污水回用技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展遠(yuǎn)景

1、污水回用技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展遠(yuǎn)景            Status and Developing Prospect of Wastewater Reuse Technology in China and Abroad我國水資源不足，屬世界上13個(gè)貧水國之一，人均水資源量是世界平均水平的1/4。我國地域廣大，時(shí)空分布不均，海河、淮河、遼河、黃河流域人均水資源量約為全國平均水平的1/5，海河流域包括京津兩市人均水資源量僅為全國平均水平的1/7。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國600余座城市有300

2、余座缺水，全國城市缺水60×108m3/a，因缺水而減少的工業(yè)產(chǎn)值估計(jì)為1200億元/a。水資源緊缺問題已制約部分地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。雖然近年展開節(jié)約用水，但各地用水量增勢(shì)強(qiáng)勁，加劇了水資源問題的嚴(yán)重性。開展污水回用則開辟了一種新的水源。一、國內(nèi)外污水回用現(xiàn)狀污水回用歸納起來有三個(gè)層次：第一，大型污水處理廠二級(jí)出水作為城市用水水源；第二，小區(qū)內(nèi)（例如一個(gè)工業(yè)區(qū)、居民區(qū)）的污水收集處理，并在小區(qū)內(nèi)回用；第三，在建筑物內(nèi)部的回用。對(duì)一個(gè)城市，特別是以工業(yè)為主的大城市而言，工業(yè)用水量占用水總量79%以上。工業(yè)用水的水質(zhì)要求既需要高質(zhì)量的，也需要一些質(zhì)量較低的，例如大量的冷卻用水。因此回用

3、水重點(diǎn)應(yīng)該防在量大、質(zhì)量要求不高的工業(yè)用水。其次是農(nóng)業(yè)用水、地下水回灌，再其次則是城市的雜用水、景觀、綠化等方面。1、回用與工業(yè)美國馬里蘭州巴爾的摩市伯利恒鋼鐵廠自1971年回用水即作為工業(yè)冷卻水及部分工藝用水，用水量最高達(dá)76萬m3/d。美國亞利桑那州帕洛弗迪核電站污水回用冷卻水，水量達(dá)1.21.7×108m3/a。南非發(fā)電廠用約翰內(nèi)斯堡回用污水作冷卻水，水量達(dá)5×104m3/d。北京華能熱電廠用高碑店污水廠二級(jí)出水作水源，經(jīng)加速澄清、加氯接觸，變空隙濾池加氯消毒、過濾后入循環(huán)系統(tǒng)作冷卻水補(bǔ)水。按電廠70%90%額定負(fù)荷計(jì)算，每月平均節(jié)約自來水45×104m3，

4、每年節(jié)約自來水540×104m3，節(jié)水率為40%。按相同用水量計(jì)算，可增加發(fā)電能力1倍以上。大連春柳河污水處理廠二級(jí)出水經(jīng)脈沖澄清、雙層濾料濾池，消毒后回用于紅星化工廠作工藝用水，水量達(dá)1×104m3/d。天津石化總廠供排水廠二級(jí)出水，經(jīng)微絮凝纖維濾池過濾，消毒后供工業(yè)冷卻及居民小區(qū)沖廁，水量達(dá)1×104m3/d。山東淄博市污水處理廠二級(jí)出水經(jīng)絮凝氣浮、纖維濾池過濾，消毒后出水計(jì)劃用于電廠冷卻和居民區(qū)，水量達(dá)3×104m3/d。2、回用于農(nóng)業(yè)以色列是一個(gè)非常缺水的國家，自20世紀(jì)60年代發(fā)明滴灌技術(shù)后，實(shí)現(xiàn)了由農(nóng)業(yè)國向工業(yè)國騰飛的經(jīng)濟(jì)奇跡。年利用污水2.

5、6億m3，占總用水量1/6。美國加州是一個(gè)農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)大州，污水回用于農(nóng)田灌溉；德克薩斯州干旱缺水，污水處理廠二級(jí)出水主要用于地下回灌。實(shí)踐證明，地下回灌是解決地區(qū)水資源短缺、緩解和控制地下水位下降、防止地面沉降的有效措施。 我國利用污水灌溉已有多年歷史，當(dāng)前是要利用經(jīng)一定處理后的污水，滿足農(nóng)田灌溉標(biāo)準(zhǔn)，做到對(duì)農(nóng)作物、農(nóng)田及環(huán)境無害。3、回用于城市雜用水范圍極廣，包括綠化、景觀、澆灑馬路、洗車、空調(diào)、消防、沖廁等等。日本國內(nèi)并不缺水，但是它創(chuàng)造了中水道系統(tǒng)，在建筑物內(nèi)設(shè)置雙供水系統(tǒng)。室內(nèi)可用于沖廁，室外則可用于綠化、消防、沖洗馬路等多個(gè)方面。19851996年用再生的污水排放在城市河流中，復(fù)活了1

