方先金
(北京市市政工程科学技术研究所,北京市西城区大帽胡同号,100035,中国)
我国是一个水资源贫乏的国家,人均水资源拥有量只有2200m3,仅为世界平均水平的1/4,在世界银行连续统计的153个国家中居第88位。同时,我国水资源在时间和地区分布上很不平衡,南方多北方少,北方大部分地区人均水资源拥有量低于联合国可持续发展委员会确定的1750m3用水紧张线,其中9个地区低于500m3的严重缺水线。水资源短缺已成为制约我国经济和社会发展的重要因素。
1水资源可持续利用面临的问题
1.1水资源总量紧缺
50年来,全国用水总量从1949年的1000多亿m3增加到1997年的5566亿m3,其中农业用水占75.3%,工业用水占20.2%,城镇生活用水占4.5%,人均综合年用水量从不足200m3增加到458m3。目前,全国每年缺水近400亿m3,其中,农业缺水300亿m3,因旱致灾,年均减少粮食200多亿千克;城市和工业缺水60亿m3,影响工业产值2300多亿元,全国668座城市有400多座缺水,有110个城市严重缺水。特别是1999年以来,我国北方地区持续干旱,给工农业生产造成较大的影响,也给城市、农村居民生活用水造成很大的困难。2001年6月上旬旱情最为严重时,全国受旱面积一度达到4.2亿亩(1亩=100m2),由于持续干旱,水源不足,造成城乡人民生活用水紧张,有2198万城镇人口和3300万农村人口及1450万头大牲畜发生饮水困难。天津、长春、大连、青岛、唐山和烟台等大中城市已受到水资源短缺的严重威胁,许多水库、河流出现从来没有过的断流和干枯。今后随着人口的增长、生活水平的提高、城市化的加快,水资源供需矛盾将更加突出,据预测,我国用水高峰将在2030年前后出现,2030年我国人口将达到16亿人,粮食总产量需达到7亿t,年用水总量为7000亿~8000亿m3,全国每年缺水将在700亿m3左右。
气候变化对我国水资源可利用量也产生了负面影响。据1950~1997年的降水和气温资料分析,我国近20年来呈现北旱南涝的局面。20世纪80年代华北地区持续偏旱,京津地区、海滦河流域、山东半岛10年平均降水量偏少10%~15%。进入20世纪90年代,黄河中上游地区、汉江流域、淮河上游、四川盆地的8年平均降水量偏少约5%~10%,黄河花园口的天然来水量初步估计偏少约20%,海滦河和淮河的年径流量也都明显偏少。北方缺水地区持续枯水年份的出现,以及黄河、淮河、海河与汉江同时遭遇枯水年份等不利因素的影响,加剧了北方水资源供需失衡的矛盾。据相关研究,未来50年由于人类活动产生的温室效应,全球年平均气温可能升高,气温升高将使地表蒸发量提高,水资源量将相应减少。
1.2水资源分布不均
我国水资源在时间和空间分布上很不平衡。长江流域及其以南地区国土面积只占全国的36.5%,其水资源量占全国的81%;黄淮海流域人口、粮食产量和国内生产总值都占全国的1/3左右,但其多年平均水资源仅占全国的7.2%。受季风气候的影响,各地的降水量年内分配极不均匀,大部分地区每年汛期4个月的降水量占全年降水总量的70%左右,很容易形成春旱夏涝。水资源在时间和空间分布上不平衡给水资源充分利用带来了一定的难度。
1.3水资源浪费严重
我国一方面水资源严重短缺,另一方面却浪费严重。长期以来,“以需定供”的水资源非可持续利用模式是造成水资源短缺的人为原因。盲目发展第一、第二产业,特别是片面追求粮食增产和重工业的发展,造成产业结构的不合理,水资源利用效率偏低,使本来就紧缺的水资源问题更加严重。
目前,我国农田灌溉面积中渠灌面积占75%左右,而渠系损失约为50%,农田蒸发损失约为17%,实际利用量仅有33%左右。由于大多数地方采用传统的灌溉模式,每亩实际灌水量达到450~500m3,超过了实际需水量的1倍左右,浪费极为严重。我国主要依靠降水的旱作耕地面积约12亿亩,其中70%分布在降水量250~600mm的北方地区,由于蓄水和保水等基础设施不足,农田对自然降水的利用率仅为56%左右。按最新统计估算,我国农田灌溉用水的利用率仅有1.0kg/m3,旱作耕地的水分利用效率为0.60~0.75kg/m3,全国农业用水的平均效率为0.8kg/m3,综合经济效益为0.2美元/m3,而以色列已超过1美元/m3,差距十分明显。现阶段我国农业水资源利用不符合水资源可持续利用的要求。
我国工业用水效率总体水平仍然较低,2001年我国万元工业产值取水量为90m3,约为发达国家的3~7倍;工业用水重复利用率约为52%,远低于发达国家80%的水平。2000年全国城市人均生活用水量达220.2L/d,远高于发达国家的人均生活用水量。社会各界的水忧意识不强,浪费水资源的现象仍很严重,这说明节水措施尚未有效落实,节约用水的技术和管理水平不高。近十年来,我国根据经济可持续发展战略对经济结构调整虽已初见成效,但水资源消耗利用模式尚未发生实质性变化。
1.4水污染形势严峻
目前我国污水处理率还较低,大量的城市和生活污水未经处理直接排入江河湖库水域,使全国大部分水域和近50%的重点城镇的集中饮用水水源受到不同程度的污染,其中水污染比较严重的城镇98个,主要分布在三河三湖流域。由于水污染一些水源被迫停止使用,寻找新的水源,从而加剧了城市缺水。水污染还影响到供水水质,损害居民的身体健康。目前,全国水土流失面积356km2,占国土面积的37%。全国地下水多年平均超采74亿,已形成164个地下水超采区,部分地区出现地面沉降,海水入侵等问题。许多重要河流、湖泊污染严重,由于污染而引发的水事矛盾不断增加。水污染严重影响我国的水资源可持续利用,影响我国经济社会的可持续发展。
2实现我国水资源可持续利用应采取的措施
我国政府十分重视水资源可持续利用,明确指出:水资源可持续利用是我国经济社会发展的战略问题。多年来,针对我国水资源特点和水资源利用中存在的问题,采取了一系列措施来保证水资源的可持续利用。
2.1合理利用水资源
我国水资源可持续利用的根本出路在于坚持可持续发展战略,变“以需定供”的传统开发模式为“量水而行、以水定需”的水资源可持续利用的模式。立足于可利用水资源的保护和合理利用,根据水资源承载能力,确定经济社会发展结构,确保各种水域的可持续利用,对经济结构进行战略调整,在水资源充裕和紧缺地区采用不同的经济结构。大力发展节水、省能、高附加值的高新技术产业和服务业。根据我国水资源的时空分布特点合理发展农业,采取必要的退耕还林,使生态系统得到改善,保证水资源的供需平衡。
2.2合理调配水资源
根据我国降水年内分布不均的特点,应修建大量的蓄水设施,以充分利用水资源。目前,全国共建水库8.5万座,使年供水能力大大提高。蓄水设施一方面能将雨季多余降水贮存起来,供干旱季节使用。另一方面可以减少洪水灾害,保证经济的发展。在地域上,我国的水资源南多北少,南方水资源充裕,北方水资源严重不足。南水北调工程是解决我国北方地区水资源缺水矛盾,实现水资源合理配置的重大战略工程。南水北调东、中、西三条线路将与长江、黄河和海河相互联接,形成水资源合理配置的总体格局,达到南北调配、东西互济的水资源配置目标。三条调水线路年调水总量380亿~480亿m3,可基本改变我国黄淮海地区水资源严重短缺的状况,保证我国水资源总体上可持续利用。
2.3大力开展节水工作
我国历来重视节约用水工作,20多年前,国家就提出了要实行开源与节流并重的方针,认真开展了节约用水工作,并制定了一系列节约用水的法规和标准,建立了节约用水的管理制度,也形成了比较健全的管理体制,城市节约用水工作取得了一定的成绩,到2000年全国设市城市累计节约用水300多亿m3,使近5年来城市用水总量基本无增长,改变了城市用水量随经济发展同步增长的趋势。但是,目前我国农业用水利用率还较低、工业万元产值用水量和城市居民日平均用水量还较高,节水的潜力还较大。在农业方面,应发展和推广农业节水技术,减少农田的深层渗漏和地表流失量,减少单位面积的用水量,减少田间和输水过程中的蒸发和蒸腾量,提高灌溉和降水的水分利用效率,不断提高单位水资源的产量和效益。在工业节水方面,应在调整工业生产结构的同时,改进生产工艺,提高用水重复率,减少万元工业产值的用水量。为了保证节水工作,要制定和完善相关的政策法规,建立一套符合市场经济原则的体制和机制,对现有水价偏低进行改革,建立水资源的宏观控制和微观定额体系,形成总量控制与定额管理相结合的水资源管理体制。
2.4大力发展污水处理和再生回用工作
水污染加剧了我国水资源短缺形势,直接威胁着饮用水的安全和人民的健康,影响到工农业生产和农作物安全,造成的经济损失约为国民生产总值的1.5%~3%。水污染已成为不亚于洪灾、旱灾甚至更为严重的灾害。水污染早在20世纪70年代已经显现出来,但没有引起足够的注意,采取的措施不够恰当有力,因此出现了今天的严重局面。如再不及时采取有效对策,将严重影响我国水资源可持续利用。长期以来采用的以末端治理、达标排放为主的工业污染控制战略,已被国内外经验证明是耗资大、效果差、不符合可持续发展的战略。应大力推行以清洁生产为代表的污染预防战略,淘汰物耗能耗高、用水量大、技术落后的产品和工艺,在工业生产过程中提高水资源利用率,削减污染排放量。对于工业和城市生活排水造成的点源污染,应大力发展污水处理工程,使我国的污水处理率在2000年34.3%的基础上进一步提高。对于面污染源包括各种无组织、大面积排放的污染源,如含化肥、农药的农田径流,畜禽养殖业排放的废水、废物等,其控制应与生态农业、生态农村的建设相结合,通过合理使用化肥、农药以及充分利用农村各种废弃物和畜禽养殖业的废水,将面源污染减少至最小。应积极开展污水资源化再利用工作,提高污水再生回用率。
3污水再生回用是实现水资源可持续利用的有效途径
