（环境科学专业论文）城市中水回用方案比较.pdf

5 通过以上研究，认为根据建筑中水设计规范的要求设计出的 中水处理工艺方案，可以把从该校区教工住宅区收集来的生活排水中的 c o d 从4 5 0 m g l 降至5 0 m g l ，去除率达到8 9 ；b o d 从2 4 0 m g l 降至 l o m g l ，去除率达到9 5 8 ：s s 从1 5 0 m g l 降至l o m g l ，去除率达到 9 3 3 ；n - n h 。从6 0 m g l 降至2 0 m g l ，去除率为6 7 。 关键词中水回用；水量平衡；工艺设计 a b s t r a c t c h i n ai sf a c i n gas e r i o u sp r o b l e mo fg e t t i n gs h o r to f w a t e r , e s p e c i a l l yc l e a n w a t e rf o ru r b a na r e au s i n gp u r p o s e t h ep o l l u t i o no fw a t e rs y s t e mh a sa s e r i e so fc o n s e q u e n c e ss u c ha se n v i r o n m e n t a lp r o b l e m s ，e c o l o g i c a lp r o b l e m s a n ds o c i a lp r o b l e m s t h u s ，s o l v i n gt h ew a t e rp r o b l e m si s t u r n i n gi n t o a c r u c i a l l yi m p o r t a n tt a s kf o ro u rn a t i o n w a t e rr e u s ei sc o n s i d e r e dt ob et h e m o s te c o n o m i ca n de f f e c t i v ew a yo f o v e r c o m i n gt h i s 1 t h i sr e s e a r c hm a d ea n a l y s i so nw a t e rs h o r t a g ea n ds u p p l yi nu r b a na r e a ， s h o w i n gt h a ti tr e l a t e st ow a t e rs u p p l ys y s t e mo fo u rc o u n 仃y ag r e a td e a lo f r e s i d e n t i a ls e w a g ew i t h o u tb e i n gd e a l tw i t hh a sa l s op l a y e da ni m p o r t a n tr o l e w a t e rr e u s ec a nr e d u c et h ep r e s s u r eo f m u n i c i p a lw a t e rs u p p l y , h a v i n gg r e a t e n v i r o n m e n t a l ，e c o n o m i c a la n ds o c i a lb e n e f i t s 2 w a t e rr e u s ea th o m ea n da b r o a dw a sc o m p a r e d ，a s s o c i a t i n gw i t hu r b a n w a t e rs u p p l y , s e w a g ep i p en e ta n dt r a f f i c ，e c o n o m i ci no u rc o u n t r ya tp r e s e n t ， a n dt h e nt h et r e a t m e n tf o rm u n i c i p a lr e c l a i m e dw a t e ra d a p t e dw e l lt oo u r c o n n t r ys t a t ew a sp u tf o r w a r d ：c o m b i n ed i s t r i c tw i t hd i s p e r s i v ew a t e rs u p p l y , a n de m p h a s i z ee x p a n d i n gs y s t e mo f r e s i d e n t i a ld i s t r i c tr e c l a i m e dw a t e rr e u s e b e s i d e s ，t h ek e yp r o b l e m sa f f e c t i n gi n v e s t m e n tb e n e f i t sa n do p e r a t i o n a l f e a s i b i l