污水回用及管道改造

A. 市政污水管道修復方法有哪些

由於下水管道的老化（常年埋設於地表下面時間長於50年的管道）的增加，並且有一種說法說是長於30年的管道會導致道路沉降，而為了避免此類事故，作為下水管道管理者，需要系統的進行排水管網的檢測，檢測管道作為一項重要的檢測工作，是維護和保護管道的有效措施。
由於降雨和沖洗街道等原因，會把樹枝、不規則石塊等沖人下水道，但是這些東西不會輕易隨著流水進行流動，長期滯留於管道內部，容易導致管道破損、堵塞等情況，而且由於下水管道狹窄，人工無法進入內部手動清除這些障礙，這時就需要使用管道檢測修復機器人來進行作業。
目前，在上海、廣州和揚州等地均引進了CCTV管道檢測成像系統，高壓清洗車、風機吸污車等先進維護設備，已應用到污水管網普查維護當中。廣州市迪升探測工程公司將CCTV成像系統應用到各園區管網建設工作中，大大減輕了以往管網普查的難度和強度，是得以往需半年的普查工作縮短至三個月，在加快管網接受工作進度的同時，也形成了一套完整的管道內部情況視頻資料，為推進廣州市加強污水管網科學化管理運行做出了重要貢獻。
污水管道的病害分類及原因：
管道病害主要分為結構性病害和功能性病害兩種。
而這其中結構性病害主要有：破損、變形、錯口、脫節、滲漏、腐蝕、橡膠圈脫落等；
功能性病害主要有：沉澱、樹根、窪水、障礙物、管道穿越等。
污水管道病害的主要原因：
(1)管道承插口的密封材料老化或脫落，介面處出現泄漏；
(2)隨著城市建設的發展、道路的整修及擴建，地下水位的變化等造成地面的不均勻下沉，原來鋪設的管道也隨之出現不均勻沉降從而接頭處被掰開縫隙造成管道泄漏；
(3)各種工程建設施工對管道的機械性破壞。
(4)在軟基處理地段，由於人為因素，道路沉降穩定時間不足，便急於施工見效，使得管道建設不久後因沉降嚴重造成管道損壞。
從以上情況可以看出：管道存在的問題並非是整體性的，僅僅是由於個別原因造成管道的整體失效。
非開挖污水管道修復工藝要注意的幾個方面：
(1)考慮損壞的類型：根據損壞的程度以及相關管線的影響程度，比如只是少量介面損壞可用點狀修復，而這些需要細致的巡查工作；
(2)考慮施工質量的穩定性：了解不同工藝的特點以及施工地點的地形結構，選擇適宜的工藝，比如嵌補、注漿法等，而注漿法有時穩定性會較差；
(3)考慮對水流的影響：比如套環法、短管內襯法等對水流會有一定的影響；
(4)考慮工期長短，施工環境的要求、考慮對周圍管線的影響：如嵌補塗層注漿法工期較長，螺旋內襯可以適當帶水作業，而裂管法對周圍管線存在影響的可能，以上幾種修復方法各有各的優點和缺陷。
(5)考慮造價：在綜合考慮了以上各種工藝的技術優缺點後，造價反而是影響選擇關鍵，比如cipp的質量相對於其他較好，螺旋內襯可帶水作業，但是貴。

B. 污水處理廠處理污水的方法和原理是什麼

1、物理法：主要利用物理作用分離污水中的非溶解性物質，在處理過程中不改變化學性質。常用的有重力分離、離心分離、反滲透、氣浮等。物理法處理構築物較簡單、經濟，用於村鎮水體容量大、自凈能力強、污水處理程度要求不高的情況。

2、生物法：利用微生物的新陳代謝功能，將污水中呈溶解或膠體狀態的有機物分解氧化為穩定的無機物質，使污水得到凈化。常用的有活性污泥法和生物膜法。生物法處理程度比物理法要高。

3、化學法：是利用化學反應作用來處理或回收污水的溶解物質或膠體物質的方法，多用於工業廢水。常用的有混凝法、中和法、氧化還原法、離子交換法等。化學處理法處理效果好、費用高，多用作生化處理後的出水，作進一步的處理，提高出水水質。

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處理技術：一級處理主要去除污水中呈懸浮狀態的固體污染物質，物理處理法大部分只能完成一級處理的要求。經過一級處理的污水，BOD一般可去除30%左右，達不到排放標准。一級處理屬於二級處理的預處理。

二級處理主要去除污水中呈膠體和溶解狀態的有機污染物質（BOD，COD物質），去除率可達90%以上，使有機污染物達到排放標准，懸浮物去除率達95%出水效果好。三級處理進一步處理難降解的有機物、氮和磷等能夠導致水體富營養化的可溶性無機物等。

C. 污水回用的途徑有哪些

目前，污水處理技術盡管很多，但其基本原理主要包括分離、轉化和利用。分離是指採用各種技術方法，把污水中的懸浮物或膠體微粒分離出來，從而使污水得到凈化，或者使污水中污染物減少至最低限度。轉化是指對已經溶解在水中、無法「取」出來或者不需要「取」出來的污染物，採用生物化學、化學或電化學的方法，使水中溶解的污染物轉化成無害的物質，或者轉化成容易分離的物質。總之，污水處理應使水中污染物朝有利於治理的方向發展。污水處理後可應用於農業、工業、建築、地下水回灌、景觀、娛樂、河流生態維持等方面，不同的用途對污水處理有不同的要求。

一、農業用水
農業用水是城市污水回用的一個大用戶，主要包括大田作物、花卉和林地的灌溉。污水回用於農田灌溉時，不僅能給農業生產提供穩定的水源，而且污水中的氮、磷、鉀等成分也為土壤提供了肥力，既減少了化肥用量，又增加了農作物產量，而且通過土壤的自凈能力可使污水得到進一步的凈化，尤其污水回用可控制農村地區無節制地超采地下水。但如果污水水質不能滿足要求，則會破壞土壤結構，使農葯以及重金屬在作物和土壤中積累，降低農產品質量及產量。回用污水中污染物的限度要以作物種類及生長階段以及水文地質條件等為依據，其水質必須符合《農業灌溉水質標准》。