污水再生回用是经济可靠的开源节流措施,与跨流域调水、海水淡化、雨水蓄用等开源措施相比,污水再生回用具有经济性和可靠性。人类使用过的水,污染杂质只占0.1%左右,比海水3.5%少得多,其余绝大部分是可再用的清水。跨流域调水和雨水蓄用工程投资较大,并需投入大量资金控制水体进一步污染,跨流域调水还会对现有的生态系统产生影响。在我国现有经济条件下,跨流域调水和雨水蓄用只能逐步进行。污水再生回用的本质是实行循环用水和分质用水,将污水经再生后回用到水质要求较低的用户。随着工业化的加速发展,人们生活水平不断提高,水污染范围也在扩大、污染程度加深,社会经济发展和环境污染之间形成一对尖锐的矛盾。发展污水再生回用、减少废水排放量是解决环境问题最有力的措施。另外,为满足用户的需要,再生水必须符合相应的水质标准,为此,需对污水处理厂二级出水进行深度处理,从而减少了污染物总量,减轻了废水对环境的压力。
污水再生回用应严格按回用对象和目的控制回用水水质,以确保回用水的安全性。为此,我国制定了一系列相关回用标准。如生活污水经二级处理后能够达到《污水综合排放标准》,但不能作为生活杂用水或工农业用水;若考虑回用,必须进一步处理。当污水回用于农田灌溉,水质指标应该满足《农田灌溉水水质标准》;当污水回用于城市景观,水质指标应该满足《再生水回用于景观水体的水质标准》;当污水回用于城市生活杂用,水质指标应该达到《生活杂用水水质标准》;工业污水回用水质指标应该满足相应的工业用水标准等。
城市供水量的80%变为污水排入城市下水道,收集起来再生处理后,70%可以安全回用;二者合计,约城市供水量的56%可以转变成再生水,返回到城市水质要求较低的用户,替换出等量的清洁水,相应地增加城市一半以上的供水量。废水是一种非常宝贵的资源,挖潜能力巨大。我国2000年全国污水排放量为620m3,这是很大的再生水资源。污水再生回用立足于自有水资源增加城市供水量,是实现水资源持续利用的有效措施。污水再生回用能有效地缓解城市水资源短缺。
为了保证水资源可持续利用,支持经济可持续发展,针对我国水资源存在的问题,近十多年来,通过国家科技攻关,以及缺水城市为解决水污染和水资源短缺做出的努力,国内已经建成一批不同工艺、不同回用对象的城市污水回用示范工程。表1列出了华北地区部分城市污水回用工程情况统计结果。目前我国污水回用工程主要回用对象为污水处理厂内部用水、市政杂用、河道补水、绿化、工业用水等,尚未回用于地下回灌和饮用水源。北京市2001年完成的高碑店污水处理厂出水回用工程是我国目前最大的污水再生回用工程。大量的污水回用工程实践表明:污水再生回用是解决水资源可持续利用的有效途径。
表1华北地区部分城市污水回用情况单位:万m3/d
4我国污水再生回用最大工程
4.1工程概况
高碑店污水处理厂回用工程是目前我国最大污水再生回用工程,该工程于1999年3月至8月完成该项目的前期研究工作,并完成了可行性研究,1999年10月完成项目立项和审批;2000年1月完成该工程的初步设计和审批工作,2月完成施工图设计,同年4月开始施工,2001年5月完成工程施工,2001年6月完成调试和试运转,2001年7月开始供水。
高碑店污水处理厂是目前我国最大的污水处理厂,处理能力为100万m3/d。该厂污水系统流域面积96km2,服务人口240万人,汇集北京市南部城区的大部分生活污水、东郊工业区、使馆区和化工路的全部污水。该处理厂采用前置缺氧段活性污泥法工艺,即在推流式曝气池前设置缺氧段,其目的是改善污泥性质,防止污泥膨胀。该厂出水水质水量稳定,其二级出水已接近相关的回用水水质标准。但该回用工程运转前,高碑店污水处理厂二级出水直接排入通惠河下游,除每年约5500万m3用于农业灌溉外,剩余的出水每年超过3亿m3没有得到利用,这是很大的水资源浪费。为了缓解北京市面临的21世纪城市发展和可利用水资源的矛盾,实现北京市水资源可持续利用,支持国民经济可持续发展战略,北京市政府决定开发该厂污水资源。高碑店污水处理厂回用工程使用回用水的区域达141km2,回用水用户涉及到工业、公园绿化、道路喷洒和冲刷、河湖补水等。
4.2工程规模和技术方案
本工程近期规模为30万m3/d,远期规模为47万m3/d。在回用工程技术方案确定中尽可能地利用现有设施,以降低工程投资。具体设计方案如下:高碑店污水处理厂二沉池出水经新建泵站(规模47万m3/d)提升后用两条管道分别输送到高碑店湖(规模30万m3/d)和水源六厂(规模17万m3/d)。送至高碑店湖的处理水通过第一热电厂现有深度处理设施进一步处理后供该厂冷却用水;送至水源六厂的处理水在该厂进行深度处理后,一部分通过水源六厂现有供水系统供给东郊工业区和焦化厂;一部分通过新建管道输送到西便门和东便门。在水源六厂现有供水管道和新建管道沿线设取水口,并新建回用水支线,供市政杂用取水。
4.3回用水水质技术保障措施
由于高碑店污水处理厂建设时,国家对城市污水处理厂出水要求中还没有氮和磷的指标控制,因此,目前该厂出水中氮和磷的含量较高,这会直接影响回用水水质,必须对该厂进行技术改造,进一步提高该厂出水水质。改造规模为50万m3/d,即对高碑店污水处理厂一期工程(50万m3/d)进行改造。该改造工程分两步进行。第一步改造后使出水水质优于目前第一热电厂冷却水取水水源高碑店湖的水质,出水中BOD、COD、总磷和氨氮分别达到10mg/L、40mg/L、1mg/L和10mg/L。第二步改造使该厂50万m3/d满足高碑店湖Ⅳ类水体的水质要求。第一步主要改造工作量包括曝气池改造和污泥处理系统的改造。原曝气池为1/12为厌氧区,其余为好氧区,改造后原池2/9为缺氧区及厌氧区(水力停留时间共为2h),其中进水端分出一停留时间为15min的强化吸附区。其余仍为好氧区(水力停留时间7.25h)。原污泥系统中剩余污泥泵入初沉池,其混合污泥再进污泥浓缩池浓缩后消化脱水,因浓缩污泥池停留时间较长,处于厌氧状态,磷又被释放出来,通过上清液回到污水中,因此达不到除磷的目的。改造后,原有浓缩池改为浓缩酸化池,浓缩酸化池上清液做为碳源排入水处理系统;将消化池上清液和脱水机滤液及冲洗水收集后进行化学除磷。
高碑店污水处理厂二级出水水质水量稳定,达到设计要求,但还不能满足市政杂用水标准,而绿化用水和道路喷洒等市政杂用水水质对人类健康和城市环境会产生影响,因此,市政杂用水必须在回用前进行深度处理,以满足相应标准。在设计中将深度处理选择在水源六厂。水源六厂现有日处理能力17万m3/d的深度处理设施,主要采用机械加速澄清、砂滤和消毒等工艺处理过程,其出水可满足相应用户要求。由于北京市工业结构的调整,目前该厂平均实际供水量不足5万m3/d,尚有12万m3/d处理能力没有得到利用。另外,水源六厂离市政杂用水用户较近,市政杂用水深度处理设在水源六厂利用其剩余处理能力,可满足市政杂用水近、远期规模需求,在该厂深度处理后的水质能满足市政杂用水水质要求。
4.4主要回用对象
按规划要求,该工程近期供北京市第一热电厂冷却循环用水20万m3/d,远期供北京市第一热电厂冷却循环用水30万m3/d。近期通过北京市水源六厂供东郊工业区和焦化厂5万m3/d,供城市绿化、道路喷洒和冲刷、市区河道景观用水等市政杂用水共5万m3/d。远期通过水源六厂供工业和市政杂用水水量将扩充到17万m3/d。
4.5主要工程内容和投资
本工程总投资3.6亿元,其中征地拆迁费约1亿元,工程费用为2.18亿元,工程建设内容主要为:
(1)高碑店污水处理厂内47万m3/d的泵站一座。
(2)高碑店污水处理厂改造。
(3)高碑店污水处理厂至高碑店湖输水管:DN1800mm,长1480m。
(4)高碑店污水处理厂至水源六厂管道:DN1400mm,长4766m。
(5)市政杂用水配水管:DN1200mm,长6791m;DN1000mm,长1431m;DN800mm,长4615m;DN600mm,长2845m;D=500mm,长2880m。
(6)水源六厂改造:包括深度处理设施改造、蓄水池清淤和护砌、污泥池扩建、供水泵站改造、进出水口的改造、增加自控和电气设备等。
(7)园林供水支线管道。
4.6工程效益
该工程每年可节约清洁水资源16673万m3,节约自来水3650万m3/a,相当于节约了建设一座10万m3/d的自来水厂的投资4亿元。该工程达到了开源节流的目的,为北京市城市绿化面积扩大和道路喷洒压尘创造条件,对环境综合治理具有较大的作用,环境的改善还会带来了周围地区的土地增值。该工程在一定程度上缓解了北京市水资源短缺的矛盾。该工程的巨大经济和环境效益,推动了北京市节水和污水再生回用工作。目前北京已完成污水再生回用规划,7个污水回用工程正在进行施工或做前期工作。北京市的污水再生回用实践表明:污水再生回用符合环境保护和水资源可持续利用战略,是解决水资源可持续利用的有效途径。
5结论
我国是一个水资源贫乏的国家,随着经济发展和城市化进展的加快,水资源短缺的矛盾已经成为我国水资源可持续利用和管理中亟待解决的问题。我国水资源可持续利用面临水资源总量不足、分布不均、水利用率低和水污染等问题,实现我国水资源可持续利用的出路在于坚持可持续发展战略。应根据我国水资源特点进行水资源合理利用和配置,变“以需定供”的传统开发模式为量水而行、以水定需的水资源可持续利用的模式,根据水资源承载能力,对经济结构进行战略调整;同时,应继续发展节水技术,减少生产过程的水资源浪费,大力发展污水处理和再生回用工作,提高污水处理率和处理效果。污水再生回用可以减少污染物总量,增加供水能力,是经济可靠的开源节流措施。几年来污水再生回用实践表明:污水再生回用能有效地缓解城市水资源短缺,是实现水资源可持续利用的有效途径。
B. 浅谈污水再生与回用系统的应用
该文首先对污水再生与回用系统的工艺逗租清原理进行了介绍,并对该系统的组成和工艺特点进行了详细的阐述,证明了该工艺的优越性及其广泛的适用性。鉴于该系统具有管理维护简单、运行费用低等特点,使得其在欠发达地区和偏远农村地区有着广阔的应用空间。