i t yo nr e s i d e n t i a ld i s t r i c tw a t e rr e u s e w a t e rb a l a n c ew a ss t u d i e d s h o w i n gt h a tt h em o s te c o n o m i c a la n de n f o r c e a b l ec a s ei st ok e e pw a t e r b a l a n c ee v e r y d a yo nl e a s ts c a l e 3 t h ec o m p a r e ds t u d yo nw a t e rr e u s ea n dt h ec r a f tp r o j e c t ：r e g a r d l e s so f p h y s i c a lm e t h o d ，c h e m i c a lm e t h o do rb i o l o g i c a lm e t h o d ，b yw h i c hs i n g l e m e t h o dc a n ts a t i s f yw i t ht h er e q u e s tf o rr e u s e dw a t e rq u a l i t y t h ep r o c e s s d e p e n d so nt h eq u a l i t yo fr a ww a t e ra n dr e u s e dw a t e r c r a f to fa o ，s b r ， m b r ，c a s s + f i l mf i l t e r e dw e r ec o m p a r e d ，s h o w i n gt h a te a c hc r a f tc o n t a i n s i t so w na d v a n t a g e sa sw e l la ss h o r t a g e s s u i t a b l ec r a f ti sc h o s e na c c o r d i n gt o t h er a ww a t e rq u a n t i t ya n dq u a l i t y 4 t h ep a p e rc a r r i e do nt h ec r a f tp r o j e c ta s s u r a n c ea n dt h ed e s i g n c a l c u l a t i o no fm a i ne q u i p m e n t so nt h ec o n d i t i o no fd e s i g no fw a t e rr e u s eo f s o l n ec a m p u s ，b e s i d e st e c h n i c a lp r o c e s sd i a g r a mw a sg i v e no u t 5 f r o mt h er e s e a r c ha b o v e ，ap r o j e c ta b o u tw a t e rr e u s eb a s e do nd e s i g n s p e c i f i c a t i o nf o rr e c l a i m e dw a t e rw a sd e s i g n e d i tc a nd e c l i n ec o do f d o m e s t i cw a s t e w a t e rc o l l e c t e df r o mt h es c h o o la r e af r o m4 5 0 m g lt o5 0 m e 2 l ， w h i c hr e m o v a lr a t er e a c h e s8 9 ；b o dd e c l i n e sf r o m2 4 0m g lt o10m g l ， a n di t sr e m o v a lr a t er e a c h e s9 5 8 ；s sd e c l i n e sf r o m1 5 0m g lt o1 0m g m ， a n di t sr e m o v a lr a t er e a c h e s9 3 3 ；n h 3 一nd e c l i n e sf r o m6 0m g lt o2 0 m g l ，a n di t sr e m o v a lr a t er e a c h e s6 7 k e y w o r d s ：w a t e rr e u s e ；w a t e rb a l a n c e ；t e c h n o l o g yd e s i g n 引言 引言 水是生命的源泉，是任何物质都不可替代的，是维系人类生命活动和一切社会 活动的不可缺少的重要资源，是人类社会可持续前进和发展的不可缺少的因素。地 球上水的总储量约为13 6 亿立方公里，但其中97 为苦涩的海洋咸水，可供 人类开发利用和饮用的淡水只占了3 左右。