污水灌溉是具有風險的，由於對污水處理程度不夠或長期灌溉風險估計不足，我國的污水灌溉已有很多經驗教訓，如沈陽張士灌區用污水灌溉20多年後，污染耕地2500h㎡，造成嚴重的鎘污染，稻田含鎘5—7mg／Kg；天津近郊因污水灌溉導致2．3萬h㎡農田受到污染；廣州近郊因為污水灌溉污染農田2700h㎡，因施用含污染物的底泥約13333h㎡的土壤被污染，污染面積佔耕地面積的46％；20世紀80年代中期，對北京某污灌區進行的抽樣調查表明，大約60％的土壤和36％的糙米存在污染問題。

二、環境用水
主要用於城市水系補充用水以及綠化隔離帶和園林灌溉用水。一個城市沒有水就沒有靈氣。用中水補充河湖水系，替代其它水源一舉兩得，既達到優水優用、節約用水的目的，又美化了環境。水資源缺乏是北京生態環境建設的重點和難點，充分開發利用中水將為城市水系補充用水和綠化用水提供充足的水資源保證。隨著北京生態居住區的建設，城市綠化用水將不斷增加，中水將成為城市綠化用水的主要來源。

三、工業用水
據調查，北京工業用水佔全市各業用水的25％左右，在節水方面仍有很大潛力。面對淡水日缺、水價上漲的嚴峻現實，工業企業除了盡力將本廠廢水循環利用以提高水的重復利用率外，對城市污水回用也日漸重視。工業用水根據用途的不同，對水質的要求差異很大，水質要求越高，水處理的費用就越高。理想的回用對象應是冷卻用水和工藝低質用水(洗滌、沖灰、除塵、直冷等)。當考慮某項工藝是否可以利用回收的污水時，必須滿足需要的水質，並要計算回用污水及其處理的費用，以求最大的經濟效益。

四、市政雜項用水
主要用於建築施工、噴灑路面、洗車和沖廁等。據測算，北京200多萬輛車如果都用中水洗車，每天能節省近1．3萬戶居民一個月的生活用水。中水回用時應格外注意衛生，以免危害消費者的身體健康。此外，中水中不應含有致病菌，應清潔、無臭、無毒，且懸浮物含量滿足應用要求。

五、地下水回灌
近幾十年來由於持續乾旱造成地下水過度開采，北京已形成了超過2500k ㎡的漏斗區，嚴重地影響了地面生態系統和地下水吸取水層的安全。將城市污水二級處理後回灌於地下，水在流經一定距離後同原地下水源一起作為新的水源開發。這樣既可以阻止因過量開采地下水而造成的地面沉降，還能利用土壤自凈作用提高回水水質，直接向工業和生活雜用水供水。污水回灌地下水對水質要求很高，回灌前須經生物處理(包括硝化與脫氮)，還必須有效去除有毒有機物與重金屬，一旦回灌水質達不到要求，將會對地下水含水層造成污染。

D. 污水處理廠中,風管與回用水管的作用

風管就是鼓風曝氣用的管道，所用材料要求承壓能力高，以
回用水管就是指處理後的污水（中水）用水泵輸送至回用用戶的管道，以鋼管、PE、鑄鐵管道為主，與供水管道相同。

E. 污水管網改造過程中現狀排水怎麼排

以淮安城市規劃污水管網為例，結合城市排水現狀和城市未來發展，將老城區現有的合流制系統逐步改造成為完全分流制系統，通過調整、完善城區內的污水收集系統，實現2030年建成區內污水全部經分流制系統進入污水處理廠集中處理。堅持整體規劃、分期建設的原則，按照遠期規模規劃污水管道；充分考慮現狀，盡量利用和發揮原有的排水設施的作用，使規劃排水系統與現有排水系統合理地有機結合，在充分利用現有污水管網的基礎上結合地形情況，改造和規劃建成區污水排水系統，杜絕污水外溢，最大程度減少污水對城市環境的污染。實行污水治理，改善市區河流的水體質量，新建或擴建污水處理廠，達到經濟效益、社會效益和環境效益的統一。此外，還對污水回用、污水泵站管理、污水處理工程估算以及新技術、新工藝等方面都進行了科學系統的規劃。

隨著城市經濟建設的快速發展，主城區污水管網工程設施建設滯後、歷史「欠賬」較多、污水管網設施標准不高、設施老化以及污水系統不完善，局部地區污水管網不配套，部分地方污水沒有出路等問題日顯突出，為有效改變這一現狀，科學合理規劃好淮安城區未來污水綜合整治目標，我市積極探索科學規劃之路，由市排水監管中心委託規劃設計部門對淮安城區污水管網實施詳細規劃。