随着城市污水处理厂的大量建设,传统的生活污水处理工艺所具有的污泥产量高、污泥处理困难、处理过程中产生恶臭、设备复杂、管理难度大、投资大等问题开始逐步显现,使其推广存在一定困难。而社会对污水处理厂所产生的二次污染问题、带来的综合社会效益及其覆盖面也日益重视,所以必须寻求一种新的工艺来解决上述问题。美国科学家谢弗(Sheaffer)发明了一种生活污水净化后重复利用的处理方法,称之为污水再生与回用系统(Waste Water Reclamation and Reuse System,以下简称WWRR工艺)。该技术由于其独特而明显的生态处理效果,已成为美国国家环保署向全美推广的污水处理技术。
2006年北京市顺义区汉石桥湿地自然保护区管理办公室为了改善汉石桥湿地水质特引进WWRR工艺,建成再生水厂一座。该项目于2009年竣工投产,至今运行良好。
1 WWRR工艺介绍
1.1 工艺流程
WWRR工艺流程主要由进水井与粗格栅、破碎机及提升泵站、曝气池、吸水池和过滤加药间组成。
(1)进水井与粗格栅:该水厂设进水井一座,与市政排水管网相连,进水井内设有总闸门。在总闸门后安装粗格栅一道,间隙为50mm,以去除大块杂物。
(2)破碎机及提升泵站:进入破碎机及提升泵站的污水中较大的固体杂物经破碎机进一步破碎,并经污水经泵提升后进入曝气池。
(3)曝气池:曝气池是本水厂的核心部分,是去除有机物和总氮的最主要单元,采用改进的美国WWRR生态污水处理技术。
(4)吸水池:吸水池是水的一个重要集散地,曝气池出水进入吸水池之后主要有两个去向:一部分加入絮凝剂后由过滤加药间中的过滤加压泵打入过滤罐进行过滤,过滤后出水;另一部分由回流泵打回曝气池进水侧回流,从而实现脱氮。
(5)过滤加药间:过滤加药间设置絮凝剂(硫酸铝)投加装置和过滤装置,作用是化学除磷。
1.2 工艺原理
WWRR工艺是集A2/O法和生物接触氧化于一身的生物处理工艺。使用WWRR工艺的曝气池是本水厂的核心部分。
WWRR工艺的曝气池工作原理与A2/O法相似,但在布置上有其独特之处。它是将水平布置的A2/O水处理单元垂直叠置起来,形成一个深度达9.45 m的水池。也就是说,这种布置取消水处理单元的界面,形成“垂直布置无界面水处理单元综合模型”。池中溶解氧浓度自下而上逐渐升高,下层是厌氧区(A),中层是缺氧区(A),上层是好氧区(O),但各层间并无明显的分界线。原水自进水端池底进入曝气池,从出水端池顶流出,自下而上流经以上三个区域。
2 WWRR工艺特点
通过对汉山前石桥湿地再生水厂整个实施阶段的总结,归纳出WWRR工艺具有如下特点:
(1)出水水质好,运行稳定:本工艺耐冲击负荷,抗冲击能力强。经WWRR处理后的水质,可达GB(18918-2002)一级A标准。出水可浇灌农作物、蔬菜及园林植物,也可用于工业或市政用水。
(2)污泥产量少:本工艺水力停留时间长,可达15d。污泥负荷0.05~0.1kgBOD5/kgMLVSS,污泥生长缓慢,并且在曝气池底部设有厌氧的污泥消化区,污泥消化后彻底无机化、稳定化,体积大大减小,不需排泥,一般可20~30年清坑一次。
(3)无异味:本工艺采用破碎技术作为预处理工艺。经破碎机破碎后的大块杂物连同沉砂、污水一起输送至曝气池底,消除了污水预处理单元臭味产生的条件。
(4)管理难度低:本工艺的生化处理只需要一个曝气池,而不像传统工艺需要很多处理单元相互配合运行,其设备简单、技术难度低、维修方便,操作人员的数量少。
(5)建设投资省:本工艺可利用当地废弃坑塘或不规则用地,节约耕地。主要设备可在中国国内采购,可以减少工程设施的投入,并缩短建设周期。同时,本工艺便于污水分散处理,可节省市政管网建设投资。
3 运行效果
WWRR工艺综合型册着活性污泥、生物膜等生物净化及凝聚、沉淀等物理净化过程,存在着厌氧―缺氧―好氧的交替过程,几乎包含了目前生活污水处理的所有有效方法,因此能够达到比较理想的效果。以汉石桥湿地再生水厂为例,自2009年至今连续四年的持续越冬运行(最低气温达到-20℃左右),证明了该技术的先进性与可靠性。出水主要指标达到GB 18918-2002一级A标准,工程水质处理效果如表1所示。
4 结语
使用传统工艺的污水处理厂占地面积虽然小,但周边很大范围内有恶臭,存在二次污染问题,故不适合在自然保护区、风景名胜区等环境敏感地区使用。但使用WWRR工艺的水厂,没有臭味,且不产生二次污染。此外,WWRR工艺运行技术简单,维护管理方便,建设和运行费用低廉,比较适合我国广大农村、中小城镇等相对欠发达地区。尽管该工艺占地面积较大,但可以利用乡镇土地宽裕的优点来弥补这个缺点。
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C. 城市污水回用的可行方案分析
现场质量管理又称生产过程质量管理,是从原材料投入到工程竣工所进行的质量管理。由于施工现场是影响工程质量的诸要素的集中点,因此搞好现场施工可以稳定和提高工程质量,加快施工进度,降低成本,提高效益。由于现场质量管理在高楼渡槽成功应用,高楼渡槽优良的质量不仅降低了成本,提高了效益,而且缩短了工期,给企业增加了一笔巨大的无形资产。
城市污水回用指的是,生活和工业污水经过处理后,作为工业,农业或市政用水的水源。城市污水中含有污染物质的水量仅占整个污水量的0.1%,其余绝大部分是可用清水,而且城市污水就近可得。水量稳定、易于收集,污水处理技术也比较成熟,将城市污水经常规处理后回用于工业是完全可行的。目前,我国城市污水的回用率还很低,但是西方发达国家已经有了许多成功的实例。美国自50年代起,即开始着手这方面的工作,据报道,美国357个城市实现了污水回用,其中回用于农业占55.3%,回用工业占40.5%;日本早在1962年就开始污水回用的实践,70年代东京、名占屋和大皈等城市就已将城市污水处理后回用于工业;前苏联莫斯科东南区设有专用的工业水系统,有36家工厂使用处理后的城市污水,每日污水回用量达5.5-105m3;南非联邦不但丁业使用再生水,而且在约翰内斯堡市,每日自来水的85%加人的是城市再生水,开创了使用污水回用到饮用水的先例。 一、城市污水的产生,主要污染物及污染特征 1、工业污染源 各种工业生产中所产生的废水排入水体就造成了工业污染源。不同的工业所产生的工业废水中所含污染物的充分有很大差异,这是由于各种工业加工的原料不同、工艺过程不同造成的。 冶金工艺所产生的废水主要有冷却水、洗涤水和冲洗水等。 轻工业所加工的原料多为农副产品,因此工业废水主要含有机质,有时还常含有大量的悬浮物质、硫化物和重金属,如汞、镉、砷等。 化学工业的产品很多,因此化学工业废水的充分也很复杂,在废水中常含有多种有害、有毒,甚至剧毒物质,如氰、酚、砷、汞等。总之,工业污染源向水体制排放大废水具有量大、面广、充分复杂的特点,是重点解决的污染源。 2、城市生活污水 城市居民聚集地区所产生的生活污水,多为洗涤水和冲刷器物所产生的污水,因此,主要由一些无毒有机物,如糖类、淀粉、纤维素、油脂、蛋白质、尿素等组成。其中含氮、磷、硫较高。此外,还伴有各种洗涤剂,这是另一类污染源,它们对人体有一定危害。在生活污水中还含有相当数量的微生物,其中一些病源体,如病菌、病毒、寄生虫等,都对人的健康有较大危害。 3、农村污水和灌溉水 农村污水和灌溉水是水体污染的主要来源。由于农田施用化学农药和化肥,灌溉后或经雨水将农药和化肥带入水体造成农药污染或富营养化。在污水灌溉区,河流、水库、地下水都会出现污染,同时也就出现土壤污染、食品污染。 4、雨水收集与利用 结合当地气候条件和住区地形、地貌确定雨水处理方案;屋面、地表雨水经收集、处理后,应达到规定的回用水质标准;优先选用暗渠收集雨水,雨水处理宜采用渗水槽系统,渗水槽内宜装填砾石或其他滤料;利用住区的绿地、水景等进行自然净化,使其满足用水对象的要求;采用多种渗透设施进行渗透净化;雨水回用系统,应设置雨水初期弃流装置;公共活动场地、人行道、露天停车场应采用透水铺装材料,以利于雨水入渗,可渗透铺装面积应不小于30%。 二、城市污水回用的可行用途 1、补充地下水:似乎有两个可能性值得评估,即(a)补充地下水,建立地下水防护堤来防止水质恶化,避免盐碱水的侵入;(b)平整地表面,补充浅含水层。这些措施的潜在性具有局限性,因为可供使用的处理水量有限,而水竞争性用途却很多。另外一个潜在性是,利用洪水期的地表水流量补充地下水。 2、中水回用:把小区产生的各种污废水及雨水进行收集再行处理达到所要求使用的水质标准,再用于小区环境用水和小区杂用水,称为中水回用。因其水质居于生活饮用水水质和允许排放污水水质标准之间,取名为"中水"。小区污水回用开辟了第二水源,降低了小区新鲜水取用量,经处理后的污水回用于小区,减少了污水的排放量,减轻了受纳水体的污染,也减少了治理环境污染的投资。所以污水回用既节约了水资源,也消除了环境污染,具有多重效益。 3、污水回用于冷却水系统:城市污水处理后,根据不同的水质情况,有的可以直接回用于工业循环冷却水系统,有的需要进一步处理后再回用 4、景观及绿化用水:废水回收的可能性是,用于(a)城市风景点的灌溉(公园、花园和道路绿化带)、补充公园的池塘来美化环境。对这些用途的水处理还要求包括二级水处理以及减少病菌等。 5、增加河流流量:在黄淮海流域,河流系统的生态价值产生了很大的变化或因污染和下游流量的减少损失很多,因此,对使用废水来调节低流量很感兴趣。但是,似乎所有可供使用的水,包括回收的废水都需要用来满足城市和农村群众的需求。 6、污水用于农田灌溉:一方面可以缓解当地的农业水资源紧缺的矛盾,另一方面,由于污水中含有丰富的氮、磷、钾等营养元素,为作物生长所必需.