6、50余條小河，達(dá)到“清源復(fù)活”、修復(fù)與保護(hù)水資源。美國佛羅里達(dá)州，污水回用（價(jià)格為自來水40%）供高爾夫球場、城市綠化及建筑沖廁等。北京高碑店污水處理廠內(nèi)1×104m3/d污水回用于廠內(nèi)及部分生產(chǎn)、消防。大連經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)污水回用于綠化、澆灑馬路等。北京市政府1986年作出規(guī)定：即建筑面積在2    2007-04-29        ×104m2以上的旅館、飯店、公寓及建筑面積在3×104m2以上的機(jī)關(guān)、科研、大專院校、大型文化、體育等建筑，應(yīng)配套

7、建設(shè)回用設(shè)施并應(yīng)與主體建筑三同時(shí)。已在北京市清潔車輛廠、勁松賓館、環(huán)保研究院小區(qū)、國際貿(mào)易中心、方莊小區(qū)等等，多處應(yīng)用。天津市梅江住宅小區(qū)，以紀(jì)莊子二級(jí)出水作水源6×103m3/d作沖廁用水。    二、污水回用技術(shù)污水回用技術(shù)，必須抓住兩頭，即取什么水質(zhì)水作水源和經(jīng)過處理以后作什么用，即回用水的水質(zhì)應(yīng)符合何種水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。1、城市污水處理二級(jí)出水作水源的區(qū)域性回用城市污水處理廠二級(jí)出水的回用，一般稱之為區(qū)域性回用。其利用形式有兩種：直接回用和間接回用。直接回用多用于污水處理廠附近的工廠工業(yè)冷卻、農(nóng)田灌溉、回灌地下水、草場、市政用水等?；赜玫耐緩郊?/p>

8、方式受到地域的限制，比較單一，調(diào)配運(yùn)轉(zhuǎn)不方便。間接回用是從水域的整體考慮，從水體上游取水凈化供城市使用，產(chǎn)生的污水經(jīng)城市污水處理廠凈化后排入水體的下游，回歸于水體（此過程構(gòu)成了水的循環(huán)），再經(jīng)過一定河段的自然凈化，可為下游城市地區(qū)利用。間接利用是將水的社會(huì)循環(huán)與自然循環(huán)有機(jī)結(jié)合，在水體自凈容量的限度內(nèi)，對(duì)水體基本不造成損害的一種利用方式。這種方式需要從宏觀上進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃和管理，是水資源可持續(xù)利用的重要途徑。傳統(tǒng)活性污泥法：原污水格柵泵沉砂一沉池活性污泥曝氣池二沉池消毒排放。二級(jí)出水仍含有一定量的污染物，其中：BOD5 2030mg/L；COD 60100 mg/L；SS 2030 mg/L；N

9、H3-N 1525 mg/L；P 610 mg/L及細(xì)菌、某些重金屬。為達(dá)到一定回用水質(zhì)要求，需做深度處理。它的核心技術(shù)是過濾，經(jīng)過濾后，BOD、COD、SS、濁度、色度等水質(zhì)指標(biāo)均可達(dá)雜用水水質(zhì)要求。在過濾之前一般均設(shè)有加化學(xué)藥劑混凝、沉淀或澄清，因此對(duì)磷應(yīng)當(dāng)有所去除。實(shí)例：北京華能熱電廠污水回用作循環(huán)冷卻水，引用北京市高碑店處理廠的二級(jí)排水作水源。回用水源水質(zhì)和回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)見表1。表1 污水二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)及熱電廠回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng)目二級(jí)處理排放標(biāo)準(zhǔn)熱電廠回用水標(biāo)準(zhǔn)PH6.58.56.58.5SS （mg/L）3030BOD（mg/L）3020COD（mg/L）12060污水回用處理流程如圖1所

10、示。加速澄清池中加入石灰、聚合硫酸鐵作混凝劑加入聚丙烯酰胺作助凝劑，在澄清池內(nèi)進(jìn)行混凝沉淀，再經(jīng)過加酸、殺菌和過濾，其作用是去除暫時(shí)硬度、游離二氧化碳、膠體硅等雜質(zhì)，還可降低色度、磷酸鹽和COD等。聚合硫酸鐵石灰乳 硫酸液氯液氯 原水機(jī)械攪拌加速澄清池推流式氯接觸池變空隙濾池推流式氯接觸池    2007-04-29         循環(huán)水系統(tǒng)過濾水池圖1 污水回用處理流程95%的出水回用作循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水，5%作輸煤系統(tǒng)沖洗和綠化、沖廁等用水。在循環(huán)水中加入天津化工研究院提