F. 污水管道改造工程

管道工程施工工藝和具體流程：

一、施工工藝：
路基填方地段，管道和檢查井的施工，與路基填築互相配合，當路基填築高於污水管頂0.5時，先開溝槽，埋設污水管道和檢查井，爾後繼續施工路基。當路基填築至級配
碎石層底面標高時，施工雨水管道和檢查井。機械開挖管溝槽，邊坡1：0.25。 路基挖方地段，路槽開挖,挖管道溝槽，進行污、雨水管道和檢查井施工。機械開挖管溝槽，邊坡1：0.25，機械吊裝管就位。 管道溝槽開挖後，必須進行溝槽地基承載力測定，測定採用重型擊實法進行測定，地基承載能力滿足設計要求後方可澆注混凝土墊層，如地基承載能力不滿足設計要求，必須採取回填碎石墊層的方式進行處理，處理後在進行地基承載能力確定。 測量放線，雨、污水管道線,,每隔20m設中心樁，排水管道放線,每隔10m設中心樁。管道檢查井處、變換管徑處均應設中心樁，必要時要設置護樁或控制樁。排水管道抄平後，應繪制管路縱斷面圖水管線測量工作，應有正規的測量記錄本，認真詳細記錄。
測定碎石墊層承載力滿足要求後，將在墊層上按設計要 求支模板，並澆注凝土枕基，混凝土採用C15混凝土，混凝土達到設計強度後才能進行布管工作。
待枕基混凝土達到設計強度後，將管道吊裝到枕基上， 並用紅磚固定其位置確
保兩管道的中心線一致，保證管道軸線在同一直線上，不允許管道中心線交錯。
管道布設好後在枕基上標明管道介面線及模板安裝線， 支設模板時必須對進行加固，並採取措施防止模板漏漿，在進行大於500的管道介面施工時應將鋼絲網按設計要求固定在混凝土管上。
二、布管
1.1嚴格按設計、按規范布管。
1.2應使用專用工具。
1.3線管連接要牢固。
1.4管口要封堵。
1.5彎曲要合理。
1.6走向要正確。
1.7綁扎要牢固。
1.8管道軸線不得交錯。
三、雨、污水管道承插口柔性連接施工方法
本工程污水管道的介面設計考慮到本工程位於##區，管道易於沉降所以
採用承插式柔性介面，以防管道不均勻沉降和提高管道的密封性能。承插式膠圈柔介面安裝時應注意以下事項：
①安裝前應徹底清潔接頭內的表面、凹槽，止推圈和橡膠圈，應確保其無油污灰塵
②安裝密封圈時應確保密封圈與凹槽、管壁均勻貼合，並在安裝前使用潤滑劑封
圈。
③填打膠圈出現「棉花」、嚇司鼻」、「凹兜」、或「跳井」時，可利用鐵牙將介面間隙適當撐大，進行調整處理。
④鏨子應貼插口壁按由下向上的順序打，使膠圈沿一個方向依次均勻入承口水線。
填膠圈的質量標准：膠圈壓縮率符合要求；膠圈填至無小台承口外緣距離均勻；無「麻花」、「悶鼻」、「曰兕」、「跳井」現象
本工程檢查井分為雨水檢查井和污水檢查井，檢查井均採用方形檢查井，均採用磚砌。
四、管道的閉水試驗
（1）、閉水試驗的目的是檢驗排水管道的嚴密性。 （
(2）、管道做閉水試驗前應檢查管道及檢查井外觀質量格
，溝內有無積水，全部預留孔是否已經封閉
，管道兩端堵板的承載力是否經驗算大於水壓力的合力。
（3）、閉水試驗將分段進行，以兩檢查井間混凝土管道為一個試驗對象，試驗時將兩閉，並在兩端設置膠管，進水口處膠管為注水膠管，混凝土管另一端膠管為排氣管。
（4）、注水前應再次檢查管道的外觀質量
、管口封堵情況
，檢查合格後方可注水。
（5）、注水以排氣管道出水且出水流量與注水口注水進量一致為止，注水結束後應測量兩端膠管水位並做記錄。
（6）、閉水試驗時間為12h，12h後應重新測定兩端膠管的水位值，看其差值是否滿足設計要求。
（7）、本工程雨、污水管道均採用DN600管道，12h後其允許滲水量為30.6，如不滿足要求應重新檢查管道的嚴密性，找出漏水位置從新處治。
五、回填
管道回填土的土質應採用砂或土質較好的土。當採用開槽中的較好土質作為回填土時，應將土塊、礫石、異物等去除
。管安裝完成後，應邀請設計、建設部門等有關單位，進行隱蔽驗收，然後抓緊回填土施工。

回填時先由管道的兩側向管底均勻回填砂土，然後在兩側部分同時分層回填夯實禁止只由一側回填。 直徑700mm以上的管道，回填夯實後，應再次量測管內的各部分安裝尺寸，檢查管道有無異常並作記錄，以備確認和對問題進行研究處理。

G. 高分求助住宅小區生活污水處理工藝流程及中水回用流程

小區生活污水處理中水工程工藝設計方案

第一章 工程概況一、設計依據： 1、業主提供資料； 2、國家污水綜合排放標准GB8978—1996； 3、生活污水處理工程設計規定DBJ08-71-98； 4、室外排水設計規范GBJ14—87及相關專業設計規范； 5、市區域環境雜訊標准GB3096—93。 二、原水來源、水量及中水用途：1、原水來源：小區住戶生活污水。2、水量：小區住戶1024戶，按每戶平均3.5人，合計大約3584人。鑒於房產公司尚未提供人均用水量，參照我國南方小城市（<20萬人），居民人均住宅用水148.5L/（人.d），並參照高級住宅和別墅人均生活用水300~400L/（人.d），，兩者取平均數為250L/（人.d），暫時作為本項目核算水量的依據，那麼，本項目設計處理水量=3584人×250L/（人.d）×1.10（未預見水量）=985.6m3/d，取生活排水量與生活用水量相同（DBJ08-71-98）。新建中水處理站設計規模為985.6 m3/d，平均小時處理量為41m3/h。3、中水用途：小區綠化澆水、景觀補充水。通過處理後中水主要回用於沖廁、綠化、洗車等方面，因此要求達到CJ25.1—89《生活雜用水水質標准》要求。主要指標為：COD≤50 mg/L；BOD5≤10 mg/L ；懸浮固體≤10 mg/L；濁度≤10度；PH：6.5-9.0；油類≤3 mg/L；總大腸菌群≤3個/L；嗅：無不快感覺；游離余氯：管網末端不少於0.2 mg/L。4、中水回用比例≥80%，其餘污水經處理達標排放。污水進水和達標排放主要水質指標如表一所示： 表一：污水進水、達標出水主要水質指標 CODcrmg/L BOD5mg/L SSmg/L 動植物油mg/L NH3--Nmg/L PH
進水水質 350-450 180-250 200-300 ≤40 35-40 6--9
排水水質 100 20 70 10 15 6--9
註：處理後的出水要求達到國家污水綜合排放標准《GB8978-1996》中的一級標准。 第二章 工藝設計方案一、設計原則： 1、嚴格執行環境保護方面的有關規定，確保處理後尾水的各項水質指標皆符合本方案設計依據中的標准和要求。 2、採用成熟的，功能穩定的污水處理工藝技術，並具有一定的靈活性，可調節性以及應急排放措施。 3、整套污水處理系統，盡可能佔地面積小，投資省和運行費用低。4、主體設施採用鋼筋砼結構，使用壽命長；選用的設備、儀表、配件、材料，均為質量可靠，運行穩定，便於維修。 5、充分考慮處理過程中二次污染（雜訊、臭氣、污泥處理）的防治。6、本設計的范圍為接入污水處理站集水井至排放池為止的污水處理工藝、電氣各專業設計。