三、城市污水再生利用的模式与发展状况 城市污水的再生利用实际上包括再生和利用两个环节,污水利用的条件是拟进行回用的水必须满足一定用途的水质要求,因此,回用处理(再生)的环节通常是必不可少的。目前的城市污水利用较多考虑的是城市污水处理厂二级处理后的出水,这种水的利用有二种形式:直接回用和间接利用。直接回用多用于污水处理厂附近的农田灌溉及草场等用水,回用的途径及方式受地域限制还比较单一,调配运转不方便,而且这种水虽然经过了人工强化处理和消毒等措施,但由于未经过一定时间的自然净化,在使用和控制不当时会产生一定的问题。间接利用是从水域的整体考虑,从水体上游取水净化供城市使用,产生的污水经城市污水处理厂净化后排入水体的下游,回归于水体(此过程构成了水的社会循环),再经过一定河段的自然净化,可为下游城市或地区利用。经处理污水的间接利用是将自然界中水的社会循环与自然循环有机结合,在水体自净容量的限度内,对水体的利用基本不会造成损害,这种方式需要从宏观上进行管理,是水资源可持续利用的重要途径。 国内外已有许多将净化后的城市污水应用于工业、农业、市政、渔业等的成功实例。近年来,阿根廷、智利、印度、科威特、墨西哥、秘鲁、俄罗斯等国将城市污水一级或二级处理出水应用于农业灌溉,其规模逐年扩大。日本创造了中水道系统,在建筑群内设双管供水系统,利用再生污水冲刷厕所、作冷却水、浇花园和草地、冲洗马路和汽车或作景观、消防用水,获得了显著成效。 城市污水再生利用的中心问题在于根据地区的特点拟定适宜的再利用对策。美国加利福尼亚州根据其农业发达、用水量大的特点,提出的基本模式是灌溉回用,农业用水直接取自水源和经处理的城市污水;佛罗里达州根据其城市用水集中的特点,提出的基本模式是非饮用回用,大规模地实行双管供水系统,以自来水价格的40%将城市污水处理水供给高尔夫球场、城市绿化、以及建筑物和住宅区的中水道用水;而德克萨斯州根据自己用水的传统和水文地质特点,采用间接回用的模式,大规模进行污水处理水的地下回灌。以色列的城市污水处理水的主要回用出路是农业灌溉,但在人口集中的城市区域也进行一定规模的中水道回用。日本大部分地区利用污水处理水进行清流复活,这是因为该国基本上不缺水,但水资源的修复和保护是回用的重点。 采用净化后的城市污水供工农业及市政事业等多目标、多对象的回用在技术上是可行的,经济上是适宜的,对缓解城市水荒、促进城市的可持续发展有非常重要的意义。近10年来我国对城市污水再生利用组织科技攻关取得丰硕成果,如中小城镇和住宅小区的污水回用;城市污水净化后回用于园林绿化、市政景观、冲刷马路等;大型宾馆及娱乐场所的中水回用系统;城市污水回用于工业冷却水系统或低压锅炉补给水及工艺用水;污水回用规划、技术政策等软课题研究等。此外,还兴建了若干示范工程。随着我国城市化进程的推进,我国城市污水资源日益丰富,目前已超过500-108m3/a,如果有1%的污水回用,将对缓解北方一些重要城市的缺水起重要作用。我国是世界上13个贫水国之一,当前,我国600余座城市中有300余座缺水,有些城市水资源严重匮乏,全国城市缺水60-108m3/a,因缺水而减少的工业产值>1200亿元/a,且呈现增长之势。自2000年5月份以来,由于干旱缺水,已有150个城市先后开始实行定时限量供水,严重影响了城市的可持续发展。虽然我国在利用城市污水灌溉农田方面积累了多年的实践经验和具备了一定的科学研究基础,许多城市也实施了一些开源节流的措施,但把城市污水当作一种稳定可靠的水资源予以开发利用仍然进展不大。这中间很大程度上是认识问题,当然也有一些属于技术上或投资上的问题。
污水作为水资源回用的前提是提供适合于回用的水质,且不造成任何潜在的二次污染。目前随着水处理技术的发展,能达到一定水质的水处理技术往往不在于其技术上的可能性,而在于经济上的可行性。因此,常规污水处理工艺的强化、组合及高效、低耗能处理技术的应用,自然能源和廉价资源的开发利用,污水处理和资源回收相结合技术,已成为城市污水资源化技术研究的主流;同时,城市污水再生利用的系统及优化理论、环境风险评价、水质指标及系统管理模式等,也将成为城市污水再生利用研究的重要方面。 四、我国城市污水处理的发展现状 20世纪80年代中期以来,我国的城市污水排放量开始成倍增长(>500-108m3/a),而相比之下,我国的污水处理率却增长缓慢,目前还不足10%[3]。近十几年,我国城市已由解放初期的132座增加至668座,城市人口已占全国总人口的35%,预计到2010年可上升到47%,按此预测,届时城市污水量也将达到720-108m3/a。在我国现有的668个城市中,仅有123个城市有307座不同处理等级的城市污水处理厂,其中城市污水二级处理率为10%左右。全国现有17000个建制镇,绝大多数没有排水和污水处理设施。国家提出至2000年污水处理率要求达到25%,2010年达到40%。 目前,各地对城市污水的处理考虑较多的是排水管网终端的集中式处理,而对于污水流经整个城市的过程却缺少控制,尤其是在城市排水系统不健全的地区,致使一些分布于城区的沟渠水体倍受污染,日久天长这些水体也就成了名副其实的臭水。现在一些有条件的地区采取了截污、清淤、引水等治理措施,使水体在感官上有了很大的改善,但同时也破坏了水体的自净体系和功能,使水体抵抗外界污染的能力减弱。由于我国的城市排水管网较多采用的仍然是合流制管道,雨季时大量污水随雨水从截污干管的溢流井排入水体,而造成严重的污染。可见,只有在城区点源污染和面源污染得到有效控制的前提下,才能全面实现城区的碧水目标。 五、城市污水回用的处理方法 1、补充地下水处理技术:城市污水地下回灌深度处理方法一般为传统的污水处理方法,废水处理的程度则取决于回灌的水量与水质、地下水盆地和天然地下水稀释的可能性、土壤类型、地下水深度、回灌方式、使用前在含水层中的停留时间等。确定深度处理技术需考虑废水成分、选定技术对特定废水参数的处理水平、选定地区的土壤渗滤处理效果等因素。土壤渗滤也叫土壤含水层处理,是地下回灌流程中一个重要组成部分,具有简单、经济等特点,其费用仅为厂内设备处理达到相同水平所需费用的40%。土壤渗滤净化机理包括慢速过滤、化学沉降、吸附、离子交换、生物降解、硝化与反硝化以及消毒等。土壤渗滤是地下回灌技术的主要特征,也是确定深度处理技术最重要的影响因素。污水回用的目的不同,水质标准和污水深度处理的工艺也不同。但要特别注意实现回灌前处理、土壤含水层处理、取水后再处理三者间的合理优化。 2、中水处理工艺 物理处理法--膜滤法:适用于水质变化大的情况。采用这种流程的特点是:装置紧凑,容易操作,以及受负荷变动的影响小。 膜滤法是在外力的作用下,被分离的溶液以一定的流速沿着滤膜表面流动,溶液中溶剂和低分子量物质、无机离子从高压侧透过滤膜进入低压侧,并作为滤液而排出;而溶液中高分子物质、胶体微粒及微生物等被超滤膜截留,溶液被浓缩并以浓缩形式排出。 我国有使用膜生物反应器处理生活污水的报道,经过110天的运作,均得到稳定而优质的膜过滤出水,符合杂用水水质标准。对COD的去除率可提高15%~30%。并具有较强的抗冲击负荷能力。一体式膜生物反应器中水处理系统对经预处理后的港口污水的油类去除率均保持在70%-85%。北京一个人口为2.5万的居民小区采用膜生物反应器的中水处理系统,出水水质明显高于生物接触氧化法。 物理化学法:适用于生活污水水质变化较大的情况。一般采用的方法有:砂滤、活性炭吸附、浮选、混凝沉淀等。这种流程的特点是:采用中空纤维超滤器进行处理,技术先进,结构紧凑,占地少,系统间歇运行,管理简单。 该法以紫外吸收、臭氧、活性炭吸附相组合为基本方式,与传统二级处理相比,提高了水质。意大利南部采用了紫外吸收单元给二级出水消毒,当紫外吸收的剂量为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。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,再用于农业灌溉。 生物处理法:适用于有机物含量较高的生活污水。一般采用活性污泥法、接触氧化法、生物转盘等生物处理方法。或是单独使用,或是几种生物处理方法组合使用,如接触氧化+生物滤池;生物滤池+活性炭吸附;转盘十砂滤等流程。这种流程具有适应水力负荷变动能力强、产生污泥量少、维护管理容易等优点。 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,脱氮率可达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。 