中水回用系統(tǒng)研究

馬 偉

1 水資源概述

人類和水的關(guān)系非常密切，不論是生活或生產(chǎn)活動都離不開水這一寶貴的自然資源。水既是人體組成的基礎(chǔ)物質(zhì)，又是新陳代謝的主要介質(zhì)。目前全球一半的河流水量大幅度減少或被嚴(yán)重污染，世界上有80個國家占全球40%的人口嚴(yán)重缺水，因水污染導(dǎo)致死亡的人數(shù)每年達2 500萬人。我國江河除源頭外幾乎都受到了不同程度的污染，城市河段大多陷入V類和劣V類水體。每年因水污染造成的經(jīng)濟損失占全國GDP總量的3%，全國660多座城市有400多座缺水。

2 國內(nèi)外污水回用狀況

污水回用已經(jīng)成為世界不少國家解決水資源不足的戰(zhàn)略性對策。我國在“六五”專項科技計劃中，最先列入了城市污水回用的課題，“七五”(1985年～1990年)攻關(guān)項目名稱為“水污染防治及城市污水資源化技術(shù)”，“八五”(1990年～1995年)攻關(guān)項目名稱為“污水凈化與資源化技術(shù)”，課題名稱為“城市污水回用技術(shù)”，“九五”(1995年～2000年)攻關(guān)項目為“污水處理與水工業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究”，“十五”(2000年～2005年)攻關(guān)項目為“城市污水再生利用政策、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)研究與示范”。

20世紀(jì)70年代初美國開始大規(guī)模二級污水處理廠建設(shè)，并注意回用污水。美國加利福尼亞州是世界上開展污水回用較早的地區(qū)，大量的污水再生與利用設(shè)施已發(fā)展起來，每年有4.32億m3市政污水得到有益的利用，相當(dāng)于該州每年產(chǎn)生污水量的8%，其中傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)利用占主導(dǎo)地位。以色列地處西亞干旱地區(qū)，是一個嚴(yán)重缺水的國家，污水是該國重要的水資源。據(jù)報道，該國100%的生活污水及72%的城市污水(即包括生活污水和一部分城市工業(yè)廢水)已經(jīng)回用，一般回用工程規(guī)模為5 000 m3/d～10 000 m3/d，最小規(guī)模僅達 27 m3/d，最大規(guī)模可達20×104m3/d。納米比亞于1968年建起了世界上第一個合格的再生飲用水工廠，日產(chǎn)水6 200 m3，水質(zhì)達到當(dāng)時世界衛(wèi)生組織(WHO)和美國環(huán)保局公布的標(biāo)準(zhǔn)。此后，納米比亞首都溫得和克市污水經(jīng)二級處理后進入熟化塘，然后除藻、加氯、活性炭吸附與水庫水混合后作為該城市自來水水源，經(jīng)衛(wèi)生評價證明，水質(zhì)是合格的。

3 污水回用措施

3.1 建筑小區(qū)回用系統(tǒng)

建筑小區(qū)中水原水按處理難易和水量大小，可分為淋浴排水、盥洗排水、洗衣排水、廚房排水、廁所排水。其中盥洗排水和淋浴排水稱為優(yōu)質(zhì)雜排水;盥洗排水、淋浴排水和廚房排水組合稱為雜排水;生活污水即所有生活排水的總稱。建筑小區(qū)中水原水的選擇:要有穩(wěn)定可靠的水量;原水污染較輕，易于收集和處理;原水處理過程中不產(chǎn)生污染等。依據(jù)這個原則，利用優(yōu)質(zhì)雜排水和雜排水作為中水水源。優(yōu)質(zhì)雜排水主要含有大量的表面活性劑、毛發(fā)、泥沙等，占給水的45%左右，此類污水處理工藝較簡單，采用一級處理方法去除，處理工藝如下:進水→格柵→毛發(fā)過濾器→沉淀池→混凝投藥(吸附)→沉淀池→濾池→殺菌→消毒→中水池→出水。雜排水水質(zhì)相對復(fù)雜，除優(yōu)質(zhì)雜排水中物質(zhì)外，還有大量的有機物，占給水的70%左右，此類污水采用二級處理方法去除，處理工藝如下:進水→格柵→毛發(fā)過濾器→沉淀池→生物反應(yīng)池→二沉池→消毒池→中水池→出水。建筑小區(qū)中水主要用于:沖廁用水，綠化用水，澆灑道路，小區(qū)景觀用水等。