二、處理方法：
本工程擬採用水解酸化—兩級接觸氧化—過濾—消毒的工藝流程。、
污水經格柵截留大顆粒污物後流入調節池，調節池採用曝氣式，以均衡水質水量，並通過曝氣攪拌避免污物沉澱。調節池後部設水解酸化段，利用細菌在厭氧條件下短時間內的水解酸化反應，降解污水中大分子有機物，有利於細菌好氧分解。
好氧處理採用兩級生物接觸氧化。生物接觸氧化是處理流程中最重要的部分，大量有機物在這里被細菌好氧降解。採用多級分段式接觸氧化，形成逐級負荷遞減系統，使接觸氧化在去除率、抗沖擊負荷、出水水質等方面更具優勢和可靠性。
生物接觸氧化出水再經過過濾、消毒，即可完成深度處理中水回用。

三、工藝流程：
（圖略）
按上圖所示的處理工藝方案流程，各構築的作用和說明如下：
為了達到排放要求，處理工藝採用以生化處理A/O法為主處理的二級處理法，本處理系統由集水井、調節池、A段生化池、O段生化池、沉澱池、排放池、中水池、污泥池、機房（風機、水泵和電控櫃）等構築物組成。

四、主要構築物：
1、土建（本鋼筋砼設備為地埋式，頂部復土0.3米可綠化環境。）
序 號 名 稱 規格（m） 數量（座） 備 注
1 集水井 1.5×6.5×4.5 1 地下式鋼筋砼結構
2 調節池 12.5×6.5×4.5 1 同上
3 接觸氧化池 12.5×3.5×4.5 2 同上
4 沉澱池 9×3×4.5 1 同上
5 污泥池 9×3×4.5 1 同上
6 排放水池 4×4×4.5 1 同上
7 中水池 9×6×4.5 1 同上
8 機房 4×3.5×2.6 2 設在地面上

五、主要設備：
序號 名 稱 型號規格 單 位 數 量 備注
1 機械格柵 台 1
2 一級提升泵 台 2 一用一備
3 羅茨風機 台 3
4 二級提升泵 台 2 一用一備
5 石英砂過濾器 台 1
6 電磁流量計 台 1
7 消毒劑投加裝置 套 1
8 活性炭過濾器 台 1
9 污泥泵 台 2 一用一備
10 組合填料 套 1
11 管道及法蘭彎頭 套 1
12 閥門器材 套 1
13 人孔及閥門蓋 套 1
14 填料支架 套 1
15 防腐材料 套 1
16 電器控制系統 套 1
17 配電器材 套 1
18 聚丙稀蜂窩斜板 套 1
19 液面控制器 套 1
注1：該污水處理系統總電機功率55kw， 運行功率35kw。
注2：設施佔地面積大約350-400 m2 。
注3：上述構築物參數或設備配套會因設計時做適當更改，以施工圖為准

2.2 常用流程
根據小區廢水處理的原則，應選擇處理效果穩定、產泥少、節能的處理方法。小區系統中的各類建築物一般均建有化糞池，所以化糞池應與污水處理方法相結合。常用的工藝流程有：
①污水→格柵→調節池→提升泵→接觸氧化池→沉澱池 →出水。
②污水→格柵→調節池→提升泵→

H. 污水再生回用和水資源可持續利用

方先金

（北京市市政工程科學技術研究所，北京市西城區大帽胡同號，100035，中國）

我國是一個水資源貧乏的國家，人均水資源擁有量只有2200m³，僅為世界平均水平的1/4，在世界銀行連續統計的153個國家中居第88位。同時，我國水資源在時間和地區分布上很不平衡，南方多北方少，北方大部分地區人均水資源擁有量低於聯合國可持續發展委員會確定的1750m³用水緊張線，其中9個地區低於500m³的嚴重缺水線。水資源短缺已成為制約我國經濟和社會發展的重要因素。

1水資源可持續利用面臨的問題

1.1水資源總量緊缺

50年來，全國用水總量從1949年的1000多億m³增加到1997年的5566億m³，其中農業用水佔75.3%，工業用水佔20.2%，城鎮生活用水佔4.5%，人均綜合年用水量從不足200m³增加到458m³。目前，全國每年缺水近400億m³，其中，農業缺水300億m³，因旱致災，年均減少糧食200多億千克；城市和工業缺水60億m³，影響工業產值2300多億元，全國668座城市有400多座缺水，有110個城市嚴重缺水。特別是1999年以來，我國北方地區持續乾旱，給工農業生產造成較大的影響，也給城市、農村居民生活用水造成很大的困難。2001年6月上旬旱情最為嚴重時，全國受旱面積一度達到4.2億畝（1畝＝100m²），由於持續乾旱，水源不足，造成城鄉人民生活用水緊張，有2198萬城鎮人口和3300萬農村人口及1450萬頭大牲畜發生飲水困難。天津、長春、大連、青島、唐山和煙台等大中城市已受到水資源短缺的嚴重威脅，許多水庫、河流出現從來沒有過的斷流和乾枯。今後隨著人口的增長、生活水平的提高、城市化的加快，水資源供需矛盾將更加突出，據預測，我國用水高峰將在2030年前後出現，2030年我國人口將達到16億人，糧食總產量需達到7億t，年用水總量為7000億～8000億m³，全國每年缺水將在700億m³左右。