然而在这3 左右的淡水中，约有2 66 是人类难以开发利用的两极雪山冰川和永冻地带的冰雪，人类真正能够利用 的淡水资源是江河湖泊和地下水中的一部分，约占地球总水量的0 34 “3 。 全球淡水资源不仅短缺而且地区分布极不平衡。按地区分布，巴西、俄罗斯、加拿 大、中国、美国、印度尼西亚、印度、哥伦比亚和刚果等g 个国家的淡水资源占了 世界淡水资源的6 0 。约占世界人口总数4 0 的8 0 个国家和地区都严重缺水。1 。 2 0 世纪，全球人口增加了两倍，加之工业的迅速发展，人类对水资源的需求以 惊人的速度扩大，全球用水量增加了5 倍。据2 0 0 5 年联合国的一份报告称，目前地 球上仅有2 亿立方米的淡水可供人类和生态环境利用，而专家们估计，人类实际上 已经利用了地球现有淡水资源的3 0 到4 0 。3 。水资源短缺已成为当今人类面临的 最严峻的挑战之一。另一方面，日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。全 世界每天约有2 0 0 吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪，每升废水会污染8 升淡水：所有 流经亚洲城市的河流均被污染；美国4 0 的水资源流域被加工食品废料、金属、肥 料和杀虫剂污染。1 。水资源危机带来的生态系统恶化和生物多样性破坏，严重威胁着 人类生存。据统计，全世界人口的五分之一，即1 2 亿人用水短缺；有3 0 亿人缺乏 用水卫生设施，每年有4 0 0 万到5 0 0 万人死于和水有关的疾病，其中每1 5 秒钟就有 1 名儿童死亡“1 。在2 0 世纪，世界上一半的湿地永远消失，而地下水资源因受到污 染或者被过度开采而枯竭殆尽。水资源危机正威胁着世界上的每一个国家和地区。 因此，合理开发水资源、增强节水意识和节水措施、提高水的使用效率成为世界性 的热点话题。 我国是一个水资源非常匮乏的国家，尤其城市缺水严重，因为缺水人们不惜代 价远距离引水，大量的超采地下水，并由此导致了很多环境问题：象河道断流、湿 地萎缩、草地退化、地下水超采及水土流失等一系列生态和环境问题。例如，全国 湖泊面积比2 0 世纪5 0 年代减少了1 5 ，全国可利用草原中有9 0 出现不同程度的退 化、沙化，地下水超采区面积已扩展到1 9 万平方公里“1 ：导致了象城市供水不能按 需供应，只能分片供应，甚至一大早起来排队买水吃；水厂超负荷运转而水质不保： 城市中水回用方案比较 别人开井，自家井里抽不上水而引发的邻里纠纷等一系列社会问题；导致了如企业 不能正常生产、产品质量因水质不保而不保、生产成本增加等经济损失问题。缺水 形势严峻，但节水意识和节水措施却极差，一方面缺水，而另一方面是高水低用， 清洁水大量浪费。水是可以自然再生的，但能力有限，大量的污水排入环境，严重 破坏了水的自然再生能力，导致地表水、地下水都严重污染。水体恶化使本已严峻 的城市自来水的供需矛盾日益突出。缺水是牵制我国城市经济发展、影响人民生活 水平提高的首要问题。“水”的问题是牵动着千家万户的问题，是关系到社会、环 境、经济等方方面面的问题，是我国目前无法回避、急需解决的头等大事。 解决缺水的问题，还得着眼于水，寻找新的水源。“中水”被称为第二水源， 为我们提供了一条解决问题的途径。把污水作为种水资源进行开发利用，称为污 水资源化，污水经处理后水质低于城市给水( 上水) 中饮用水水质标准，但又高于 排水管道内污水( 下水) ，故称“中水”，“3 。中水回用是指把生活、生产过程中使用 过的污染比较轻的废水收集起来经过物理、物理化学及生物处理或把城市污水处理 厂处理后的水用上述方法进一步处理达到对水质要求比较低的生活杂用水( 如冲厕、 洗车、消防) 、环境用水( 如浇洒道路、绿化、景观河湖) 和生产工艺用水( 如冷 却水、采暖补水) 、农业用水的要求，重新送入建筑及其周围或生产工艺等，是一 种水的重复使用。 污水资源化，中水回用，是一个世界性的话题。在我国，水资源严重匮乏、城 市清洁水供需矛盾突出但又浪费现象严重、城市供水高水低用现象普遍、城市水处 理能力差及水环境污染严重，水的问题已严重制约国民经济发展和人民身体健康， 因此，研究中水回用技术及其推广应用有着非常现实的意义，不仅是必要的，也是 非常重要的。 文献综述 第一章文献综述 1 1 立项背景 1 1 1 我国水资源状况及城市供水情况 我国是一个水资源极其匮乏的国家，淡水资源总量为2 8 0 0 0 亿立方米”1 。淡水 资源人均拥有量2 0 0 4 年为1 8 5 0 立方米，是美国的1 5 ，世界人均水平的1 4 ，在 世界上名列1 2 1 位，是全球人均水资源最贫乏的1 3 个国家之一。扣除难以利用的洪 水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后，我国现实可利用的淡水资源量则更少， 仅为l 1 0 0 0 亿立方米左右”1 ，人均可利用水资源量约为9 0 0 立方米，并且在时空分布 上极不均衡：南方水多，北方水少，汛期洪涝，枯水期干旱。近2 0 年来，受气候和 人类活动的影响，我国北方地区水资源呈减少趋势。