11、供的TS-9508型阻垢劑35mg/L或中天蘭清水處理公司提供的TRL-400B型阻垢劑26mg/L，以及每周三次沖擊加入有效含量為9%的次氯酸鈉，維持余氯0.10.2mg/L。濃縮倍數(shù)可達(dá)4倍，一般在2.53.0倍下操作。傳統(tǒng)活性污泥法加生物脫磷脫氮：污水脫磷脫氮深度處理在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家已廣泛采用。1996年日本有162處污水廠有深度處理設(shè)施，西歐各國遠(yuǎn)早于日本，已相當(dāng)普及。最典型的生物脫磷流程如下：原污水排水 厭氧 好氧 二沉池 （釋放磷） （吸收鱗、去除BOD） -圖2 厭氧脫磷工藝流程（A/O法）由圖2可見，本工藝流程簡單，既不投藥也勿需考慮內(nèi)循環(huán)，因此，建設(shè)費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用都較低。最典型

12、的同步脫氮脫磷流程：典型的生物脫磷脫氮工藝A-A-O工藝，亦稱厭氧-缺氧-好氧法（Anaerotic-Anoxic-Oxic）。如圖3所示。圖3 A-A-O法同步脫氮脫磷工藝流程存在問題，主要是雖使用A2/O法，但N、P去除效果不理想，沒有達(dá)到回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。2、小區(qū)內(nèi)的污水回用在一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的工業(yè)區(qū)或居民區(qū)可以作成小區(qū)回用的模式，下面以居民小區(qū)為例，見圖4。圖    2007-04-29        4 居民小區(qū)中水回用系統(tǒng)小區(qū)生活用水實(shí)行分質(zhì)供水是一項(xiàng)綜合性節(jié)水技術(shù)。它是

13、污水（應(yīng)去除沖廁外的雜用水）經(jīng)過處理凈化后達(dá)到規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，在一定范圍內(nèi)使用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國，廁所沖洗水占居民用水量25%30%，人均2040L/d。此外，還有綠地用水、清潔馬路、空調(diào)、洗車、景觀等，這些都可以用回用水，回用水量可達(dá)總用水量的30%50%。以北京市環(huán)科院下向流輕質(zhì)填料接觸氧化回用工程為例，該工程為小區(qū)回用，所采用的工藝流程如圖5所示。圖5 小區(qū)回用下向流輕質(zhì)填料接觸氧化流程運(yùn)行條件：水力停留時(shí)間3.0小時(shí)，BOD負(fù)荷1.5kg/m3·d,水力負(fù)荷8.0 m3·d。處理效果如表2所示。表2 原水水質(zhì)及出水水質(zhì) 參數(shù)進(jìn)水（mg/L）出水（mg/L）去除率（）北

14、京市中水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（mg/L）COD387.037.090.450BOD192.07.296.310SS101.07.093.4103、建筑物內(nèi)的污水回用應(yīng)選擇優(yōu)質(zhì)雜排水（如洗浴水）作水源。洗浴污水大多產(chǎn)生于公共浴室、賓館等地，一般水量大而有機(jī)物含量低，是污水資源化的重要水源，經(jīng)適當(dāng)處理后可回用于綠化、沖廁所等低質(zhì)用水。建筑物內(nèi)備有雙給水及雙排水系統(tǒng)。用一體式膜-生物反應(yīng)器處理洗浴污水 膜-生物反應(yīng)器是把生物處理與膜分離相結(jié)合的一種組合工藝（如圖6所示），它不僅能高效地進(jìn)行固液分離，得到可以直接回用的穩(wěn)定出水，而且生物反應(yīng)池內(nèi)高濃度的微生物量，可提高處理裝置的容積負(fù)荷，節(jié)省占地面積，且剩余污泥產(chǎn)

15、生量少、操作管理方便。無論進(jìn)水水質(zhì)如何變化，均能得到優(yōu)質(zhì)出水，符合建設(shè)部生活雜用水標(biāo)準(zhǔn)。圖6 膜生物反應(yīng)器工藝流程    2007-04-29        4、雜用水（洗車）采用的典型回用工藝如圖7所示。出水水質(zhì)見表3。 加藥補(bǔ)自來水 洗車污水 集水 隔油沉淀 混凝 過濾 清水圖7 洗車污水回用工藝流程表3 洗車污水處理前后水質(zhì) BOD（mg/L）COD（mg/L）SS（mg/L）pH油脂（mg/L）色度（度）洗滌劑（mg/L）大腸菌（個(gè)/L）進(jìn)水16.731138.03.