氣候變化對我國水資源可利用量也產生了負面影響。據1950～1997年的降水和氣溫資料分析，我國近20年來呈現北旱南澇的局面。20世紀80年代華北地區持續偏旱，京津地區、海灤河流域、山東半島10年平均降水量偏少10%～15%。進入20世紀90年代，黃河中上游地區、漢江流域、淮河上游、四川盆地的8年平均降水量偏少約5%～10%，黃河花園口的天然來水量初步估計偏少約20%，海灤河和淮河的年徑流量也都明顯偏少。北方缺水地區持續枯水年份的出現，以及黃河、淮河、海河與漢江同時遭遇枯水年份等不利因素的影響，加劇了北方水資源供需失衡的矛盾。據相關研究，未來50年由於人類活動產生的溫室效應，全球年平均氣溫可能升高，氣溫升高將使地表蒸發量提高，水資源量將相應減少。

1.2水資源分布不均

我國水資源在時間和空間分布上很不平衡。長江流域及其以南地區國土面積只佔全國的36.5%，其水資源量佔全國的81%；黃淮海流域人口、糧食產量和國內生產總值都佔全國的1/3左右，但其多年平均水資源僅佔全國的7.2%。受季風氣候的影響，各地的降水量年內分配極不均勻，大部分地區每年汛期4個月的降水量佔全年降水總量的70%左右，很容易形成春旱夏澇。水資源在時間和空間分布上不平衡給水資源充分利用帶來了一定的難度。

1.3水資源浪費嚴重

我國一方面水資源嚴重短缺，另一方面卻浪費嚴重。長期以來，「以需定供」的水資源非可持續利用模式是造成水資源短缺的人為原因。盲目發展第一、第二產業，特別是片面追求糧食增產和重工業的發展，造成產業結構的不合理，水資源利用效率偏低，使本來就緊缺的水資源問題更加嚴重。

目前，我國農田灌溉面積中渠灌面積佔75%左右，而渠系損失約為50%，農田蒸發損失約為17%，實際利用量僅有33%左右。由於大多數地方採用傳統的灌溉模式，每畝實際灌水量達到450～500m³，超過了實際需水量的1倍左右，浪費極為嚴重。我國主要依靠降水的旱作耕地面積約12億畝，其中70%分布在降水量250～600mm的北方地區，由於蓄水和保水等基礎設施不足，農田對自然降水的利用率僅為56%左右。按最新統計估算，我國農田灌溉用水的利用率僅有1.0kg/m³，旱作耕地的水分利用效率為0.60～0.75kg/m³，全國農業用水的平均效率為0.8kg/m³，綜合經濟效益為0.2美元/m³，而以色列已超過1美元/m³，差距十分明顯。現階段我國農業水資源利用不符合水資源可持續利用的要求。

我國工業用水效率總體水平仍然較低，2001年我國萬元工業產值取水量為90m³，約為發達國家的3～7倍；工業用水重復利用率約為52%，遠低於發達國家80%的水平。2000年全國城市人均生活用水量達220.2L/d，遠高於發達國家的人均生活用水量。社會各界的水憂意識不強，浪費水資源的現象仍很嚴重，這說明節水措施尚未有效落實，節約用水的技術和管理水平不高。近十年來，我國根據經濟可持續發展戰略對經濟結構調整雖已初見成效，但水資源消耗利用模式尚未發生實質性變化。

1.4水污染形勢嚴峻

目前我國污水處理率還較低，大量的城市和生活污水未經處理直接排入江河湖庫水域，使全國大部分水域和近50%的重點城鎮的集中飲用水水源受到不同程度的污染，其中水污染比較嚴重的城鎮98個，主要分布在三河三湖流域。由於水污染一些水源被迫停止使用，尋找新的水源，從而加劇了城市缺水。水污染還影響到供水水質，損害居民的身體健康。目前，全國水土流失面積356km²，占國土面積的37%。全國地下水多年平均超采74億，已形成164個地下水超采區，部分地區出現地面沉降，海水入侵等問題。許多重要河流、湖泊污染嚴重，由於污染而引發的水事矛盾不斷增加。水污染嚴重影響我國的水資源可持續利用，影響我國經濟社會的可持續發展。

2實現我國水資源可持續利用應採取的措施

我國政府十分重視水資源可持續利用，明確指出：水資源可持續利用是我國經濟社會發展的戰略問題。多年來，針對我國水資源特點和水資源利用中存在的問題，採取了一系列措施來保證水資源的可持續利用。

2.1合理利用水資源

我國水資源可持續利用的根本出路在於堅持可持續發展戰略，變「以需定供」的傳統開發模式為「量水而行、以水定需」的水資源可持續利用的模式。立足於可利用水資源的保護和合理利用，根據水資源承載能力，確定經濟社會發展結構，確保各種水域的可持續利用，對經濟結構進行戰略調整，在水資源充裕和緊缺地區採用不同的經濟結構。大力發展節水、省能、高附加值的高新技術產業和服務業。根據我國水資源的時空分布特點合理發展農業，採取必要的退耕還林，使生態系統得到改善，保證水資源的供需平衡。

2.2合理調配水資源

根據我國降水年內分布不均的特點，應修建大量的蓄水設施，以充分利用水資源。目前，全國共建水庫8.5萬座，使年供水能力大大提高。蓄水設施一方面能將雨季多餘降水貯存起來，供乾旱季節使用。另一方面可以減少洪水災害，保證經濟的發展。在地域上，我國的水資源南多北少，南方水資源充裕，北方水資源嚴重不足。南水北調工程是解決我國北方地區水資源缺水矛盾，實現水資源合理配置的重大戰略工程。南水北調東、中、西三條線路將與長江、黃河和海河相互聯接，形成水資源合理配置的總體格局，達到南北調配、東西互濟的水資源配置目標。三條調水線路年調水總量380億～480億m³，可基本改變我國黃淮海地區水資源嚴重短缺的狀況，保證我國水資源總體上可持續利用。

