要及时更新的技术涉及到水质处理技 术和出水安全技术等方面。 ( 4 ) 制定完善的政策法规 我国城市自来水的价格一直较低，而再生水的价格较高，这就直接导致了 工厂依旧采用自来水作为工业用水，而忽视了再生水的利用。这就要求新政策 及时出现推动再生水事业的发展，同时增加自来水和再生水的价格差，使水资 源的应用趋于合理化【冽。 3 饮用水的供给概况 1 3 1 饮用水供给的重要性 俗语有云“水乃生命之源”，饮用水能够帮助人们将每日摄取的食物转化 为人体所必须的营养物质，人体内如果没有水分的存在，就会失去生存的能力。 人体健康不可或缺的物质中，水的地位最为重要，离开了水的存在，超过三天 人类就会失去最基本的生存能力。此外，饮用水是人体各个系统产生动力的源 泉，人体的呼吸系统、排便系统、排尿系统、排汗系统都要通过体液的循环才 能实现，体液的基本组成成分是水，因此，水是人类身体的重要组成部分，保 证人们饮用水的质量是保证人类正常生活和生产的关键【2 引。 水是人类的天然饮料，在人类的生存和进步的过程中，每一处都离不开水； 人类日常的衣食住行中的每一个细节，都很好的证明了水资源的重要性。可见， 饮用水如同空气和阳光一样，是人类生存的保障，保质保量的供给人们饮用水 是人类生活和社会发展的基础【2 6 1 。 武汉理工大学硕上学位论文 1 3 2 饮用水供给的现状 目前，我国有近8 0 的人口饮用的是河水、江水以及井水，据有关部门检 测，这些水体中含有的致病微生物的含量比卫生标准中的规定超出6 0 1 2 7 】。近 年来，随着水污染程度的加剧，人们的饮用水水质呈现明显的下降趋势，一项 全球范围内的调查表明，自来水中被检测出来的污染物质高达两干多种。有关 资料表明，在我国的一些主要城市中，并非全部的居民饮用水都能达到饮用水 的卫生标准，而且农村和小城镇的饮用水达标概率会更低。 地表水水源近年来经常出现干涸和断流的现象，例如，1 9 5 0 年以来，长江 流域近2 0 条支流的流量减小了3 8 6 左右，世界自然基金会将其列入了世界十 大即将面临干涸的河流之一；1 9 7 4 年，黄河发生了一次断流现象；华北地区的 地下水被过度开采，造成了严重海水入侵现象；1 9 9 9 年，黄河的断流现象持续 时间长达七个月之久：海河水3 1 2 条支流出现了断流现象；全国有4 1 2 个城市 出现了供水不足的情况，其中的一百多个城市甚至出现了严重缺水的现象。这 些现象同样严重影响了所在地区城市的正常发展，加重了我国水资源危机的程 度1 2 8 1 。 近年来，随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，城市中污染物质的 种类和浓度在逐渐增加，洗涤剂、化肥、重金属和农药等物质都会在很大程度 上造成对水体的污染【2 9 1 。人们经常将煮沸后的自来水作为饮用水水源，虽然能 够杀灭自来水中的致病微生物，但是对人体有害的污染物质仍然残留其中，并 且煮沸的过程还会进一步增加水体中有害污染物的浓度，同时，经过煮沸的开 水中含有的有益于人体健康的溶解氧的量下降，三氯甲烷和亚硝酸盐等有害污 染物质的浓度上升。因此，开水的安全饮用系数是较低的，采用煮沸方法对自 来水进行消毒的方法是不科学的【3 0 】。 1 3 3 饮用水供给存在的问题及对策 ( 1 ) 缺乏净水工艺与处理水质的结合考虑 我国的自来水厂在对地表水和地下水的处理过程中，选取处理工艺时缺乏 对进水水质的综合考虑，缺乏对进水水质的分类，没有做到针对不同的进水水 质及时对其处理工艺进行调整1 3 。