中水技术应用及发展趋向（杨建国,张新民）

时间：2021-01-12 08:06:53　来源：柠檬阅读网本文已影响人

摘要：介绍了国内外中水技术的应用概况, 分析和指出了中水技术的发展趋向, 以期对我国中水技术的发展提供参考。

关键词：中水技术应用概况发展趋向

1 国内外中水技术应用概况

由于“水危机” 的困扰, 世界各国对中水的回用十分重视, 中水技术在日本、美国、以色列等国得到了广泛的应用。日本是中水回用最典型的代表。日本的中水利用从1955年开始, 1980年以后中水利用设施建设速度加快, 到1983年3月底, 全国有中水项目473个, 总回用水量约6.6万m3/d。近年来, 平均每年建设130处, 到1993年全国有1963套中水利用设施投入使用, 中水使用量27.7万m3/d,占全国生活用水的0.7%。东京市和福冈市规定：新建筑面积在3万m2以上或可回用水在100m3/d以上的办公楼或者公寓大厦, 都必须建造中水回用设施。美国城市中水回用达每年9亿m3。英国南部有392个废水处理厂, 其中242个服务人口小于2000人, 占总人口数的2.5%。水资源极其贫乏的以色列生态农业非常发达, 其做法是：在国家中部开始安装排污管道, 将污水引向南部沙漠, 建立各种污水处理厂, 将水净化至可用于灌溉的程度, 目前以色列已有70%的废水经过处理并用来灌概1.9万hm2农田,全国所需水量的16%由废水回用来解决。即使水源充足的法国在20世纪90年代也开始重视起中水回用, 已建立了20多个水处理厂。这些国家均以本国度、区域的特点, 确定出适合其国情、国力的中水回用技术, 使中水回用技术越来越趋于完善。

我国中水利用起步较晚, 1985年北京市环境科学研究所在所内建成了第一项中水工程。此后, 我国天津、大连、青岛、济南、深圳、西安等缺水的大城市相继开展了污水回用的试验研究, 有些城市已经建成或拟建一批中水回用项目。北京是我国中水回用发展较快的城市, 现中水日处理能力已达到7000m3, 还将新建10座中水设施, 中水日处理量将增加3300m3, 达到1.03万m3；
年处理能力将增加100万m3, 达到350万m3。大连是我国严重缺水城市之一, 目前大连市日供水仅为77.5万m3,而该城市1850万m2的公共绿地每天浇灌1次就需要用水33.5万m3。从2002年起大连市用经过3级处理的污水进行绿地灌溉,该水符合Ⅱ级水指标, 而该水1m3成本为0.8元, 比用地下水灌概节省0.2元左右, 据初步估算, 使用这种经过处理过的污水进行1850万m2公共绿地的灌溉, 每天节约成本8万元。青岛市海泊河污水处理厂的中水回用试点项目已经启动。通过该项目, 还将逐步开发青岛市另外3个污水处理厂的中水回用项目, 并对青岛的中水管网进行总体规划,使青岛的中水供水能力由目前的日供4万m3逐步达到日供20万m3,通过管网广泛回用于景观用水, 城市绿化、道路清洁、汽车冲洗、居民冲厕及施工用水、企业设备冷却用水等领域, 以缓解青岛城市用水供需矛盾。济南市位居全国40个严重缺水城市之列, 水资源形势非常严峻, 已影响到城市经济、城建、生活等各个方面。为了解决缺水问题,济南市于1988年开始中水工程建设试点工作, 先后建设了南郊宾馆、玉泉森信、济南机场、将军集团等一批中水示范项目。目前, 已建成并投入使用的中水工程单位有20余家, 日处理能力达到1万m3。南郊宾馆中水工程是1991年投入使用的, 每年节省水费30多万元, 现已完全收回了投资成本并有超额节支。玉泉森信是济南首家主体工程与中水工程同时设计、施工、使用的项目。中水工程有效地降低了酒店的用水量, 目前酒店每季度用水量仅为3万m3左右；
不到同等规模酒店用水量的40%。仅使用中水, 玉泉森信每月可节省开支2万多元, 一年便节省2.5万多元。这些实践表明, 城市中水回用利益巨大, 我国其他一些城市,如天津、石家庄也在尝试利用中水清洗汽车或建立建筑小区的中水系统。但总的看来, 我国中水技术应用尚处于起步阶段, 中水项目在我国还没有得到大面积推广, 中水利用的范围及规模普遍发展缓慢。为了加速中水回用工作的开展, 规范中水回用工程的工艺、设计等, 我国已在总结国内外成功经验的基础上, 制定出《建筑中水设计规范》(CECS30-91)、《生活杂用水水质标准》(CJ25.1-89)。北京市也结合地方特点制定了《北京市中水水质标准》。

2 中水技术发展趋向

2.1 以雨水为水源的中水利用日益受到重视

日本中水水源分为A、B、C、D这4类。A类：洗手、洗脸、浴水、热水；
B类：A类+厨房排水；
C类：B类+厕所冲洗水；
D类：雨水。在A类水充足时, 以A类水为中水水源, 如果A类水不够, 则补充D类水做为中水水源,若还不够则取B类水+D类水。如果水量还不足时, 则考虑使用C类水, 总之中水运行使用的原则是不用新水。日本对于以雨水为水源的中水利用日益重视, 且发展也较快,其利用已远大于以生活污水为水源的中水利用量, 近来又有雨水利用计划指导。这就是日本的中水仍以一定的速度发展的原因, 也代表中水发展的方向。2003年北京海淀公园雨水回用系统建成, 表明我国也开始重视雨水利用。