近2 0 多年来，北方黄淮海辽地 区年径流量减小幅度超过了1 0 ”1 ，其中海河流域年径流量减少的更多，干旱导致 缺水形式更为严峻。 全国6 6 8 座城市中4 0 0 多座城市缺水，严重缺水的达1 3 0 多个。约9 0 的大城市 都缺水，人均拥有量在3 0 0 5 0 0 立方米之间，远远低于国际公认的人均1 0 0 0 立方米 的下限”1 。全国城市缺水总量7 0 亿立方米。如不超采地下水，则缺水总量约在 1 0 5 亿立方米。日缺水量超过1 9 0 0 万立方米，全国正常年份缺水量近4 0 0 亿立方米。 因为缺水，许多城市供水只能实行分片分时段供水，许多居民只能用“夜来水”，如 太原6 0 的地区不得不采取间断供水和低压供水“，其中有1 2 1 3 的地区白天基本 无水，近5 0 的企业受到供水不足的困扰。水资源的短缺导致地下水过度开采，地下 水位逐年下降，很多地区形成了地下水降落漏斗区域，光上海、江苏、浙江、江西、 河南、湖北6 省( 市) 漏斗总面积就达1 4 7 9 6 0 2 平方公里“。缺水使很多地方不得 不远距离调水，象太原的引黄入晋，北京的南水北调，这导致了江河断流、地下水 补水不足，井水干枯等环境和生态问题，脆弱性是水资源系统的固有特征，人类活 动的加强深刻地改变了水循环的各个环节，影响了水资源系统的固有特征，在相当 程度上，人类活动的负反馈作用，加强了水资源的脆弱性“。缺水已严重影响 了水环境的正常循环。水是维系经济和生态系统的第一制约因素，全国每年因城市 缺水影响工业产值达2 0 0 0 亿至3 0 0 0 亿元嘲例。社会经济用水安全保障已经成为 制约我国社会经济发展的重要因素。一些国际组织甚至将中国的水资源供应能力和 粮食安全自给能力联系起来，认为中国的水资源短缺将超越洪涝灾害而成为中国政 府最大和最难解决的问题，甚至会引发全球水市场的变动和其他国际问题! “4 1 这不 城市中水回用方案比较 是危言耸听，缺水已从老百姓每天的“唠叨”聒噪到1 6 大会议上了，用水量还在不 断增加，去年全国年总用水量达5 5 4 5 亿立方米，比前年增加4 2 ，其中，生活用水 增长5 6 “。而另一方面清洁水浪费现象严重，我国目前的城市供水体制普遍为生 活、生产、消防统系统。各种用水不管要求水质高低，都用一套管路系统，按生 活饮用水水质标准供应，其实，除了生产用水因生产工艺不同而要求水质差别较 大外，生活用水中因其用途不同对水质的要求也不尽相同，只有洗衣、洗碗、洗菜、 洗浴、饮用煮饭等直接和人体接触的用水应满足生活饮用水水质标准，而其它如 冲厕、扫除、空调冷却水、洗汽车、消防等以及浇洒道路、绿化、水景等生活杂用 水完全用不着这么高的水质标准，这就是所谓的“高水低用”。目前我国的城市供 水状况就是一面是水资源紧缺、供水不足：一面是高水低用，浪费严重。有关专家 称，坐便器冲洗用水约占居民生活用水的四成左右，如果上海尽快推广使用小型水 量的冲水马桶，把人均日取水量高于维也纳的6 2 降下来，按目前1 3 4 0 万市民计算， 一年可节省相当于2 2 0 公里长的黄浦江的水量“”! 而真正的节流是便器冲洗全用中 水。据统计，每人平均一年上厕所2 5 0 0 次，平均每天6 至8 次。按照目前的冲水马 桶，每人冲便一次将使6 至1 3 升清洁水变成粪水1 ，全国城市人口5 6 亿“，如果 将冲厕水改为中水，单此一项我们将节约多少对我们如此宝贵的淡水资源? 1 1 1 2 我国水污染状况及其原因 随着人口的增加，城市化程度的提高，人民生活水平的改善，用水量增加，排 污量也大幅度增加，目前我国污废水排放量已达6 0 0 亿吨以上，预计到2 0 1 0 年我国 城市污水量将达到7 2 0 1 0 8m 3 年“”“。相比之下，我国污水处理率却增长缓慢： 在现有的6 6 8 个城市中，仅有1 2 3 个城市有3 0 7 座不同处理等级的城市污水处理厂， 其中城市污水二级处理率为1 0 左右“。也就是说，近9 0 的城市污水未经处 理就直接排入水体，这大大超过了水环境的承载能力，造成水体严重污染。2 0 0 6 年， 两会期间，来自黑龙江的全国人大代表徐秀玉说，“实际上，目前我国的水资源不仅 是资源性短缺，更是污染性短缺”! 据全国政协委员、华东师范大学教授陆健健等 有关专家介绍，长江流域年污水排放总量多达2 5 0 多亿吨，其中8 0 以上的污水未 经有效处理就直接排入长江。目前长江干流6 0 的水体都已受到不同程度的污 染；黄河：干流近4 0 河段的水质为劣五类，基本丧失水体功能。黄河上游的绝大 部分支流都受到不同程度的污染，而中下游几乎所有支流水质常年处于劣五类状态； 涉及全国1 6 人口的中国第三大河流淮河，其污染更为严重! ”“”7 8 7 的河段 不符合饮用水标准，7 9 7 的河段不符合渔业用水标准，3 2 的河段不符合灌溉用 4 文献综述 水标准；水质受到污染，已经严重影响了人们的生活质量和身体健康：在浙江，全 省2 1 6 的水系已经失去饮用水功能；在海南，“”“这个年降雨量2 0 0 0 毫米以上 的海岛，却有1 5 8 4 5 万农民饮水不安全，占农村总人口近三分之一，一些地区普遍 出现高氟水、高砷水和苦咸水：在贵州，伤寒、副伤寒等发病率居全国前列，其中 七成原因是饮用水受污染引起的“这是一组触目惊心的数据，2 0 0 5 年，全国 人大常委会水污染防治法执法检查组检查发现，全国7 大水系和内陆河流1 1 0 多个 重点河段检测，符合地面水环境质量标准工、类的占3 2 ，i i i 类点2 9 ，属 于、v 类的占3 9 ，水体己经失去使用功能，成为有害的脏水，连农业灌溉都不 行。 