2.3大力開展節水工作

我國歷來重視節約用水工作，20多年前，國家就提出了要實行開源與節流並重的方針，認真開展了節約用水工作，並制定了一系列節約用水的法規和標准，建立了節約用水的管理制度，也形成了比較健全的管理體制，城市節約用水工作取得了一定的成績，到2000年全國設市城市累計節約用水300多億m³，使近5年來城市用水總量基本無增長，改變了城市用水量隨經濟發展同步增長的趨勢。但是，目前我國農業用水利用率還較低、工業萬元產值用水量和城市居民日平均用水量還較高，節水的潛力還較大。在農業方面，應發展和推廣農業節水技術，減少農田的深層滲漏和地表流失量，減少單位面積的用水量，減少田間和輸水過程中的蒸發和蒸騰量，提高灌溉和降水的水分利用效率，不斷提高單位水資源的產量和效益。在工業節水方面，應在調整工業生產結構的同時，改進生產工藝，提高用水重復率，減少萬元工業產值的用水量。為了保證節水工作，要制定和完善相關的政策法規，建立一套符合市場經濟原則的體制和機制，對現有水價偏低進行改革，建立水資源的宏觀控制和微觀定額體系，形成總量控制與定額管理相結合的水資源管理體制。

2.4大力發展污水處理和再生回用工作

水污染加劇了我國水資源短缺形勢，直接威脅著飲用水的安全和人民的健康，影響到工農業生產和農作物安全，造成的經濟損失約為國民生產總值的1.5%～3%。水污染已成為不亞於洪災、旱災甚至更為嚴重的災害。水污染早在20世紀70年代已經顯現出來，但沒有引起足夠的注意，採取的措施不夠恰當有力，因此出現了今天的嚴重局面。如再不及時採取有效對策，將嚴重影響我國水資源可持續利用。長期以來採用的以末端治理、達標排放為主的工業污染控制戰略，已被國內外經驗證明是耗資大、效果差、不符合可持續發展的戰略。應大力推行以清潔生產為代表的污染預防戰略，淘汰物耗能耗高、用水量大、技術落後的產品和工藝，在工業生產過程中提高水資源利用率，削減污染排放量。對於工業和城市生活排水造成的點源污染，應大力發展污水處理工程，使我國的污水處理率在2000年34.3%的基礎上進一步提高。對於面污染源包括各種無組織、大面積排放的污染源，如含化肥、農葯的農田徑流，畜禽養殖業排放的廢水、廢物等，其控制應與生態農業、生態農村的建設相結合，通過合理使用化肥、農葯以及充分利用農村各種廢棄物和畜禽養殖業的廢水，將面源污染減少至最小。應積極開展污水資源化再利用工作，提高污水再生回用率。

3污水再生回用是實現水資源可持續利用的有效途徑

污水再生回用是經濟可靠的開源節流措施，與跨流域調水、海水淡化、雨水蓄用等開源措施相比，污水再生回用具有經濟性和可靠性。人類使用過的水，污染雜質只佔0.1%左右，比海水3.5%少得多，其餘絕大部分是可再用的清水。跨流域調水和雨水蓄用工程投資較大，並需投入大量資金控制水體進一步污染，跨流域調水還會對現有的生態系統產生影響。在我國現有經濟條件下，跨流域調水和雨水蓄用只能逐步進行。污水再生回用的本質是實行循環用水和分質用水，將污水經再生後回用到水質要求較低的用戶。隨著工業化的加速發展，人們生活水平不斷提高，水污染范圍也在擴大、污染程度加深，社會經濟發展和環境污染之間形成一對尖銳的矛盾。發展污水再生回用、減少廢水排放量是解決環境問題最有力的措施。另外，為滿足用戶的需要，再生水必須符合相應的水質標准，為此，需對污水處理廠二級出水進行深度處理，從而減少了污染物總量，減輕了廢水對環境的壓力。

污水再生回用應嚴格按回用對象和目的控制回用水水質，以確保回用水的安全性。為此，我國制定了一系列相關回用標准。如生活污水經二級處理後能夠達到《污水綜合排放標准》，但不能作為生活雜用水或工農業用水；若考慮回用，必須進一步處理。當污水回用於農田灌溉，水質指標應該滿足《農田灌溉水水質標准》；當污水回用於城市景觀，水質指標應該滿足《再生水回用於景觀水體的水質標准》；當污水回用於城市生活雜用，水質指標應該達到《生活雜用水水質標准》；工業污水回用水質指標應該滿足相應的工業用水標准等。

城市供水量的80%變為污水排入城市下水道，收集起來再生處理後，70%可以安全回用；二者合計，約城市供水量的56%可以轉變成再生水，返回到城市水質要求較低的用戶，替換出等量的清潔水，相應地增加城市一半以上的供水量。廢水是一種非常寶貴的資源，挖潛能力巨大。我國2000年全國污水排放量為620m³，這是很大的再生水資源。污水再生回用立足於自有水資源增加城市供水量，是實現水資源持續利用的有效措施。污水再生回用能有效地緩解城市水資源短缺。

為了保證水資源可持續利用，支持經濟可持續發展，針對我國水資源存在的問題，近十多年來，通過國家科技攻關，以及缺水城市為解決水污染和水資源短缺做出的努力，國內已經建成一批不同工藝、不同回用對象的城市污水回用示範工程。表1列出了華北地區部分城市污水回用工程情況統計結果。目前我國污水回用工程主要回用對象為污水處理廠內部用水、市政雜用、河道補水、綠化、工業用水等，尚未回用於地下回灌和飲用水源。北京市2001年完成的高碑店污水處理廠出水回用工程是我國目前最大的污水再生回用工程。大量的污水回用工程實踐表明：污水再生回用是解決水資源可持續利用的有效途徑。

表1華北地區部分城市污水回用情況單位：萬m³/d

4我國污水再生回用最大工程

4.1工程概況

高碑店污水處理廠回用工程是目前我國最大污水再生回用工程，該工程於1999年3月至8月完成該項目的前期研究工作，並完成了可行性研究，1999年10月完成項目立項和審批；2000年1月完成該工程的初步設計和審批工作，2月完成施工圖設計，同年4月開始施工，2001年5月完成工程施工，2001年6月完成調試和試運轉，2001年7月開始供水。

