淺談污水回用現(xiàn)狀與技術(shù)進展

1、淺談污水回用現(xiàn)狀與技術(shù)進展李杰，王麗萍，陳雪梅(中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測繪學(xué)院，江蘇省、徐州市，221008)摘 要：水資源問題是二十一世紀(jì)全球環(huán)境資源的重要問題之一。污水回用是解決水資源短缺和改善城市水環(huán)境 的有效途徑。本文介紹了國內(nèi)外城市污水回用的的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀，并提出了城市污水回用的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：水資源；污水冋用；冋用技術(shù) 中圖分類號：x703文獻標(biāo)識碼：aoverview of status and technical progress of waste water reuseli jie. wang liping.chen xuernei(school of environment

2、 and spatial informatics, china university of mining and technology, xuzhou,221008,china)abstract: water resource is one of the primary problems of the global environmental resource in 21st century waste water reuse was an effective way to solve the freshwater shortage and improve urban water enviro

3、nment. the current status of the development and application of municipal wastewater reuse in china and abroad was introduced in this paper, and the development direction of municipal wastewater reuse was proposed key words: water resources; recovery of wastewater; reuse technology0引言隨著我國經(jīng)濟的e速發(fā)展，原始資

4、源型缺水問題門益突出。日前我國有40()多個城市缺水，正常年份缺水達 60x10*0?,預(yù)計2030年缺水呈將達到500x108m3|，1o而我國的城市具有世界上最龐人數(shù)址的人口，產(chǎn)生了數(shù)目驚 人的城市生活污水，據(jù)統(tǒng)計，冃而全國城市污水排放量人約414xl08m3/a,污水處理率和二級處理率分別僅達到 30%和15%,污水處理廠每年產(chǎn)牛的近百億噸清潔水，也幾乎都被白白排放掉，污水平均回用率只達 預(yù)測到2()20年，全國污水回用率可提高到55%以上嘰可見，我國污水處理與回用的潛力是巨大的，探討切實 可行的回用途徑，實現(xiàn)污水資源的合理利用、經(jīng)濟社會與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)以及社會可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為人們研

5、究的熱點問題。1污水回用現(xiàn)狀1.1城市污水回用現(xiàn)狀口木污水回用技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用于20壯紀(jì)70年代已初具規(guī)模，1990年口木已建成1369座中水工程，東京江 東區(qū)污水回用量達5lj13xl05n?/d,城北區(qū)24xl05m3/d,它們中的8()%回用于工業(yè)用水。賴滬內(nèi)海地區(qū)污水回用量 已達該地區(qū)用淡水總量的2/3,取用新水量僅為淡水用量的1/3,大人緩解了該地區(qū)水資源嚴(yán)朿短缺的矛盾。截 止1997年，日本共有1475套供建筑物、建筑物群、居民小區(qū)的沖丿則或其他非?；铒嬘玫碾s用水凈化設(shè)施，回用 水量達 0.71xl08m3/ao美國是世界上開展污水冋用最早的國家之一。20世紀(jì)60年代初開始大觀模建

6、設(shè)污水處理廠，隨后開始進 行污水回用。到198()年美國己有357個城市實現(xiàn)污水回用，再?；赜命c536個。污水主要回用于包括灌溉、最 觀、工藝、冷卻水、鍋爐補水、回灌地下和娛樂養(yǎng)魚等多種用途，回用總量達94劉(你仏，其中用于灌溉達 58xl()8m3/a,占回用總量的60%；回用于工業(yè)達28xl08m3/a,占回用總量的30%,其它方面的回用水量不足10 %。20()()年，加利福尼亞州的污水再生利用量為8.64x108m再牛水水量占平水年份全州城市年用水總量的7 %左右；再生水用水總量中，農(nóng)業(yè)灌溉約32%,回灌地下水27%,綠化灌溉17%,工業(yè)生產(chǎn)7%,補充地表徑 流、營造濕地和休閑娛樂水面