总之，目前我国8 0 的水域、4 5 的地下水受到污染，9 0 以上的城市水源严 重污染“。其污染指标主要为c o d 、b o d 、挥发酚和氨氮等。在未经处理就排放的污 水中，生活污水占有了越来越重的比例。环保总局副局长潘岳介绍，城市生活污水 排放量以年均5 的速度递增，1 9 9 9 年生活污水排放量及其c o d 排放量首次超过了工 业废水”，占到全国污水排放总量的5 2 9 ；国家环保总局提供的2 0 0 4 年中国环 境统计年报数字显示，黄河流域废水排放量为3 9 5 亿吨，其中工业废水约占总量 4 0 ，生活污水约占总量6 0 1 。生活污水中含大量n 、p 营养性物质，是造成近 年大多水域“赤潮”现象的“罪魁祸首”。例如滇池的藻类含量达到3 0 0 0 1 0 4 个l “， 水体的严重污染，使其周边生态、植被严重破坏、经济发展和人们生活质量提高受 到严重制约，国家投入了大量的人力物力来治污，其收效还是“甚微”。“”“滇池” 现象，不是一个个别现象，我国所有城市内及其附近的湖泊均严重富营养化，这要 “归功”于全国1 3 多亿“人口，尤其是近6 亿城市人口每天、每时每刻、“连绵” 不断的吃喝拉撒产生的生活污水1 1 1 3 立项背景与课题的提出 随着现代化工业的迅猛发展，城市规模的不断扩大，城市用水量和废水量不断 增加，造成城市水源水量日益不足，水质日趋污劣，使本已严重的水资源供需失衡 的矛盾显得更加尖锐。开发新的水源，提高水污染治理率，修复对水环境的破坏是 摆在我们面前，急需解决的问题。 解决缺水问题的途径：一是寻找新的水源，在地下水开采已经超量，无水可采； 远距离调水，投入高，水量不稳定，还有断流的可能下，中水作为国际公认的“第 二水源”无疑成为我们关注的焦点。二是把水重复使用，提高水的利用效率，中水 回用就是把污水资源化，是既满足用水水质要求，又提高水的利用效率。故中水回 城市中水回用方案比较 用是缓解缺水问题的有效途径。 解决水污染问题的途径：一是直接治污，已经被试过了，象治理滇池，污染后 再“治污”，太难了，当然，这项工作还得做，二是减少污水排放量，提高污水处理 率，改善水环境污染状况。可以修建城市大型污水处理厂，但投资高，占地面积大， 投建周期长，要求运行管理人员技术水平高，要求城市污水管网完善程度高，非我 国目前经济势力能达到，也不易取得立竿见影的效果。我国十一五计划，水处理率 要达到4 0 ! 就是到期实现了这个目标，尚有6 0 的城市污水得不到处理，尤其是 目前对水体污染“贡献”率较高的城市居民产生的生活污水得不到处理，因为工业 污废水的排放量大而集中，治理工作相对好抓，而居民生活污水量小而分散，要收 集起来集中处理，需要有配套的市政排水管网体系，实施起来非一朝一夕的事。并 且虽然处理率提高了，但污废水的总量也大了，排入水体的污染物能少多少尚未可 知，这对我国已经相当脆弱的水环境来说，远水解不了近渴。而小区中水系统为就 地收集、就地处理、就地回用，这是在小范围内实现水的再生复用，系统小，投资 少，容易实现。 制水难，治污难，对于从事给排水专业的人来说，是再清楚不过了。因此，在 选择课题时，我选择了“中水”，希望通过自己的努力，能对我国“中水回用”的研 究、开发、利用和推广尽微薄之力。 1 2 国内外中水回用技术比较 1 2 1 国外中水回用状况住1 3 ”1 3 ” 世界性水资源短缺而使水资源可持续利用与节水回用得到极大重视，尤其在美 国、加拿大、日本、欧洲等发达国家，水的重复利用率已高达8 0 9 0 。中水在国外 的应用可以说起步早，普及率高，技术成熟。 1 美国 美国是世界上采用污水再生利用最早的国家之一，早在1 9 5 0 年，美国污水研究 者俱乐部就利用模型进行了污水深度处理试验研究，1 9 6 5 年将其成果用于加利福尼 亚的南塔湖污水处理厂，处理能力达2 8 4 0 0 m 3 d 。6 0 年代末就将膜生物反应器用于 废水处理，7 0 年代初开始大规模地兴建污水处理厂，随后开始了污水回用，目前有 几百座污水处理厂的二级处理出水经适当处理后回用，全国城市污水每年回用总量 约9 4 1 0 9 m 3 ，包括：灌溉用水、景观用水、工艺用水、工业冷却用水、锅炉补水以 及回灌地下水和娱乐养鱼等多种用途。其中6 2 的再生水用于农业灌溉，3 0 用于 6 文献综述 工业，其余用于城市设施和地下水回灌。马里兰州巴尔的摩市的伯利恒钢铁厂将处 理后的城市污水作为冷却水，佛罗里达州圣彼得堡的城市污水经过净化进人双管布 水系统，供住宅、办公楼的消防用水和空调冷却水以及绿化用水。 2 以色列“” 以色列应是中水回用方面最具特色的国家，它地处干旱和半干旱地区，是一个 水资源极度贫乏的国家，人均水资源占有量仅为4 7 6 立方米，因此污水成为该国重要 的水资源之一。