这样会造成自来水厂出水水质效果的不理想， 8 武汉理工大学硕士学位论文 很难达到相关的卫生标准，同时在很大程度上浪费了能源，增加了自来水厂的 运行成本，降低了自来水处理的经济性。 ( 2 ) 常规处理工艺的出水效果较差 我国的常规饮用水处理工艺的发展水平处于国际领先地位，能够在很大程度 上改善出水水质。但是，常规的饮用水处理工艺已经无法满足人们越来越高的要 求，尤其对氨氮、总氮、难以生物降解的有机物和致病微生物等指标的处理效 果较差，同时，近年来的水质标准在不断趋于严格化。因此，常规的饮用水处 理工艺已经无法达到我国饮用水卫生标准中的规定。 ( 3 ) 消毒工艺的不合理使用 把我国自来水的水质和饮用水的卫生标准相对比发现，我国的自来水水质 尚且不是非常可观。多数自来水厂是将地表水或者地下水经过简单的工艺处理 后作为自来水供给用水居副3 2 1 。氯化消毒能够有效杀灭水体中的致病微生物， 消毒具有持续性，而且需要的费用较低，但是加氯消毒能够在水体中产生卤代 烃化合物，这些物质具有极强的致癌性质，是威胁人们健康的重要隐患。 ( 4 ) 缺乏系统的水质监测 我国的水质监测设备相对发达国家比较落后，监测站检测人员的专业水平 相对较低，监测人员只能进行各项常规水质指标的检测，对整个自来水厂系统 维护的技术还比较缺乏。我国近年来建立了对水质的自动检测系统，能够对水 厂的进水水质和出水水质进行及时的在线检测，便于工作人员对水质指标的及、 时掌握。但是，该自动检测系统至今还不能够对厂内水质进行系统、连续的监 测，容易造成监测过程中水质数据的缺失，为工作人员全面掌握自来水水质带 来许多不便。 ( 5 ) 缺乏对管网水水质的管理 目前我国管网水水质的恶化现象比较严重，输送自来水的管道容易发生爆 管以及泄露的事件，管网中的自来水会容易受到来自自然界的二次污染。有些 污染会发生在管网水的输送过程中，管网水中的微生物会迅速繁殖，管网水中 的化学物质较易同管道壁发生各种化学反应，这种现象会严重影响水质，同时 对人们的身体健康产生严重的影响【3 3 】。 ( 6 ) 相关法律制度不够完善 保障我国饮用水水质安全的法律制度不够完善的主要表现包括：法律制度 中关于饮用水的水源防治和保护方面的内容比较缺乏；法律制度中关于出现紧 急情况时应急处理措施方面的内容比较缺乏；法律制度中关于资金市场化制度 9 武汉理工大学硕士学位论文 方面的内容比较缺乏；法律制度中关于监管职权方面的规定比较缺乏。另外， 保障饮用水水质安全的法律制度在实施时，没有充分调动公众的积极参与意识， 在一定程度上降低了这些制度的实施效果【2 8 1 。 饮用水供给存在问题的对策主要包括以下几个方面： ( 1 ) 对净水工艺与处理水质进行结合管理 德国一家自来水厂在该厂上游的两个点分别设立了两个水质监测站，对水 质的各项指标进行2 4 小时的水质监测，一旦水质指标超过监测站中的预先设定 值，监测站会自动发出警报给站内工作人员，工作人员会根据当时的水质及时 对处理工艺进行调型3 4 】。相较于其它国家，我国自来水的深度处理技术已经发 展的相当成熟，为了进一步提高饮用水处理的经济性和效果，我国可以借鉴下 德国的做法。 ( 2 ) 加强深度处理技术在饮用水处理中的应用 膜分离工艺和臭氧活性炭工艺等深度处理技术能够有效改善水体中的色 度、浊度、有机污染物和致病微生物等水质指