7、等景觀生態(tài)用水約3%,屏蔽海水入侵約1%,其余13%用于城市公共建筑和居民 家庭的多種非飲用用途。新加坡是嚴(yán)重缺水國家，所使用的一半淡水量需要從馬來西亞進口，因此，十分重視污水回用。采用'雙 介質(zhì)過濾一反滲透” (dmf-ro)工藝對城市三級處理污水進行深度處理，2000年在裕廊島工業(yè)園區(qū)投產(chǎn)一套產(chǎn)水 規(guī)模3xlo5n?/d的城市污水深度處理裝置，出水主要回用于給水和消防系統(tǒng)。另外以三級處理的城市污水為水源, 采用“超濾一紫外光一反滲透”牛產(chǎn),噺牛木'工藝，投資170()萬新元建設(shè)一套產(chǎn)水能力3.3xl()5n?/d用于飲用水的城 市污水深度處理裝置，該系統(tǒng)所產(chǎn)生的“新生水”大

8、部分進入飲用水源水庫作為飲用水，部分作為瓶裝飲用水免 費發(fā)放給參觀游人。與國外相比，我國的城市污水回用技術(shù)起步較晚，但近10年發(fā)展得比較快，且起點較高。北京、天津、太 原、石家莊、西安等缺水城市已經(jīng)先后建立一系列污水回用工程(見表1)。但由于資金和技術(shù)的原因，我國水資 源利用率不高，城市污水回用率偏低。表1國內(nèi)城市污水冋用工程實例table 1 engineering cases of wastewater reuse in domestic cities序號回用工程地點回用規(guī)模(萬 m'/d)回用工藝回用目標(biāo)1北京高碑店污水廠(一期)30消毒、過濾電廠、廠內(nèi)2天津紀(jì)莊子污水廠10消毒

9、、過濾造紙及其他3石家莊橋西污水廠10過濾、消壽景觀河道4泰安污水廠2砂濾、消毒工業(yè)及廠內(nèi)5太原楊家堡污水廠2.4過濾、消毒工業(yè)用水6西安西郊污水廠6絮凝、消壽洗車、綠化7大連馬欄河污水廠4消毒市政用水1.2工業(yè)廢水回用現(xiàn)狀工業(yè)廢水水質(zhì)受工藝過程影響波動大，多數(shù)工業(yè)廢水處理較難。工業(yè)發(fā)達國家由于其完善的城市污水處理 系統(tǒng)，一般工業(yè)廢水在牛產(chǎn)現(xiàn)場只經(jīng)過簡單處理，水質(zhì)達到進入城市污水處理系統(tǒng)要求后，與?；钗鬯旌虾?進行處理。一方面可以降低工業(yè)廢水的處理難度，另一方ifii可實現(xiàn)大規(guī)模處理，降低處理費用，因此，工業(yè)廢 水單獨回用在工業(yè)發(fā)達國家并不多見。我國與發(fā)達國家情況不同，一方而城市污水處理設(shè)施

10、尚不完善，另一方面大型工業(yè)企業(yè)-般都建有完備的 工業(yè)廢水處理設(shè)施，能實現(xiàn)水質(zhì)達標(biāo)后排放。2002年北京某煉油廠采用“生物濾池混凝沉淀加氯纖維束過濾. 活性炭過濾''組合工藝，建成1套處理能力450m7h的煉油廠外排廢水再處理裝置，出水主要用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 和膜脫鹽裝置，投產(chǎn)后運行基本正常。出水cod的質(zhì)暈濃度在2()-3()mg/l,氨氮的質(zhì)量濃度3mg/l,水質(zhì)基木 滿足“超濾-反滲透7uf-ro)雙膜處理工藝對進水水質(zhì)的要求。近幾年國內(nèi)對外排廢水處理工藝不斷優(yōu)化，形成 了以“baf-混凝沉淀加氯過濾”組合工藝為主的工業(yè)外排廢水一再處理流程，建成了 10余套回用水裝置，運行