目前，其1 0 0 的生活污水和7 2 的城市污水得到了回用，现有2 0 0 多个污水回用工程，规模最小的为2 7 m 3 d ，最大为2 0 1 0 4 m 3 d ，处理后的污水4 2 用于农灌、3 0 用于地下水回灌，其余用于工业及市政建设等。中水利用率之高堪 称世界第。 3 日本 日本早在1 9 6 2 年就开始回用污水，7 d 年代已初见规模，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。8 0 年代中期，日本的城市污水回用量就达到了0 6 3 1 0 8m 3 d 。随着回用技术的不断更新和发展，再生成本不断下降、水质不断提高， 中水回用逐渐成为缓解水资源短缺的重要措施之一。9 0 年代初日本在全国范围内进 行了废水再生回用的调查研究与工艺设计，在1 9 9 1 年日本的“造水计划”中明确 将污水再生回用技术作为最主要的开发研究内容加以资助，开发了很多污水深度处 理工艺，在新型脱氮、脱磷技术，膜分离技术，膜生物反应器技术等方面取得很 大进展的同时，对传统的活性污泥法、生物膜法进行了不同水体的工艺实验。建立 起了许多“水再生工厂”。污水再生后用于中水道系统、农田或城市灌溉、河道补给 等。1 9 8 5 1 9 9 6 年用再生的污水排放在城市河流中，复活了15 0 余条小河”，达到“清 源复活”、修复与保护水资源。日本的双管供水系统比较普遍( 其一为饮用水系统， 另一为再生水系统，即“中水道”系统) ，中水道的再生水一般用于冲洗厕所、浇灌 城市绿地及消防。中水道系统除采用传统的处理装置外( 如生物及物化处理) ，近年 来又开发出一种地下毛细管渗滤系统，把污水处理与绿化结合起来。 4 其它国家埘圳 除了美国、以色列、日本外，俄罗斯、欧洲、南非和纳米比亚的污水回用也很 普遍。莫斯科市有3 6 家工厂的污水回用的总量达5 5 1 0 5 一d ；德国的整个工业中 7 城市中水回用方案比较 1 9 6 9 年有6 0 以上的耗水量已经循环使用；南非和纳米比亚等国家甚至建起了饮用 水再生制造厂。南非的约翰内斯堡每天有9 4 1 0 4m 3 饮用水来自再生水工厂；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。此外，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，中水回用开发也比较普 遍，而且收到了良好效果。 1 2 2 我国中水回用状况叭2 0 m ”“训 虽然我国早在2 0 世纪5 0 年代就开始采用污水灌溉的方式回用污水，但真正将污 水深度处理后回用于城市生活和工业生产则是近2 0 年才发展起来的，最先采用污水 回用的是大楼污水的再利用，然后逐渐扩大到缺水城市的各行各业。1 9 9 0 年我国将 “污水净化与资源化技术研究”列入“八五”国家科技攻关计划，组织了城市污水 资源化和土地处理与稳定塘系统的科技攻关并建立了示范工程，研制成套技术设施 并推广应用，其中部分研究成果已经应用于天津纪庄子污水处理厂的改造工程中。 又如太原市北郊污水处理厂将深度处理后的污水回用于太原钢铁工业冷却水，大庆 乘风庄污水处理厂的二级处理水经深度处理后直接注入地下作石油开采用水。1 9 8 2 年青岛将中水回用为市政及其他杂用水，从而缓解了水资源短缺。北京市于1 9 8 4 年 开始进行中水回用工程示范，并在1 9 8 7 年出台的北京市中水设施建设管理试行办 法中明确规定：凡建筑面积超过2 i 0 4 m 2 的旅馆、饭店和公寓以及建筑面积超过3 i 0 “m 的机关科研单位和新建生活小区都要建立中水设施。天津引滦入津工程虽然 暂时缓解了天津市的水荒，但是其代价高昂，基建投资高达5 0 0 元m s 。纪庄子污水 处理厂建成投产后，其二级处理水的基建费用比引滦工程低，水价也比引滦水低”。 北京、天津、青岛、太原等缺水严重地区走在中水市场的最前面，这些城市都 把中水回用列入城市大的总体规划之中，也投建了一些，甚至在部分地区可以说不 少的中水回用工程，但取得明显经济效益、较好社会效果的不多，截至目前，中水 处理设备大多闲置没被利用。北京市自来水集团有限公司中水处理厂具备日生产中 水1 0 万立方米的能力和一条1 8 公里长的中水供水专用管网，但现只有2 0 家用户接 上中水管线，每天使用的中水只有2 万立方米左右。跟中水厂生产能力相配套的管 网的铺设不够，尤其是配水管网不够，是导致有水供不出去的直接原因。再以北京 水源六厂为例，该厂原来提供给附近工业、湖泊等中水用量为每日1 0 万立方米，但 由于附近的企业搬迁，有的采取节水措施，有的另辟水源，使得中水需求量也只有2 文献综述 万立方米左右，远远小于中水设施的处理规模”“”。“大马拉小车”的现象带来的 是投资浪费和今后运行成本的增加，难以形成良性循环。 我国中水推广缓慢：到大街上去问，哪怕是在上海、北京、沈阳这些大城市，1 0 个人有9 个不知道什么是中水。究其原因，主要还是用得少。少的原因是多方面的， 归纳起来为： 1 思想意识落后、节水意识差 缺水在我国不是一天两天了，解决缺水问题，领导者的惯性思维一是打井取水， 二是远距离调水，很少有人去想污水也是水，把污水回收利用。