2.2 建筑小区和城市(区域)中水系统成为发展重点

中水系统按规模分为建筑、建筑小区和城市(区域)中水系统三大基本类型。建筑中水系统是以单个建筑物内的杂排水或生活污水或屋顶雨水为水源, 处理成中水再利用,实施容易。但由于规模小, 其投资及处理运行费用较高；
建筑小区中水系统是以住宅小区或数个建筑物形成的建筑群排放的污水或雨水为水源, 处理成中水再利用。其给水、排水、雨水和中水等组成一个系统, 中水为共同使用, 其管理集中, 处理运行费用相对较低, 供水水质较稳定；
城市(区域)中水系统是以城市污水处理厂的出水为水源, 深度处理后供大面积的建筑群作中水使用。其处理运行费用低,但是由于规模大, 实现难度较大。中水回用的经济性是决定其能否广泛应用的关键因素之一, 在一定背景的经济条件下, 不同类型的中水工程只有达到一定经济规模的时候才是经济的, 否则就是不经济的。也就是说, 处理规模越小其运行成本就越高, 相反, 处理规模越大其运行成本就越低, 经济效益越显著。为了扩大规模, 降低中水的成本,目前日本正在以新建小区为重点, 普及中水建设；
而一些大城市如东京, 则建设了全地区的城市中水系统。2001年,北京完成了高碑店污水处理厂中水回用工程, 目前该项目已投入运转, 每天将20万m3处理水送到高碑店湖, 作为北京第一热电厂的冷却水；
同时, 每天还有10万m3的处理水送到北京第六自来水厂, 经深度处理后送到北京东南郊工业区作为工业冷却水, 以及北京南部城区公园绿地、道路浇洒等市政杂用水。北京市给我国城市(区域)中水系统的建设带了头。

2.3 新的中水处理工艺不断被采用

中水处理流程一般包括3部分：预处理、主处理和后处理。预处理包括格栅、调节池、毛发过滤器；
主处理分别为絮凝沉淀或气浮、生物处理、膜分离及土地处理等；
后处理包括过滤、消毒等。中水处理是中水技术的核心, 目前, 在中水处理工艺中应用最多的是混凝与过滤工艺, 但随着水处理技术的发展, 一些新的中水处理工艺不断被采用。

在以生物处理为中心的流程中, 苏格兰设计出家庭规模的SBR和旋转生物反应器RBC, 德国的Bavaria厂的SBR系统处理的生活污水回用可满足400-2500人的需要, 据报道, 德国采用活性污泥SBR和生物膜SBR插入到主体活性污泥反应器中脱氮, 脱氮率90%。日本认为SBR活性污泥工艺是小型废水处理厂最有前途的工艺, 适合在城市地区使用。英国的STW政策是使用生物转盘对生物废水提供二级治理(50-2000人)。德国的寒冷地区广泛使用滴滤滤池, 作用巨大, 如Alps风景区, Ingolstadt废水处理厂等。澳大利亚的Nowak建议配备生物转盘反应器来提高废水处理厂的脱氮和脱磷的能力。法国的水处理厂一般采用活性污泥和氧化塘技术, 也有采用活性污泥-UV(C12)技术和采用生物滤池-地面滤池技术。科威特有人介绍了一种好氧固定床反应器HASFF, 该系统为悬浮系统, 对废水进行二级处理,BOD、COD、氨的去除率分别为、94%、65%、75%。意大利东北部寒冷地区的VR废水处理厂用移动床生物膜反应器以满足该地区夏冬季大量旅游者带来的生活废水处理的需求。希腊有很多小型市政废水处理厂(MWTP),一级处理厂包括机械预处理, 沉淀, 氮化和污泥的空气干燥脱水, 二级处理厂主导系统是好氧系统, 液流包括机械预处理, 好氧, 沉淀, 氯化, SBR用的较少, 接触系统在希腊也不普遍, 希腊有12个高级处理系统, 主要在各个阶段注意氮的控制。以生物处理为中心的流程具有适应能力强、产生污泥量少、维护管理容易等优点。

在以物理化学方法为中心的流程中, California使用臭氧和颗粒状活性炭GAC工艺处理大量的不同二级出水。西班牙水处理厂用过量的臭氧剂量(大于9mg/L)对过滤后的二级出水消毒, 再用于农业灌概。Oregon用脉冲UV消毒系统取得令人满意的结果, 意大利南部采用了UV单元给二级出水消毒, 当UV的剂量160mws/cm2时, 大肠菌失去活性, 回用水达到意大利的农业回用标准。

在以膜法为中心的处理流程中, 美国的Belgium在微滤(MF)后再反渗透(RO)得到高质量的处理水,Georgia实验了超滤(UF)和纳滤(NF)处理二级出水。California的Livermore厂是一个容量2840m3/d的先进水处理工厂,该工厂采用MF和RO膜工艺处理二级污水。OCSD组织计划发展非直接饮用水的GRS系统, 拟采用MF-RO-UV技术处理二级出水, 在20年内完成, 可提供4.5万m3/d的回用水。西海盆的Mobil厂和韩国的三星公司均采用CMF/RO技术, 处理能力分别为1.2万m3/d和3万m3/d。PCI公司在英国千年宫水回用工程中采用UF,NF,RO技术处理生活污水和雨水,地面水用于冲厕所, 供应量为500m3/d。中国有使用一体式中空纤维生物反应器处理生活污水的报道, 经110d的运作, 均得到优质而稳定的膜过滤出水, 符合杂用水水质标准。北京有个人口为2.5万的居民小区采用膜-生物反应器(MBR)的中水处理系统, 出水水质明显高于生物接触氧化法。

参考文献

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作者简介：杨建国（1969-）, 男, 助理研究员。

来源：《北京水利》2005年第2期

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