3、污水回用于冷却水系统 (1).微生物问题由于回用污水中的COD和氨、氮含量较高,导致微生物繁殖大幅度增加,产生生物粘泥,因此必须加大杀菌力度。传统的方法是投加氧化性杀菌剂或直接投加氯气。氧化型杀生剂的杀菌效果好,一般能解决微生物繁殖问题,具体应用中可根据水质情况决定投加量和投加频率。 (2).腐蚀问题回用污水的TDS浓度通常比新鲜水高2-5倍,电导率、CI、SO42-都高,PH较低,腐蚀程度大,所以要选择合适的水质稳定剂来控制回用水对设备的腐蚀。 (3).悬浮物问题二级处理后污水浓度较小,悬浮物主要是一些从生化曝气池带出的活性污泥。悬浮物的去除方法有两个:一是选择适当的滤料,经过过滤,可以滤除大部分悬浮物,二是加人化学剂,两种方法的结合可以去除大部分悬浮物。 在探索污水回用于循环水系统的工作中,我国也取得了较好的成绩。如大连污水回用示范工程,济南炼油厂污水回用项目,华能北京热电厂污水回用实践等。 4、绿化及景观用水 (1)绿化用水:采用回用水作为绿化用水,水质应达到用于灌溉的水质标准;在输水-布水系统中余氯的含量不低于0.5mg/L或更高,以清除嗅味、黏膜及细菌;采用喷灌,SS应小于30mg/l,以防喷头堵塞。 (2)景观用水:采用再生污水用做景观用水,需要脱氯,以保护水生动物。再生水应清澈、无毒、无嗅,应去除营养物,以避免藻类繁殖。水中不含有致病菌。 5、增加河流流量: 6、污水用于农田灌溉:
六、城市污水回用的经济、环境效益 1、城市污水回用的经济效益 城市污水回用与开发其他水源相比在经济上的优势:①比远距离引水便宜。其基建投资只相当于从30公里外引水,而我国水资源分布不均衡,对于西北部贫水的城市,如果从东南部水资源丰富的地区引水,引水距离至少为上百公里,甚至达到上千公里,工程是十分浩大的。②比海水淡化经济。城市污水所含杂质少于0.l%,而且可用深度处理方法加以去除,而海水则含有3.5%的溶解盐和大量有机物,其杂质含量为污水二级处理出水的35倍以上。③不仅节约了宝贵的水资源,而且节约了排污费用。目前,大部分城市污水都是直接排放人江河湖泊,不仅污染环境,而且国家要收取相应的排污费(新鲜水费为1.12元/m3,排污水费为0.15元/m3),这对于城市的发展来说也是不小的负担。以一个年产2万吨合成氨厂为例,使用处理后的污水作为循环冷却水及其他上艺用水,每年可节水300万m3,减少排污费24万元,直接经济效益100万元。再以南方某炼油厂为例,采用处理后污水作循环冷却水,可节约新鲜水32万m3/a,减少排污32万m3/a,两项节约费用40.6万元/a,除去投资费用每年可获经济效益20.6万元/a。 2、城市污水回用的环境效益 城市污水回用开辟了第二水源,减少了城市新鲜水的取用量,减轻了城市供水不足的压力和负担,缓解了供需矛盾。这对缺水城市意义更为重大。城市污水处理后的回用,减少了污水排放量:一是减轻了对水体的污染,并能使部分被污染的水逐渐更新复活;二是减少了治理环境污染的投资。节水效益明显,城市污水量大且集中,如果很好地推广使用污水回用技术,可以节省大量水质要求不高的用水消耗量。相比较于海水淡化、远距离调水,城市污水回用有着它们无法相比的环境效益;而且就目前的技术水平而言,海水淡化、远距离调水以及地下水开采也都存在着一定的不足,这也凸显出城市污水回用的优势。 七、城市污水回用存在的问题和展望 1、缺乏对污水再生利用的系统规划 目前我国尚未建立城市污水再生利用规划指标体系。在城市建设总体规划中,虽然进行了城市的供水及排水规划,但在水资源的综合利用方面缺乏统一的规划,尤其是城市污水再生利用规划,这势必会造成重复建设和决策失误。因此,城市污水再生利用应纳入城市总体规划以及城市水资源合理分配与开发利用计划,在综合平衡、科学论证的基础上,针对城市实际情况进行总体规划,确定其应有的位置和作用。在再生水水质、使用用途、处理程度、处理流程、输水方式的选择上,要综合平衡、远近结合,既要满足功能要求和用水水质需求,又要因地制宜、经济合理。过高的目标与要求,将可能适得其反。 2、城市污水收集与处理设施建设严重滞后 城市污水的收集与处理是城市污水再生利用的重要前提条件,目前我国的城市污水管网建设严重滞后于城市发展,二级生物处理率不到15%。因此,强化城市污水管网与污水处理工程设施的建设是推动城市污水再生利用的关键。 不少地方政府对污水再生利用的认识不够,在缺水时优先考虑的是调水,而且绝大多数城市污水处理厂的规划、设计与建设目标是达标排放,往往没有考虑污水的大规模再生利用。因此,今后城市污水处理厂的建设,既要满足区域水污染控制要求与相应的排放标准,也要考虑城市污水的再生利用需求。在某些地区,可以通过开展城市污水再生利用工作来促进污水收集与处理工程的建设与完善。 3、城市污水再生利用技术相对落后 城市污水再生利用事业的发展必须依靠科技进步,从始至终都要有新技术、高技术的保证和支持。目前我国城市污水再生利用技术和设备的开发难以满足快速增长的再生利用工程建设和运行管理的需求,今后城市污水再生利用的技术发展应着重于已有技术的集成化、综合整合、产业化和工程化,需要对已有技术不断改进和更新,加强新工艺、新流程、新技术和设备产品的研究、开发和推广应用,并注重示范性工程的研究和建设。通过工程化和生产性测试,着重解决城市污水再生利用于农业、生态、市政和工业中的水质净化技术、水质稳定技术、水质保障技术、安全用水技术、工程技术、运行管理技术和成套技术设备问题。 4、 相关法规和政策不够完善 城市污水再生利用需要健全的法制保障和全面的统一管理。而我国城市污水再生利用的法规和政策还需要完善。例如:要求新建居住区和集中公共建筑区在编制各项市政专业规划时,必须同时编制污水再生回用规划,污水再生回用工程应与其他工程同步设计、同步施工、同步验收;在城市道路的市政管线中,必须预留再生水管道的位置,有条件的路段应预埋再生水管;要求在城市各项用水中能够使用再生水的(如绿化、道路浇洒)必须使用再生水;制订鼓励城市污水再生利用工程建设与运营的管理政策和经济政策,采取行之有效的鼓励政策和行政管理手段,促进工、农业生产部门和市政用水部门积极使用再生水。在城市污水再生利用工程的可行性研究、立项、设计、建设或改造中,要建立相应的规范和再生水水质标准,改革管理体制和服务体系,在卫生安全、生产过程、产品质量等方面,保障每一个再生水使用单位享有免受不良影响的基本权益。 长期以来,由于自来水水价低,而质量相对较差的再生水则净化成本高、价格也比自来水高,造成工厂企业宁可使用物美价廉的自来水而不愿意使用再生水,导致再生水无人问津的尴尬局面。另外,城市污水处理厂因没有效益而加重了地方的财政负担。因此,国家及城市有关管理部门要积极推动现行水价政策的改革,建立合理的用水价格体系以及污水处理与再生利用价格体系,要实行按(水)质定价,将各种水源的供水价格差距拉开,尤其是再生水与自来水之间应有较大的价差,使水资源的利用趋向结构合理。 八、结语 城市污水的资源化应该建立在水的良性社会循环的基础上,这对水资源的可持续性开发和再生利用至关重要。不仅可以节约大量的新鲜水,而且可以降低排污水对环境的污染,可谓经济效益、社会效益双丰收。结合我国国情对城市污水再生利用模式进行探讨,旨在寻求适合我国经济和社会发展的水污染控制及水资源再生利用的良好模式。随着我国西部开发及北部缺水地区城市发展战略的实施,将会推动我国城市污水资源化研究的进展,逐步形成和完善与我国国情相适应的水资源良性社会循环体系,实现城市与水资源开发利用的可持续发展。相信只要大家都树立起节水意识,减少污水排放,提高污水回用率,就一定能缓解我国水资源短缺的问题,使城市污水这一危害环境的杀手,变成造福人民的宝贵资源。我们期待的一个大更蓝,水更清美好家园一定会实现。
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D. 建筑再生水回用及其存在的问题
建筑再生水回用技术是解决当前缺水城市水资源危机的重要途径之一。本文在简要介绍建筑再生水水源的基础上,通过分析前人试验和已建再生水回用系统,从处理工艺的技术可行性和经济可行性等方面出发,对建筑可用再生水处理工艺、建筑再生水回用存在的问题和发展趋势进行了分析。
我国淡水资源并不丰富,并且时空分布极不均匀,随着我国经济的迅速发展,人口的增加及工业化和城市化步伐的加快,城市用水量和污水排放量急剧增加,这更加剧了水资源的短缺和水环境的恶化,同时也带来许多城市环境问题,并制约了地区经济的发展。再生水回用,是解决城市水资源危机的重要途径,也是协调城市水资源与水环境的根本出路。