也很少去想：冲厕 所、浇花可以不用自来水。 2 处理技术落后，运行成本高。 可以说，中水回用在我国起步并不晚，但是发展速度慢，中水处理技术相对落 后，与世界先进水平的差距在1 5 2 0 年“4 ：，美国不必说，就是同在亚洲的近邻日本， 也把我们远远甩在了后面。我国回用水经济指标和技术指标与世界先进水平有较大 差距。如北京万元工业增加值用水量是日本的9 5 倍、韩国的6 2 倍。万元农业增加 值用水量是澳大利亚的3 5 倍、韩国的2 o 倍“。因此应加大技术研究开发力度，以 缩短同世界先进水平的差距，发展壮大我们的中水处理产业，降低处理成本。 3 配套设施建设不够5 7 删“8 1 各地中水都有不同程度的使用，但大都属于市政中水回用，因为市政管网不配 套，想用中水要先建管网，市政管道都在马路下附设，要先破路再铺管，对于交通 本就紧张的城市，这太不现实，况且，有些路下已经铺满管道，不可能再加设管道 了。北京市自来水集团有限公司中水处理厂有中水卖不出去，其原因就在这儿。一 方面是中水的巨大需求，方面是有水没人用或中水设施闲置，造成巨大浪费。市 政中水回用难以大面积应用主要原因是受管网的制约，它要求配两套给水管网、对 于新建、改建的城市马路，可以做好远期规划，为将来城市污水处理厂处理后水的 利用问题做好准各工作。目前中水回用应限于建筑小区或建筑物内。 4 缺乏强制使用和鼓励使用性政策”4 9 1 对于中水利用，目前的现状利用率低的问题，主要是由中水市场的发展和 国家法律、法规不配套引起的，法律、法规及政策应该超前，至少也不应该滞后。 水资源应用应当有一个排序，就是说应当鼓励首先使用什么样的水。在中水市场发 展的初级阶段，政府保护哪类的水或者限制使用什么样的水的政策能配套，中水市 场的起步就能坚实许多。现阶段中水市场的发展不能仅仅依靠价格杠杆，政府可以 9 城市中水回用方案比较 出台强制性的政策，对符合使用中水条件的，不再提供其它优质水源，也能使加强 节水不是一句空话，真正实现优质的水使用在高要求的地方，低质的水用在低需求 上，能够实现一个水资源总的合理分配。在中水价格上给予优惠，在中水处理设备、 材质等方面给予优惠政策，拉大自来水价格和中水回用成本，使各单位、小区在中 水回用方面有利可图，调动其投建中水系统的积极性，同时可以促使人们把经营中 水作为一种产业，促进污水处理产业化的进程。 5 宣传不够 除了今年的“十六”大会议上人们听到“中水”一词，以前在媒体上几乎没见 过这个词，这方面的宣传也几乎是一片空自。老百姓认识都不认识的东西，怎么可 能让他用呢? ! 况且，老百姓若知道水是从厕所排出来的，估计会有点抵触心理， 电视现在这么普及，广告每天铺天盖地，何不效仿新加坡，为中水做做宣传工作。 其实，目前中水投资回报率已是很高了，可惜没人知道。做做广告，让投资商投资 中水；做做广告，让老百姓认识中水、接受中水、使用中水、扩大中水的使用市场。 1 3 中水回用的经济效益分析“2 4 3 “1 我国污水资源化潜力巨大，中水回用市场前景广阔，污水经处理之后回用，即 减少了对水资源的过量开采，也减少了向水域的污水排放量，故污水回用既节约了水 资源，也消除了环境污染。带来了可观的环境效益。通过对部分城市测算可知，中 水回用总投入小于总产出，无论是从现在还是长远来看，即使仅就经济效益而言， 中水回用工程投入产出比也是很高的，因此投资中水工程，可取得经济、社会、和 环境的多重效益。其总体效益可表示如下”： b z = b 1 十b 2 十b 3 十b 4 十b 5 且b z b c 式中：b z 中水工程总效益： b 1 节省城市排水设施等基础设施费用； b 2 新水源带来的经济效益； b 3 由于水短缺的缓解而增加的效益； b 4 减少水费开支而增加的社会效益； b 5 由于降低水污染而带来的社会效益、环境效益： b c 中水工程建设运营费用，包括中水工程土建、设备费、折旧费、运行 管理费等等。 污水资源化的生态、环境效益突出。拿山西来说，全省供水量已经占到水资 l o 文献综述 源总量的7 7 3 ，可用水资源几乎开发殆尽。据分析，水资源问题已经成为制约山 西省经济社会可持续发展的主要“瓶颈”。事实证明，继续加大境内天然水资源开 发强度无异于饮鸩止渴，继续大规模引水入晋的可能性已经微乎其微。从根本上解 决山西的水资源短缺问题，必须坚持治污为本，实行污水资源化。2 0 0 5 年，全省年 污水排放量大约是1 1 3 亿吨，大约是引黄工程引水到太原总水量的1 8 倍“。倘若 建筑都采用中水回用，包括工业废水回用，全省每年可实现污水回用7 8 亿吨，相当 于全省新增1 4 的供水能力。每年至少可减少地下水开采量5 8 亿吨，使目前全省的 地下水超采量下降4 5 ，减轻对地下水资源的污染，有效缓解因地下水超采而引发 的地表沉降等生态问题；减少向水域排放污水量6 5 ，大大削弱了对水环境的污染 和干扰。有利于自然环境和生态的修复。 污水资源化经济效益显著。比远距离引水造价低。将城市污水处理到可以回用作 杂用水程度，其基建投资只相当于从3 0 k m 外引水；若处理到可回用作较高要求的工 艺用水，其基建投资相当于从4 0 6 0 k m ”外引水，同传统的引水工程相比，污水资 源化在节约投资和提高经济效益方面的优势十分明显。