3.2 工業(yè)中水回用系統(tǒng)

工業(yè)污水是在工業(yè)生產(chǎn)過程中排出的，被生產(chǎn)廢料所污染的水。工業(yè)廢水來自工業(yè)生產(chǎn)過程，其水質(zhì)和水量取決于工業(yè)性質(zhì)、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)原料、產(chǎn)品種類、生產(chǎn)設(shè)備的構(gòu)造與操作條件、生產(chǎn)管理水平等各個方面。每個城市從用水量和排水量看，工業(yè)都是大戶。面對水資源嚴(yán)重短缺，工業(yè)除了實行節(jié)水計劃，提高水的重復(fù)利用率、循環(huán)利用外，必須重視中水回用于工業(yè)。城市供水中50%～80%是工業(yè)用水，而工業(yè)用水中80%是冷卻用水，冷卻用水中70%～80%是對水質(zhì)要求不高的間接冷卻水。因此，中水回用于工業(yè)作為工藝用水或補充冷卻水，則會大大緩解供水矛盾;一些用水大戶對自身污水處理后回用，也可以提高水的利用率，降低生產(chǎn)成本，符合清潔生產(chǎn)原則。采用回用水大大降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。因此，工業(yè)廢水的回用技術(shù)研究對于企業(yè)具有經(jīng)濟效益，對于社會具有社會效益。由于工業(yè)污水成分復(fù)雜，處理工藝也不確定，典型的處理工藝如下:進水→格柵→調(diào)節(jié)池→沉淀池→反應(yīng)池→沉淀池→消毒池→中水池→出水。

3.3 城市污水回用系統(tǒng)

城市污水是由城市排水系統(tǒng)匯集的污水，它是由居民的生活污水和位于城區(qū)內(nèi)的工業(yè)企業(yè)排放的工業(yè)廢水所組成。城市污水水量穩(wěn)定，是供水可靠的水資源。在傳統(tǒng)的二級處理基礎(chǔ)上，對污水再進行適當(dāng)?shù)纳疃忍幚恚蛊渌|(zhì)達到適于回用的要求，這樣能夠?qū)⑽鬯畣渭儍艋某鞘形鬯幚韽S轉(zhuǎn)變?yōu)橐晕鬯疄樵系摹霸偕圃鞆S”，使城市污水變成名符其實的水資源。城市污水深度處理是以污水回用為目的，去除的對象是:1)水中殘存的懸浮物，脫色、脫臭;2)進一步降低BOD5，COD，TOD等指標(biāo);3)脫氮、除磷，消除能夠?qū)е滤w富氧化的因素;4)去除有毒有害物質(zhì)。污水回用以不直接與人體接觸為準(zhǔn)，主要有:1)用于農(nóng)業(yè)灌溉;2)用于工業(yè)生產(chǎn);3)用于城市公共事業(yè)，一方面為市政用水，即澆灑花草樹木、景觀、消防、補充河流湖泊等，另一方面為雜用水，即沖洗汽車、建筑施工及公共建筑和居民住宅沖廁等;4)地下水回灌。城市污水回用工藝:二級出水→混凝→沉淀→過濾→消毒。

4 結(jié)語

污水回用在于使水資源得到合理利用，并發(fā)揮最大效益。可用下式說明:

其中，E為污水回用系統(tǒng)綜合效益分析;E1為節(jié)約的水費開支;E2為節(jié)約的城市給水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)費用;E3為節(jié)約的城市排水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)費用;E4為減少污染排放的社會效益;C1為水回用系統(tǒng)基建投資(包括廢水收集系統(tǒng)、處理系統(tǒng)、回用供水系統(tǒng));C2為水回用系統(tǒng)運行費用(含設(shè)備折舊)。

污水回用對于水資源的可持續(xù)發(fā)展有重要的意義:1)比遠(yuǎn)距離引水造價低。將城市污水處理到可以回用作雜用水程度，其基建投資只相當(dāng)于從30 km外引水;若處理到可回用作較高要求的工藝用水，其基建投資相當(dāng)于從40 km～60 km外引水。2)比海水淡化經(jīng)濟。城市污水中所含的雜質(zhì)小于0.1%，而且可用深度處理法加以去除，而海水則含3.5%的溶解鹽和大量有機物，其雜質(zhì)含量為污水二級處理出水的35倍以上，因此無論基建費或單位成本，海水淡化都超過污水回用。3)污水回用既節(jié)約了水資源，也消除了環(huán)境污染，具有雙重的經(jīng)濟效益。

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