11、情 況總體良好，出水水質(zhì)基木達到設(shè)計要求7】。與此同時，膜技術(shù)用于工業(yè)廢水處理和脫鹽也成為人們探索的熱點。我國最大的膜法工業(yè)廢水處理回用工 程2002年12月23日在太原鋼鐵公司竣工，該回用工稈采用反滲透膜技術(shù)，從而使太鋼每天節(jié)約新水5力噸，相當(dāng) 于太鋼每天用水量的1/2,成為中國冶金行業(yè)增鋼不增水的示范工程。專家認(rèn)為，太鋼廢水回用工程的竣工表明 我國膜處理技術(shù)己經(jīng)趨于成熟，并達到國際先進水平。據(jù)專家介紹，年產(chǎn)50萬噸不銹鋼每天需軟化水、低溫冷 卻水和循環(huán)補水7.2萬噸，這對于原本就嚴(yán)重缺水的太原市來說很難承受。太鋼集團本看節(jié)水降耗的原則，在此 之前先后建成常規(guī)牛物污水治理工程，使工廠廢水基木

12、達到可以排放的水平。然后通過膜反滲透深度處理后回 用。該工程以反滲透分離技術(shù)為核心，采用全自動中央控制，工程設(shè)計一級反滲透1400 t/h,二級反滲透3()() t/h, 凈化水ll()()t/h,經(jīng)不同工段處理斤不同水質(zhì)的水按照需求向各用水點輸送，使水的循環(huán)利用率高于75%岡。但 由于工業(yè)廢水水質(zhì)不穩(wěn)定,波動時的水質(zhì)不能滿足膜對水質(zhì)的要求,人多數(shù)已建成的膜處理裝置運行效果不理2污水回用的處理技術(shù)及工藝污水回用處理技術(shù)，是指根據(jù)不同的水質(zhì)特點和回用用途，將達標(biāo)外排污水進行處理并回用的技術(shù)。按照 復(fù)雜程度，污水回用處理技術(shù)可歸納為簡單處理、傳統(tǒng)技術(shù)處理單元纟1合、膜分離技術(shù)組合三大類。其特點及

13、適用范圍見表2冏。表2污水冋用處理技術(shù)路線及特點table 2 the routes and characteristics of wastewater reuse treatment technology類型處理單元特點適用范圍簡單處理技絮凝、過濾、殺菌的組合投資省、水質(zhì)差、處理費用低、外排水水質(zhì)好，達到一級標(biāo)術(shù)回用單元費用高準(zhǔn)，不需要脫鹽傳統(tǒng)處理單生物濾池、混凝沉淀、殺菌、過較復(fù)朵、投資較人、水質(zhì)較好、外排水水質(zhì)較好，達到二級元組合技術(shù)濾、活性炭吸附組合運行費用相對較低標(biāo)準(zhǔn)，不需要脫鹽膜分離紐合傳統(tǒng)處理單元、mbr、mf、uf、工藝簡單、投資較大、分離效冋用單元對水質(zhì)要求較高，技術(shù)nf、r

14、0的組合率髙、出水水質(zhì)好需軟化或脫鹽2.1以物理化學(xué)處理為核心的工藝此類工藝以城市污水二級處理出水為處理對象，具有技術(shù)成熟、處理效果穩(wěn)定、出水水質(zhì)好等優(yōu)點。缺點 是工藝流程較長，占地面積較大，基建費用較窩，運行管理麻煩等。我國早期部分城市污水處理廠的再生工程 釆用此類工藝。例如，西安北石橋污水凈化屮心、大連春柳河污水廠等都是采用此類工藝。相對而言，這類工 藝比較適合城市污水集屮再牛處理工程，町以在城市污水處理廠內(nèi)增建再牛處理設(shè)施，將現(xiàn)有的污水處理廠轉(zhuǎn) 換為集收集污水和生產(chǎn)再生水為一體的水質(zhì)轉(zhuǎn)化樞紐，真正實現(xiàn)城市污水資源化“°】。典型工藝流程見圖1。二飆崔出水 i 礁 卜一況時回用卜t

15、謂毒 h 話性炭酬 i 昊鄲訛 1圖1工藝流程圖fig.1 technological process2.2以生物處理技術(shù)為核心的工藝流程此類工藝以生物處理法為主體，主要山生物處理單元（如生物接他氧化、曝氣生物濾池等）、消毒等組成 ，ho 一般地，出水能滿足農(nóng)業(yè)灌溉、簡單工業(yè)用水以及城市雜用水的水質(zhì)耍求。該工藝流程的優(yōu)點是技術(shù)成熟、 運行穩(wěn)定、管理方便、流程短、基建費用較第一類工藝低，但處理水質(zhì)低于第一類工藝。其中以曝氣生物濾池 為核心的處理工藝流程如圖2。二級痢出水 t 曝笛生輸淵池 i 獗 t 消奉 h 回用圖2工藝流程圖fig.2 technological process研究表明：采用