所谓再生水,主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准、可在一定范围内重复使用的非饮用杂用水,其水质介于上水与下水之间,是水资源有效利用的一种形式。
一、再生水水源
再生水的水源较广,但对建筑再生水而言,其水源一般包括盥洗排水、沐浴排水、洗衣排水、厨房排水和厕所排水等。若考虑到处理费用和处理的难易程度,对其选用的先后顺序一般为:沐浴排水→盥洗排水→洗衣排水→厨房排水→厕所排水。
在进行建筑再生水系统的设计时,应根据实际情况,集流一种或多种排水作为再生水水源,常见组合有以下几种情况:①空调系统排水、盥洗排水和沐浴排水等,其污染程度较轻,称为优质杂排水,在设计时应优先选择其作为再生水水源;②冲厕以外的生活排水组合,其污染程度中等,称为杂排水;③所有生活排水的总称,其污染程度最重,称为生活污水,由于其处理费用较高,且难处理,所以在设计时应尽量不采用其作为再生水水源。
就目前情况来看,我国现有的建筑再生水回用系统采用的水源几乎都是优质杂排水或杂排水。
二、再生水处理工艺
(一) 常用的再生水处理工艺及其流程
目前应用较多的再生水处理工艺主要有混凝、沉淀、过滤、生物处理和活性炭吸附等。处理工艺需根据原水水质的不同而采用某一工艺或某些工艺的组合,常见的再生水处理工艺流程如下:
1.对于优质杂排水,其处理工艺流程一般有:①原水→毛发聚集器→调节池→微絮凝→过滤→消毒→再生水;②原水→毛发聚集器→调节池→混凝沉淀→消毒→出水;③原水→毛发聚集器→调节池→微絮凝-过滤→微滤-超滤→消毒→出水。
2.对于杂排水,其处理工艺流程一般有:①原水→筛滤→调节池→微絮凝-过滤→活性炭培卜吸附→微滤-过滤→配镇穗消毒→出水;②原水→筛滤→调节池→生物接触氧化或生物转盘→沉淀→过滤→消毒→出水。
3.对于生活污水,其处理工艺流程一般有:①原水→筛滤→调节池→水解酸化→生物接触氧化→沉淀→过滤→消毒→出水;②原水→筛滤→调节池→生物接触氧化→沉淀→生物接触氧化→过滤→消毒→出水;③原水→筛滤→调节池→生物接触氧化→沉淀→微絮凝-过滤→活性炭吸附→消毒→出水。
(二)处理工艺的技术可行性
再生水处理在技术上是可行的,很多研究已经证明了这点,特别是随着近几年工程技术人员对处理技术和处理设备的开发和应用,使再生水处理技术又有了很大的发展。
杜茂安等采用“混凝-沉淀-过滤-消毒”工艺处理洗浴排水,在水温为10℃时,主要控制指标浊度、COD、BOD5和ABS的平均去除率分别为98.1%,95.2%,93.3%和68.2%,出水旅运水质完全满足再生水控制指标要求[7];刘中平等研究序批式活性污泥工艺(SBR)处理学校洗浴废水的工程实例得出,该工艺对洗浴废水中的COD、BOD5、SS和LAS有较高的去除率,处理后的出水水质符合《城市污水再生利用 城市杂用水水质标准》(GB/T18920-2002),且该工艺设备简单,占地少,运行方便;大连香格里拉大饭店再生水回用工程采用膜生物反应器(MBR)工艺,其设计规模为60m3/d,自2001年10月投产运行以来,其平均出水水质为COD=6.16mg/L,BOD=0.57 mg/L,SS=0 mg/L,这完全达到生活杂用水水质标准,实践证明,MBR是一种简单、高效的再生水处理技术;北京华融大厦总建筑面积4.6万m2,再生水原水为洗浴排水,水量为7.5m3/h,采用接触氧化-砂滤工艺,2000年9月经北京市环境保护监测中心测定,进水BOD、COD、SS和LAS分别由22mg/L、68 mg/L、14 mg/L和3.29 mg/L降低到2 mg/L、10 mg/L、5 mg/L和0.14 mg/L。
(三)处理工艺的经济可行性
莫慧等对3种居住区再生水回用方案即经二级处理后回用、经三级处理后回用和经MBR处理后回用进行了经济分析,其运行费用分别为2.82元/m3、2.63元/m3和2.67元/m3;张捍民等采用MBR工艺处理大连香格里拉大饭店的污水并达到生活杂用水水质标准,其运行成本仅为1.665元/m3。
通过以上的试验分析可知,如果再生水回用工程运行管理得当,其在经济上是可行的,并且随着水资源供需矛盾的进一步激化,自来水价格势必会升高,而随着处理技术的发展,再生水处理费用却会降低,这更增加了再生水回用的经济可行性。
(四)处理工艺的选择
再生水处理工艺的选择依据主要是根据进水水质和经济技术比较,选用在技术上可靠,经济上可行,且具有稳定出水水质的处理工艺,同时还要考虑其管理和维护及其对周围环境的影响等。
三、再生水回用存在的主要问题
第一,再生水系统运行往往不正常,水质水量不稳定。造成这种现象的主要原因是有些工艺、设备不过关,达不到预想效果,同时对系统的运行管理水平不高,出现问题不能及时解决,使水质水量常常发生较大的波动,甚至停产。 第二,再生水回用在实际工程中有时并不比城市给水更经济。张雅君等对北京22个运行中的再生水设施进行调研,通过分析发现普遍存在由于设施能力不能充分利用造成运行成本过高的现象,其总运行成本有的甚至高达11.37元/m3,且平均总运行成本也为3.24元/m3,这主要是因为再生水设施的设计规模得不到充分发挥。
第三,再生水回用水质标准偏高。目前我国建筑再生水回用执行的水质标准是现行的《生活杂用水水质标准》,该标准中总大肠菌群的要求与《生活饮用水卫生标准》相同,比发达国家的回用水水质标准及我国适用于游泳区的Ⅲ类水质标准还严格,这一方面使得许多现有再生水工程不达标,另一方面,也限制了建筑再生水工程的推广和普及。
第四,很多人对再生水的卫生性、安全性等存有顾虑,影响了其普及。当然当前的水价偏低也是造成再生水回用成本较高从而难以推广的重要原因之一。
四、展望
再生水回用具有极高的社会效益和环境效益,它一方面可以减少环境排污量,减少环境污染;另一方面它又能减少对水资源的开采,对我国长远的国民经济发展具有深刻的意义。根据水利部《21世纪中国水供求》分析,2010年后中等干旱年的缺水量将达318亿m3,到2030年我国将缺水400~500亿m3,开发和应用投资省、见效快、运行成本低的再生水回用处理技术已经凸现为确保社会经济可持续发展的重大课题。因此,我们有理由相信,在政策的正确引导下,合理的调整城市给水和再生水的价格关系,再生水回用技术将会有越来越广阔的应用前景,为城市节水作出贡献。
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E. 污水再生回用技术综述
本文详细介绍了国内外污水再生回用现状,并对污水再生回用的概念、流程及相关原则进行了具体介绍。详细列举了当前污水回用技术的工艺流程。
1 我国污水再生回用现状
我国城市污水处理再生回用起步较晚。20世纪70年代中期,我国开始探索以回用为目的的城市污水深度处理技术。到80年代,随着大部分城市水资源紧缺的加剧和污水处理回用技术的日趋成熟,污水处理回用的研究与实践才得以加速发展。北京市环保所于1985年在所内建成的120m3/d规模的再生水设施是我国早期的再生水回用工程之一。我国污水再生利用理论研究和实践可分为三个阶段:1985年前“六五”期间的起步阶段;“七五”到“九五”期间的示范工程引导和技术储备阶段;“十五”到“十一五”期间的全面发展阶段。
2城市污水再生回用
2.1 城市污水再生回用的概念
城市污水再生回用按服务范围可分为三类:(1)建筑中水回用,指在大型建筑物或几栋建筑内建立小型中水处理站,以生活污水、(优质)杂排水为水源,经适当处理后回用于建筑冲厕、建筑周围绿地道路浇洒等生活杂用。(2)小区污水再生回用,指在小区(住宅或工业)、机关院校内建立中小型中水处理站,以生活污水或(优质)杂排水、工业废水等为水源,经适当处理后回用于建筑冲厕、汽车冲洗、区内绿地道路浇洒等市政杂用。(3)区域污水再生回用,指在城市区域范围内建立大中型再生水厂,以城市污水或污水处理厂的二级出水为水源,经适当处理后回用于生活、市政、环境等范围内的非饮用水方面。
2.2 城市污水再生回用规划流程及基本原则
城市污水再生回用规划需按照一定原则和方法流程进行。污水再生回用规划合理与否,直接影响其经济、社会和环境效益,应遵循以下原则:(1)可持续发展原则。污水再生回用可节约水资源,减轻水体环境污染,是国家实施可持续发展战略的重要措施。(2)统一规划原则。城市污水再生回用规划应纳入城市水资源系统规划之中,从城市总体规划出发,并结合城市供水、排水、雨水利用和公路交通等规划,统筹考虑,协调发展。(3)全面规划,合理布局原则。我国城市污水再生回用总体在还处在发展阶段,有不少城市甚至处在起步阶段,对污水再生回用及其所带来的效益认识不够,污水再生回用在城市的推广不可能一步到位,故应按照“长远规划、分期实施”的原则,逐步推进。