高碑店污水處理廠是目前我國最大的污水處理廠，處理能力為100萬m³/d。該廠污水系統流域面積96km²，服務人口240萬人，匯集北京市南部城區的大部分生活污水、東郊工業區、使館區和化工路的全部污水。該處理廠採用前置缺氧段活性污泥法工藝，即在推流式曝氣池前設置缺氧段，其目的是改善污泥性質，防止污泥膨脹。該廠出水水質水量穩定，其二級出水已接近相關的回用水水質標准。但該回用工程運轉前，高碑店污水處理廠二級出水直接排入通惠河下游，除每年約5500萬m³用於農業灌溉外，剩餘的出水每年超過3億m³沒有得到利用，這是很大的水資源浪費。為了緩解北京市面臨的21世紀城市發展和可利用水資源的矛盾，實現北京市水資源可持續利用，支持國民經濟可持續發展戰略，北京市政府決定開發該廠污水資源。高碑店污水處理廠回用工程使用回用水的區域達141km²，回用水用戶涉及到工業、公園綠化、道路噴灑和沖刷、河湖補水等。

4.2工程規模和技術方案

本工程近期規模為30萬m³/d，遠期規模為47萬m³/d。在回用工程技術方案確定中盡可能地利用現有設施，以降低工程投資。具體設計方案如下：高碑店污水處理廠二沉池出水經新建泵站（規模47萬m³/d）提升後用兩條管道分別輸送到高碑店湖（規模30萬m³/d）和水源六廠（規模17萬m³/d）。送至高碑店湖的處理水通過第一熱電廠現有深度處理設施進一步處理後供該廠冷卻用水；送至水源六廠的處理水在該廠進行深度處理後，一部分通過水源六廠現有供水系統供給東郊工業區和焦化廠；一部分通過新建管道輸送到西便門和東便門。在水源六廠現有供水管道和新建管道沿線設取水口，並新建回用水支線，供市政雜用取水。

4.3回用水水質技術保障措施

由於高碑店污水處理廠建設時，國家對城市污水處理廠出水要求中還沒有氮和磷的指標控制，因此，目前該廠出水中氮和磷的含量較高，這會直接影響回用水水質，必須對該廠進行技術改造，進一步提高該廠出水水質。改造規模為50萬m³/d，即對高碑店污水處理廠一期工程（50萬m³/d）進行改造。該改造工程分兩步進行。第一步改造後使出水水質優於目前第一熱電廠冷卻水取水水源高碑店湖的水質，出水中BOD、COD、總磷和氨氮分別達到10mg/L、40mg/L、1mg/L和10mg/L。第二步改造使該廠50萬m³/d滿足高碑店湖Ⅳ類水體的水質要求。第一步主要改造工作量包括曝氣池改造和污泥處理系統的改造。原曝氣池為1/12為厭氧區，其餘為好氧區，改造後原池2/9為缺氧區及厭氧區（水力停留時間共為2h），其中進水端分出一停留時間為15min的強化吸附區。其餘仍為好氧區（水力停留時間7.25h）。原污泥系統中剩餘污泥泵入初沉池，其混合污泥再進污泥濃縮池濃縮後消化脫水，因濃縮污泥池停留時間較長，處於厭氧狀態，磷又被釋放出來，通過上清液回到污水中，因此達不到除磷的目的。改造後，原有濃縮池改為濃縮酸化池，濃縮酸化池上清液做為碳源排入水處理系統；將消化池上清液和脫水機濾液及沖洗水收集後進行化學除磷。

高碑店污水處理廠二級出水水質水量穩定，達到設計要求，但還不能滿足市政雜用水標准，而綠化用水和道路噴灑等市政雜用水水質對人類健康和城市環境會產生影響，因此，市政雜用水必須在回用前進行深度處理，以滿足相應標准。在設計中將深度處理選擇在水源六廠。水源六廠現有日處理能力17萬m³/d的深度處理設施，主要採用機械加速澄清、砂濾和消毒等工藝處理過程，其出水可滿足相應用戶要求。由於北京市工業結構的調整，目前該廠平均實際供水量不足5萬m³/d，尚有12萬m³/d處理能力沒有得到利用。另外，水源六廠離市政雜用水用戶較近，市政雜用水深度處理設在水源六廠利用其剩餘處理能力，可滿足市政雜用水近、遠期規模需求，在該廠深度處理後的水質能滿足市政雜用水水質要求。

4.4主要回用對象

按規劃要求，該工程近期供北京市第一熱電廠冷卻循環用水20萬m³/d，遠期供北京市第一熱電廠冷卻循環用水30萬m³/d。近期通過北京市水源六廠供東郊工業區和焦化廠5萬m³/d，供城市綠化、道路噴灑和沖刷、市區河道景觀用水等市政雜用水共5萬m³/d。遠期通過水源六廠供工業和市政雜用水水量將擴充到17萬m³/d。

4.5主要工程內容和投資

本工程總投資3.6億元，其中征地拆遷費約1億元，工程費用為2.18億元，工程建設內容主要為：

（1）高碑店污水處理廠內47萬m³/d的泵站一座。

（2）高碑店污水處理廠改造。

（3）高碑店污水處理廠至高碑店湖輸水管：DN1800mm，長1480m。

（4）高碑店污水處理廠至水源六廠管道：DN1400mm，長4766m。

（5）市政雜用水配水管：DN1200mm，長6791m;DN1000mm，長1431m;DN800mm，長4615m;DN600mm，長2845m;D=500mm，長2880m。