据初步测算，山西省如果能 实现每年7 8 亿吨的污水回用量，污水资源化工程将每年为全省创造1 3 亿元以上的 直接经济效益。 中水回用比海水淡化经济。城市污水中所含的杂质小于o 1 ，而且可用深度 处理方法加以去除，而海水则含有3 5 的溶解盐和大量有机物，其杂质含量为污 水二级处理出水的3 5 倍以上，因此无论基建费或单位成本，海水淡化都超过污水回 用。美国曾经以城市污水和海水作比较，结果表明，采用海水淡化获取水源的基建 费和单位成本都超过污水回用的费用。 因此建设中水工程对整个社会都非常有利。 1 4 城市中水回用方案比较 城市中水系统按系统涉及范围大致可分三类：”一是市政中水，是指通过城 市市政排水管网收集城市污水进行集中处理，再通过城市市政给水管网系统回供给 用水户使用；( 也称区域性中水回用系统) ；二是小区中水回用，指收集几幢建 筑物或一个建筑小区内的建筑物生活排水，经处理后再回用于该区域内建筑物杂用 和周围环境用水；三是建筑物中水，指在一幢建筑物内实现污废水的收集、处理和 回用。 1 4 1 市政中水回用系统4 ” 5 1 1 i s 2 城市中水回用方案比较 市政中水回用系统在我国推广具有较大的局限性，实施困难，具体表现在以下 方面： 1 需要投建大型城市污水处理厂，工程规模大，耗资高，投建周期长，非我国 目前经济实力能达到，目前我国污废水排放量已达6 0 0 亿吨以上，这些污废水8 0 以 上未经处理，那要建多少污水处理厂，一下要投入多少资金! 当然还得建，但只能 慢慢来，目前全国尚有6 1 5 的城市没有污水处理厂，更别说农村了，完全靠城市污 水处理厂解决城市排水对水体的污染问题，怕是远水解不了近渴。 2 需要城市排水集水管网完善，这对我国来说，也是一项浩大的工程，因为我 国城市排水管网太不完善了，兰州为黄河穿城而过的省会城市，目前兰州市的污水 管网普及率只有1 2 2 “。这可是省城啊，省城尚且如此，其它地方可想而知了。 这也只能慢慢来了。 3 需要城市供水管网配两套，一套输送生活饮用水，一套输送低标准的非饮用 的生活杂用水。城市给水管网倒是有，完善程度相对较高，但要再加一套，那几乎 是天方夜谭，因为市政的各种管线均沿路布置在道路下面，而且管线之间考虑安全 问题，都有间距要求，再加一条，可能还要动其它管线，有时动都动不了，象上海， 地下都满了，哪儿有空间昵。即便有的地方能加进去，还要破路修路，那相当于几 倍的投资呢。况且还有个交通问题要解决。 4 水质因含工业废水的水质水量不同而不同，水质水量变化大，要求运行管理 人员技术水平高，我国给排水专业人才短缺，师资薄弱，要培养一大批专业性技术 人才非一朝一夕的事情。 市政中水回用系统的优势在于对粪便污水的收集、处理及利用，若小区中水系 统都要把粪便污水这种高污染的水收集处理，一个城市的总投入比市政中水系统还 要高，运行成本也会提高，投资回报率明显降低，民间投资者的积极性恐怕就不高 了。受市政管网的限制，市政中水虽然不能大范围回用于企事业单位、居民小区， 但是可以就近回用、及用于城市景观、游乐园娱乐养鱼用水、和河流湖库补水、农 田灌溉和回灌地下水等用水量大，敷设回用管网短的项目。无论是从经济，还是环 境角度考虑，城市污水处理厂的设置是必不可少的，其处理后水的妥善处理也至关 重要。 1 4 2 小区中水回用系统 通常小区和建筑物中水系统是由用水单位或居民小区自行投建的，以生活过程 中产生的污废水尤其是水质相对较好的污废水为主要水源。小区中水回用系统的回 文献综述 用范围、处理程度、处理规模可以根据小区的用水情况、排水情况量身打造。其应 用前景非常广泛。具体表现在： 1 小区中水系统只局限于小区范围内，涉及面小，具有不牵扯市政，不存在破 路、影响交通的问题。不存在与很多如政府规划、市政、交通部门、甚至热力公司、 自来水公司等之间的协调问题。小区管理者自己就能做决定。 2 水源与用水点距离近，可以就地收集、就地处理和回用，集水管网管线总长 度短、管径小、埋深浅，工程费用低。回用管道短，管径小，减少了大量水的转输 费用，减少了回用成本。总之：小区中水系统具有系统小、工程规模小、投资小、 实施方便等优点。 3 水量、水质稳定，运行操作简单：原水与用水水量相对稳定，在小区范围内 实现水的多次重复使用，可以达到供水量与排水量减半。中水水源水质稳定，有机 物负荷低，可生化性强，同时分区域收集的污水细菌等污染类型也：比较单一，选择 性强，可以减少处理成本。因为小区居民基本稳定居住，生活习惯不可能变化太大， 水质污染物成分基本稳定，主要污染物为b o d ，但b o d 值又不太高，和城市污水比起 来，处理容易；没有对微生物有毒害作用的物质，运行操作相对简单，处理流程选 择好的话，非专业人员经培训可以上岗。 4 中水回用处理设施投资省、投资回报率高。经过对部分设有中水处理系统的 单位调查，发现投资3 6 多万就可以建一个日处理2 0 0 m 3 的优质杂排水的中水处理站 “”。其处理运行费、管理费用视处理工艺不同在1 1 1 0 元m 3 ，o ”“”“7 1 目前 自来水水价在1 7 5 4 6 元i l l 3 ，