3 污水再生回用处理技术与工艺
3.1污水再生处理技术
城市污水再生回用是一项系统工程,包括污水收集系统、污水处理再生系统、再生水输配送系统和水质监测与运行管理及维护系统。污水再生处理技术是污水再生回用的核心,是保证再生水水质合格、用户使用安全及再生水回用价格合理的关键。城市污水再生处理技术主要可分为物理化学处理法、生物处理法和膜处理法三大类。
3.2污水再生回用的处理工艺
以城市污水处理厂二级出水为再生水水源 (主要为集中式再生水厂),可选用物化处理或与物化生化相结合的深度处理工艺,常用的工艺流程为:
(1)物化处理工艺流程:
(2)物化与生化相结合的深度处理工艺流程:
(3)微孔过滤处理工艺流程:
对水质要求高的用户,还可在深度处理中增加活性炭吸附、离子交换、氨吹脱、反渗透、臭氧氧化等单元技术中一种或几种组合。
当所处理的再生水用于与人直接接触时,需采用膜生物反应器,将微生物的孢子截留。采用膜处理工艺时应有保障其可靠进水水质的预处理工艺和易于膜清洗更换的技术措施。
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F. 污水回用的目的主要有哪些
1.1 污水的处理利用,有利于缓解水资源的供需矛盾
众所周知,人类的生存和发展离不开水资源,而全球性的水资源危机时常发生,严重威胁着人们正常的生活。为了应对此问题,许多国家和地区已开始对城市污水处理回收利用做出了总体规划,通过对污水的处理,产生出一种新的水资源,以缓解紧张的水资源状况。然而,污水的处理究竟又能产生出多少水量呢?据粗略估算,目前城市的供水量有80%变成了污水,而这80%的污水量通过处理后仍有70%可以安全回用,这也就说明了城市供水量的七成,可以变成再生水以重新使用,这就大大减轻了用水资源的紧张状况。
1.2 污水的回收利用,体现了水资源的“优质优用,低质低用”原则
在日程生活用水中,并非都需要优质水。例如,人体直接饮用的水仅占不到5%,而对水质要求不高的生活用水达到了20%以上,甚至高达30%。在美国的佛罗里达州曾规定:市政、娱乐、景观和环境等用水必须采用水质较低的水源。这条规定就体现了出了合理利用水资源的原则。同时也再次证明了对于污水的回用,是可以扩大水资源的利用范围和有效利用程度的。
G. 城市污水回用及效益分析
我国是干旱缺水严重的国家,开发新水源、减少水资源的消耗成为目前水环境治理的首要任务。城市污水经深度处理后可回用于某些特定领域,具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。
1、引言
1.1我国水资源的分布特点
我国是一个干旱缺水严重的国家。我国的淡水资源总量为28000亿立方米,占全球水资源的6%。但是,我国水资源的特点之一是总量多、人均少,第二个特点是地区分布不均,由东南向西北递减,与人口、耕地的分布不协调。
1.2污水回用的兴起与发展
减轻水体污染程度、改善生态环境、解决城市缺水问题的有效途径之一便是污水回用。美国在1920年就开始了再生水的利用,形成了水在社会大循环中的良性循环,到1980年已有回用工程536项,年回用水量9.37亿m3。我国沿海缺水城市大连,在1992年率先建成了污水回用示范工程,取得了实效。
现代城市污水回用已经有近百年的历史,技术上已经很成熟。与国外发达国家相比,我国的城市污水回用起步晚,但总体上我国城市污水回用不但技术上已经成熟,而且从经济效益和环境效益考虑也是可行的。
2、污水回用主要途径
根据目前城市污水回用技术的发展情况,城姿槐市污水回用的途径主要包括农业用水,环境用水,工业用水,市政杂用水,地下水回灌等。
2.1农业用水
农业迹或友用水是城市污水回用的一个大用户,主要包括大田作物、花卉和林地的灌溉。污水回用于农田灌溉时,不仅能给农业生产提供稳定的水源,而且污水中 的氮、磷、钾等成分也为土壤提供了肥力,既减少了化肥用量,又增加了农作物产量,而且通过土壤的自净能力可使污水得到进一步的净化,尤其污水回用可控制农村地区无节制地超采地下水。
2.2环境用水
主要用于城市水系补充用水以及绿化隔离带和园林灌溉用水。用中水补充河湖水系替代其它水源,既达到优水优用、节团答约用水的目的,又美化了环境。
2.3工业用水
工业用水包括冷却水,锅炉用水,工艺用水,产品用水等。在城市供水中, 50%~80%是工业用水,工业用水占城市用水的比例很大,但与生活饮用水等相比,要求的水质水平较低,城市污水经二级处理后,再经适当的三级处理, 一般都能满足工业用水水质要求。
2.4市政杂项用水
主要用于建筑施工、喷洒路面、洗车和冲厕等。中水回用时应格外注意卫生,不应含有致病菌,应清洁、无臭、无毒,且悬浮物含量满足应用要求。
2.5地下水回灌
再生水回用于地下水回灌体现了“减量化、资源化、无害化”的污染治理原则和可持续发展的战略思想。将城市污水二级处理后回灌于地下,水在流经一定距离后同原地下水源一起作为新的水源开发。这样既可以阻止因过量开采地下水而造成的地面沉降,还能利用土壤自净作用提高回水水质,直接向工业和生活杂用水供水。
3、污水回用效益分析
污水回用不仅开辟了第二大水源,减少了城市新鲜水的取用量和污水的排放量,减轻了城市供水不足,有效地节约和利用有限的、宝贵的淡水资源,具有明显的社会效益、环境效益和经济效益。
3.1 污水回用社会效益分析
社会效益指人类活动所产生的社会影响,从而带来的社会效果或贡献。污水回用符合国家的可持续发展战略政策,是我国现阶段环保投资的重点领域。污水回用带来的社会效益十分明显,分直接效益和间接效益。
(1)直接效益
污水回用工程以污水处理厂二级出水为源水,经深度处理达到回用水水质标准后便可投入使用。
(2)间接效益
污水回用工程是一项保护环境、创建国家卫生城市,为子孙后代造福的公用事业工程。该工程实施后,可有效地解决服务区域水资源短缺问题,为城市服务,为社会服务,可改善城市市容,提高卫生水平,保护人民身体健康,保护自然风景,促进城市旅游事业的发展。
3.2污水回用环境效益分析
环境效益是指由于人类的活动给自然环境系统,也包括社会环境系统造成的影响而产生的效应。污水回用带来的环境效益是显著的,它在治理环境污染和生态破坏方面起着至关重要的作用。
(1)污水回用工程提高了服务区域水体的污染治理水平,增强了区域防治水体污染的综合实力。
(2)污水回用工程缓解了水资源短缺现状,减少了水资源的开发利用量,为社会经济环境的持续发展提供了必备的物质基础。
(3)污水回用工程可间接有效地控制水土流失、土地沙漠化等环境问题,很大程度上使环境质量得到改善。
3.3污水回用经济效益分析
污水回用工程可产生直接的经济效益,同时对社会经济的长远可持续发展的作用也是显著的。污水回用的直接经济效益包括污水厂销售再生水等产品的直接经济效益、用户以再生水替代优质水的直接经济效益、再生水利用而增加城市工业用水带来的经济效益和再生水利用而增加农业用水带来的经济效益。然而,城市污水处理厂的出水毕竟是污水,直接排放势必会造成不同程度的污染,通过处理回用就可废物利用,减少由此造成的经济效益为间接经济效益。
(1)污水回用工程可有效地节约水资源,最大程度的利用水资源,同时有效利用污水、废水。宏观上,减少了水资源的开发利用,对国民经济有一定的促进作用。微观上,可促使企业有效利用废水,促进了企业经济效益的提高。
(2)污水回用在一定程度上降低了对纳污水体的污染程度,可减少国家对于污水治理方面的投资。
(3)污水回用工程可促使企业采用新技术、加快技术改造,提高了企业的技术水平,同时减少了企业的环境支出,可促进企业资金的流通和再生产。
(4)污水回用工程的建设及运营可促进一系列新兴产业的发展。
(5)污水回用可促进区域水产业良性、稳定的发展。
4、结论
在水资源极度紧缺的当下,污水回用不仅能减少污染、增加水资源,还可以降低给水处理与供水费用,改善生态环境与社会经济环境,促进工农业的发展,促进和保障人体健康。污水回用产生的经济、社会和环境效益显著,符合国家可持续发展、创建节水型城市的发展战略。因此,继续研究和开发污水深度处理新工艺,积极建设污水回用设施具有巨大发展前景。
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H. 城市污水处理厂再生水回用工艺的研究