（6）水源六廠改造：包括深度處理設施改造、蓄水池清淤和護砌、污泥池擴建、供水泵站改造、進出水口的改造、增加自控和電氣設備等。

（7）園林供水支線管道。

4.6工程效益

該工程每年可節約清潔水資源16673萬m³，節約自來水3650萬m³/a，相當於節約了建設一座10萬m³/d的自來水廠的投資4億元。該工程達到了開源節流的目的，為北京市城市綠化面積擴大和道路噴灑壓塵創造條件，對環境綜合治理具有較大的作用，環境的改善還會帶來了周圍地區的土地增值。該工程在一定程度上緩解了北京市水資源短缺的矛盾。該工程的巨大經濟和環境效益，推動了北京市節水和污水再生回用工作。目前北京已完成污水再生回用規劃，7個污水回用工程正在進行施工或做前期工作。北京市的污水再生回用實踐表明：污水再生回用符合環境保護和水資源可持續利用戰略，是解決水資源可持續利用的有效途徑。

5結論

我國是一個水資源貧乏的國家，隨著經濟發展和城市化進展的加快，水資源短缺的矛盾已經成為我國水資源可持續利用和管理中亟待解決的問題。我國水資源可持續利用面臨水資源總量不足、分布不均、水利用率低和水污染等問題，實現我國水資源可持續利用的出路在於堅持可持續發展戰略。應根據我國水資源特點進行水資源合理利用和配置，變「以需定供」的傳統開發模式為量水而行、以水定需的水資源可持續利用的模式，根據水資源承載能力，對經濟結構進行戰略調整；同時，應繼續發展節水技術，減少生產過程的水資源浪費，大力發展污水處理和再生回用工作，提高污水處理率和處理效果。污水再生回用可以減少污染物總量，增加供水能力，是經濟可靠的開源節流措施。幾年來污水再生回用實踐表明：污水再生回用能有效地緩解城市水資源短缺，是實現水資源可持續利用的有效途徑。

I. 污水回用的相關技術

污水工藝——MBFB膜生物流化床
MBFB膜生物流化床工藝用於污水回用，能在原有污水達標排放的基礎上，經過生物流化床和陶瓷膜分離系統，進一步降低COD、NH-N、濁度等指標，一方面可直接回用，另一方面也可作為RO脫鹽處理的預處理工藝，替代原有砂濾、保安過濾、超濾等冗長過濾流程，同時有機物含量的降低大大提高RO膜使用壽命，降低回用水處理成本，無機陶瓷膜分離系統，是世界第一套污水處理專用的無機膜分離系統，和其它的有機膜、無機膜相比，具有膜通量大、可反沖、全自動操作等優勢。
工藝概念
膜生物流化床工藝以生物流化床為基礎，以粉末活性炭(Pow-dered activated carbon，簡稱PAC)為載體，結合膜生物反應器工藝(Membrane bioreactor,簡稱MBR)的固液分離技術，使反應器集活性炭的物理吸附、微生物降解和膜的高效分離作用為一體，使水體中難以降解的小分子有機物與在曝氣條件下處於流化狀態的活性炭粉末進行充分地傳質、混合，被吸附、富集在活性炭表面，使活性炭表面形成局部污染物濃縮區域；粉末活性炭同時也為微生物繁殖提供了特殊的表面，其多孔的表面吸附了大量微生物菌群，特別是以目標污染物為代謝底物的微生物菌群；同時，粉末活性碳對水體中溶解氧有很強的吸附能力，在高溶解氧條件下，微生物對富集在活性炭表面小分子有機物進行氧化分解，然後利用陶瓷膜分離系統將水和吸附了有機物的粉末活性炭等懸浮顆粒分開，通過錯流過濾，進一步凈化污水，使其達到中水回用標准。研究表明，MBFB能有效除去微污染水體中氨氮、COD和其它難降解小分子有毒有機物等。
MBFB機理
在MBFB反應系統中，粉末活性碳(PAC)由於吸附大量微生物，成為生物活性碳（BAC）,使PAC不僅存在著對小分子有機污染物的吸附和富集作用，還存在著PAC對微生物的吸附和保護作用、PAC對溶解氧的吸附作用、在局部高污染物濃度和高溶解氧條件下微生物對小分子有機物的分解作用以及PAC的生物再生作用。PAC、微生物、溶解氧、污染物等要素在高強度流化、混合、傳質、剪切作用下，實現對微污染小分子有機物的高效分解。
1、PAC對小分子有機物的吸附和富集作用PAC能富集污染物形成局部高濃度區，有利於微生物生長和對微污染小分子有機物的分解作用；
2、PAC對微生物的吸附和保護作用；
3、PAC對溶解氧吸附作用，隨著活性炭顆粒直徑變小，比表面積增加，PAC對溶解氧的吸附作用越來越強；
4、微生物對小分子有機物的分解作用，MBFB工藝通過PAC對微生物、污染物和溶解氧的吸附和富集作用；通過PAC對微生物的保護作用，使微生物能有效利用微量的有機污染物為底物，以溶解氧為電子受體，分解微污染水體中有機物，實現水質深度凈化；
5、PAC的生物再生作用，活性炭表面生物膜對吸附的有機物具有氧化分解作用，可通過生物降解恢復活性炭吸附能力，實現PAC的生物再生，在MBFB系統中，高強度的三相傳質、混合、紊流、剪切和活性炭顆粒之間的摩擦作用，使活性炭表面老化生物膜不斷脫落，使MBFB保持高效的吸附和生物降解功能。
MBFB特點
1、活性炭粉長期使用，勿需更換或再生；
2、三相傳質混合，反應效率高；
3、載體不流失；
4、載體流化性能好；
5、氧的轉移效率高；
6、污染物高度富集，生物量大；
7、對微污染水處理效果好。
MBFB核心—無機陶瓷膜
美國西雅圖環境科技公司研發的滌餌DECLEAN無機陶瓷膜系統，是在普通陶瓷膜研究的基礎上，通過高科技改造，減少膜污染，大大提高膜通量，有效克服了無機陶瓷膜在水處理中應用的兩個最大障礙（價格昂貴、膜通量小），使無機陶瓷膜應用於水處理成為可能。

J. 污水回用的意義，為什麼要回用污水

污水回用既可以有效地節約和利用有限的和寶貴的淡水資源，又可以減少污水或廢水的排放量，減輕水環境的污染，還可以緩解城市排水管道的超負荷現象，具有明顯的社會效益、環境效益和經濟效益。