16、4   出水2657.60.5580.812    三、污水回用技術(shù)發(fā)展預(yù)測(cè) 1、集中處理與分散處理相結(jié)合 當(dāng)前，國內(nèi)外對(duì)城市污水的處理考慮較多的是排水管網(wǎng)終端的集中處理。就回用而言，因?yàn)檩斔艿赖耐顿Y比重很大，應(yīng)考慮在污水處理廠附近就地回用。例如天津梅江居住區(qū)引紀(jì)莊子二級(jí)出水作水源經(jīng)深度處理后作小區(qū)雜用水；北京華能熱電廠引高碑店污水處理廠二級(jí)出水作水源經(jīng)深度處理作循環(huán)冷卻用水。在國內(nèi)也有一些地下水回灌、草地及農(nóng)田灌溉的例子。 結(jié)合我國城市發(fā)展的特點(diǎn)，特別是一些大城市，城市水體及河渠布局又比較豐滿的地區(qū)，應(yīng)考慮分散的小區(qū)污水處理與河渠

17、水體修復(fù)相結(jié)合的布局。即區(qū)域污水處理  河渠景觀及自凈（或輔以某些人工凈化手段）  再利用。這樣可以省去大量二級(jí)處理水回流管道的鋪設(shè)，取得小區(qū)污水處理無害化、河渠水體功能及資源化的一體化綜合效能。  2、常規(guī)污水處理工藝的強(qiáng)化、組合及高效、低能耗處理技術(shù)的應(yīng)用 污水處理和水資源回收相結(jié)合技術(shù)，必成為污水處理的主流。由于污水成分的復(fù)雜多樣致使其凈化處理往往需要不同的技術(shù)組合成一定的工藝流程。傳統(tǒng)的以活性污泥法為主體的污水處理流程包括了一級(jí)處理（格柵、沉砂、一沉）、反應(yīng)池和二沉池的二級(jí)處理流程，以及龐大的污泥處理系統(tǒng)，其流程長、建筑物多、耗能高，造

18、成建筑費(fèi)用高、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用亦高。  氧化溝法、SBR法的出現(xiàn)省去一沉池、污泥處理和二沉池，新技術(shù)新工藝的發(fā)展給污水回用帶來新的起色。 （1）厭氧好氧相結(jié)合的工藝流程 厭氧好氧組合可以達(dá)到既去除有機(jī)物又去除含磷、含氮物質(zhì)的目的。充分發(fā)揮好氧及厭氧條件下生物處理功能，可降低能耗、減少污泥量。 為了實(shí)現(xiàn)回用目的，生物技術(shù)后需引入物理及物理化學(xué)技術(shù)，如前所述混凝、過濾、活性炭、膜技術(shù)等。 （2）MBR技術(shù)（Membrane bioreactors） 膜生物反應(yīng)器：把生物處理與膜分離相結(jié)合的一種組合工藝。由于膜所具備的高效分離特點(diǎn)，所以出水水質(zhì)好，可以直接達(dá)到回用所需水質(zhì)。在生物反應(yīng)器中

19、維持了高濃度的微生物量提高了負(fù)荷，節(jié)省了占地面積。  回顧膜分離技術(shù)的發(fā)展歷史，首先出現(xiàn)的是超過濾（ultrafiltration,簡稱UF）和微孔過濾（microfiltration,簡稱MF）然后才出現(xiàn)的反滲透（reverse osmosis,簡稱RO）、納濾（naofiltration）。專家預(yù)測(cè)：當(dāng)水源具備一定潔凈條件，由PAC粉末活性炭超濾或微濾納濾即可取代全部水處理設(shè)施。未來幾年低壓膜技術(shù)在飲用水處理中有著廣闊前景。在污水處理方面，應(yīng)著重解決膜污染、快速恢復(fù)通量的方法及對(duì)策，這是推廣MBR法處理污水的關(guān)鍵所在。  研究表明：懸浮物、膠體和溶解性分子對(duì)過濾阻力的相對(duì)影響分別為65%、30%和5%?？梢姡瑧腋∥锖湍z體物質(zhì)往往在膜面形成凝膠層，成為減少膜通量的主要原因。由于混合液的組成和特性對(duì)膜污染有重要影響，選擇FeCl3作為絮凝劑，投加粉末活性炭來改善污泥的濾餅性能，使混合液易于過濾?；蛟诜磻?yīng)器中投加纖維球狀填料，形成生物膜和懸浮活性污泥復(fù)合處理系統(tǒng)，以增大膜通量。 選用錯(cuò)流膜組件，在較低壓差下（0.1MPa以下），以較高的膜面流速（一般為4m/s），達(dá)到提高膜面剪切力，消除濃差極化帶來的影響，從而減少膜面污染。在浸設(shè)式中空