16、以陶粒為填料的曝氣生物濾池和微絮凝過濾組合工藝處理污水處理詁二級出水，當(dāng)在生物 濾池水力負(fù)荷為512m3/m2h.氣水比為2.5:1的條件下運行時，其回用水經(jīng)消毒后各項污染物指標(biāo)均能達到再 生水用作冷卻水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中的循環(huán)冷卻水標(biāo)準(zhǔn)及城市雜用水標(biāo)準(zhǔn)中的園林綠化用水標(biāo)準(zhǔn)。2.3以膜分離技術(shù)為核心的工藝流程膜分離技術(shù)包含微濾、超濾、電滲析、納濾、反滲透、氣體滲透和滲透汽化等|131, k用丁污水處理，具有 出水水質(zhì)好、效率高、占地小、剩余污泥量少、結(jié)構(gòu)緊湊、易于自動控制和運行管理的顯著優(yōu)點。二級出水經(jīng) 反滲透膜技術(shù)處理后可回用于高壓鍋爐或者回注于地下作為間接生活飲用水。3展望從污水回用對彖看，首先

17、是從對水質(zhì)要求較低的生活雜用水、綠化用水、景觀用水、循環(huán)冷卻用水開始， 再發(fā)展到回用于飲用水、化學(xué)脫鹽用水和鍋爐給水等。國內(nèi)污水回用也走過2()多年的歷程，隨著城市化進程的 加快，土壤生態(tài)功能也發(fā)生著質(zhì)量的轉(zhuǎn)變，加強冋用水的斤續(xù)生態(tài)風(fēng)險評估(如作為郊區(qū)農(nóng)山冋灌或澆灑綠化 小區(qū)的城市污水等)及微牛物響應(yīng)研究，避免重金屬或持久性有機物等的積累與富集，為回用水的可持續(xù)利用、 推動城市化進程以及城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。從污水回用技術(shù)的發(fā)展方向看：(1)采用技術(shù)可行，經(jīng)濟合理的綜合處理方法，盡可能實現(xiàn)資源回收。(2) 開展固定化微牛物技術(shù)研究，致力于新型混凝劑、助凝劑的研究開發(fā)。(3)高級氧化技術(shù)處理

18、難降解有機物有 很大優(yōu)勢，因此，深入研究高級氧化技術(shù)的處理機理及各有機物之間的相互影響是很有意義的，同時，對于組 合工藝等的高級氧化技術(shù)，應(yīng)加強消毒副產(chǎn)物研究，避免有毒有害的消毒副產(chǎn)物產(chǎn)牛。(4)膜分離技術(shù)受制于 膜材料的開發(fā)與應(yīng)用及淸洗，隨著納米技術(shù)的不斷進步與更新，應(yīng)人力開展新膜材料、高活性環(huán)境催化材料的 研究開發(fā)161 o污水回用的科學(xué)性、政策性強，牽涉而廣，小到口常牛活的沖丿則、綠化澆灌，大到航天、宇宙的探測，無 不滲透著污水冋用技術(shù)。水回用不僅可以節(jié)約人量的新鮮水，而fl.可以降低排污水對環(huán)境的污染，可謂是經(jīng)濟 效益、環(huán)境效益的雙豐收。參考文獻：1 chen yaping, kang yongxiang, han dongfeng discussion of the utilization of wastewater resource in northwest china|jj. journal of water resources&wate engineering. 2004, 15(2): 66-68.2 陳亞萍，康永祥.城市污水回用及其途徑j(luò).干旱區(qū)研究,2005, 22(3): 382-386.3 曹慶蘭.國內(nèi)污水回用現(xiàn)狀及發(fā)展方向j.科技情報開發(fā)與經(jīng)濟,2004, 14(11):203204