城市污水处理厂再生水回用工艺的研究具体内容是什么,下面中达咨询为大家解答。
0.导言
近年来,地下水位的下降和城市降雨的减少,使得再生水成为城市的第二供水水源。污水处理厂的再生水回收技术就是对污水进行改造升级,使再生水达到地表IV类水质标准,为居民提供稳定可靠的水源。
1.污水处理工艺研究
1.1以磁技术为核心的污水去除工艺
为减轻清河污水处理厂运行压力、提高污水厂的处理效果,污水处理厂采用磁分离水处理技术,实施临时污水处理能力提升应急工程。磁分离技术工艺简单,可对原污水中主要污染物COD的去除率可以达族历誉到7O%以上。磁分离技术是利用外加磁加载物的作用增强絮凝以达到高效沉降和过滤的目的,其原理是向污水中投加少量混凝剂、磁种等与污染物絮凝结合成一体,然后通过高效沉淀和磁过滤将水中的污染物去除磁种通过磁鼓分离器,在外加磁场下磁性介质表面产生高梯度磁场,捕集经过它烂返的磁性颗兆段粒。在雨季时期,超水量和上游来水会造成冲击负荷问题,采用磁技术可防止超负荷状况下污水对河道景观的局部污染。
1.2污水处理中脱氮除磷工艺研究
1.2.1A2/O工艺改造和运行参数优化
A2/O是最基本的生物脱氮除磷工艺,但传统的A2/O工艺难以同时实现高效的脱氮和除磷,本工艺根据需去除的TN和TP的量及其所需要的碳源确定A2/O工艺三段进水的不同比例。通过规模为150m3/h的试验表明,在预缺氧段、厌氧段、缺氧段的进水比例分别为15%、5O%、35%时,出水TN和TP的均值分别为O.41mg/L和15.3mg/L,能够稳定达到国家一级B排放标准。
溶解氧对微生物的生长具有很大影响,对硝化反硝化和除磷的都有影响。在处理工艺中,溶解氧自动控制在工艺设定的参数范围内,可保证硝化的顺利进行,并同时防止对反硝化和除磷造成不利影响。厌氧/缺氧/好氧水力停留时间是污水厂设计的重要参数,根据工艺研究,预缺氧段容积为0.5~1HRT,厌氧段容积为1~1.5HRT.缺氧段容积为3.5~4.5HRT,好氧段容积为6~9HRT,脱氧段容积为0.3-0.5HRT时,可达到最佳的效果。硝化细菌的存在时间较短,要达到较好的硝化效果需要保证足够长的好氧泥龄,通过工艺研究,得出当温度从15℃上升到25℃时,好氧泥龄从9~1O天下降到4.5~9天。同步脱氮除磷系统应适当延长好氧段的水力停留时间或污泥浓度,使系统能够在冬季同时满足硝化和除磷所需的泥龄。
1.2.2碳源开发与高效利用工艺研究
当进水中碳源不足时,反硝化反应就不能进行完全,脱氮率就会受到限制。为了解决脱氮除磷中的碳源竞争,一可利用初沉污泥发酵技术增加碳源的供给量,其二是开发污泥消化液自养生物脱氮等新技术节约碳源的需求量。目前,国内外利用污泥开发碳源的应用上绝大多数采用的是初沉污泥,将污泥的厌氧消化过程控制在水解酸化阶段,实现酸化产物的积累。通过试验竖流式和折板式活性初沉池水解初沉污泥改善污水特性的效果,实现了高效生物脱氮除磷。试验结果表明竖流式和折板式活性初沉池出水VFA、SBOD5、SCODcr、SBOD5/SCODcr。值比进水均有增加,表明活性初沉池具有较好的水解酸化效果。通过试验对比2小时、4小时、6小时三个水力停留时间下的水解酸化效果.得出折板式水解酸化池的最佳水力停留时间为4小时。
1.2.3消化液高效脱氮工艺研究
在两级完全混合式浓缩发酵工艺中,污泥发酵和囿液的分离在两个独立的系统中进行。两级完全混合初沉污泥水解酸化系统的高效HRT为32到36小时.SRT为4到7天时,污泥回流比在0.75―1之间。实现稳定的短程硝化是实现污泥消化液高效脱氮的基础和前提。在高溶解氧(6~9mg/L)、常温(15-29℃)、长SRT条件下,成功地在缺氧滤床加好氧悬浮填料生物膜连续流工艺中实现了部分亚硝化,并通过综合调控进水ALR、进水碱度/氨氮和好氧段水力停留时间,控制进水碱度氨氮这些工艺技术,来实现ANAMMOX工艺的部分亚硝化,和TN的去除。
1.2.4基于进水负荷变化的A2/O工艺过程优化控制
A2/O工艺处理单元较多.而且各单元顺序串联对进水负荷的抗冲击能力较弱,需要建立适应进水负荷动态变化的过程控制模式。溶解氧的开始响应时间和峰值响应时间与系统的实际水力停留时间相同。对水力负荷变化为瞬间响应;而氮磷由于其微生物对环境的耐受能力,其响应时间有一定的滞后。在实际污水厂的控制中,有必要对进水负荷变化进行前馈控制,抑制进水负荷对后续氮、磷以及溶解氧的影响,保证出水水质的稳定。工艺建立了一套A2/O工艺前馈和反馈控制策略,该策略根据水量、COD浓度及氨氮浓度.通过计算系统进水的负荷水平,在线调整工艺运行中的外回流量、内回流比及曝气方式等参数的设置,建立A2/O工艺前馈动态控制系统。
2.高品质再生水工艺技术研究
污水处理厂二级处理改造后可以使二级出水稳定达到一级B标准,可使再生水出厂水质达到地表Ⅳ类水水质标准。再生水深度处理工艺选择中应考虑氨氮和总氮的进一步降低并保持稳定,有机物的强化去除是工艺选择的重要考虑因素,此外悬浮物、色度和臭味也需在深度处理过程中得到去除以使再生水清澈可观。
曝气生物滤池工艺可实现有机物降解和硝化反应,将COD和氨氮进一步去除,而反硝化生物滤池通过强化微生物的反硝化作用,可将硝酸盐或者亚硝酸盐进一步转化为氮气,进一步降低出水中TN浓度。BAF和DNBF均具有抗冲击能力强,受气候、水量和水质变化影响小和工艺流程简单等优点,为可选择的经济有效的深度处理工艺。砂滤池为给水处理厂和再生水厂采用的常规处理工艺,其运行管理费用相对较低。生物滤池和砂滤池虽然能够在一定程度上降低二级出水中的色度,但可能难以达到再生水的要求,投加O3不但能够进一步去除色度,而且能够起到一定的消毒杀菌作用。一般情况下,可选择的再生水工艺组合形式有BAF―DNBF→SF→O3(后置反硝化滤池工艺);DNBF→BAF→SF→O3(前置反硝化滤池工艺)DNBF→SF→O3。
BAF―DNBF→SF→O3组合工艺,在实现DNBF碳源精确控制的条件下.除TN外出水可实现地表四类水要求,出水TN可小于10mg/L。但DNBF碳源投加受多种因素的影响,部分情况下由于DNBF碳源投加过量可能造成出水COD浓度升高难以满足再生水对COD浓度的要求。
DNBF→BAF→SF→O3组合工艺中,DNBF对硝态氮的平均去除率高于90%,BAF对氨氮和部分难降解有机物如磺胺类大环内酯类和喹诺酮类抗生素等有一定的去除效果,同时BAF还能够进一步降解DNBF过量投加的外碳源,有利于保证再生水处理工艺的稳定运行。
DNBF→SF→O3组合工艺出水水质主要受二级出水水质和DNBF处理效果的影响,当二级出水中氨氮浓度已经满足再生水水质要求时.可考虑采用采用该工艺,同时由于DNBF探源投加控制的稳定性对出水中的TN和COD有直接影响,因此,需要对组合工艺进行进一步的优化。
根据上述对各组合工艺的研究,采用DNBF→BAF→SF→O3组合工艺可稳定生产高品质再生水,最终工艺技术方案如下:
3.结束语
总而言之,要全面解决城市水资源匮乏的问题,就需针对性地研究污水厂脱氮除磷改造和优质再生水生产集成关键技术,从而保证水的生态循环和可持续利用。
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I. 住宅小区生活污水中水回用相关问题分析
下面是中达咨询给大家带来关于住宅小区生活污水中水回用相关问题分析,以供参考。
由于水资源的紧缺与水环境的污染,已经影响了社会经济快速发展及群众生活水平的提高。当前,开展污水中水回用工作不仅仅是城市发展中的实际需要,更是实现可持续发展目标的重要措施。所谓中水回用,指的是水质介于上水与下水之间的水,将生活与工业生产中所排放出的污水经过处理后与相应的水质标准相一致,能够在一定范围内重复进行使用的杂用水。
1、住宅小区中水回用工作中需要考虑的问题
1)通常情况下,中水用途的不同对小区中水站的出水水质有着不同的要求,应严格按照回用要求,根据颁布实施的《城市污水再生利用水城市杂用水水质标准》中的相关规定以及本地环保部门提出的明确要求来决定实际处理程度,从而保证出水水质;
2)在设计并构建污水处理设施时,必须遵照小区的总体规划以及建筑特征;比如,在外观设计方面应适应于小区建筑环境,从而达到美观效果;
3)设计污水处理工艺时,不仅要简单,而且还要有较高的实用价值,这样,管理起来就会非常的方便;
4)高程布置过程中,要以立体布局为主,充分利用地下空间;平面布置过程中应紧凑,目的在于节省用地;
5)构建污水处理厂时,应选择小区下风向位置处,并且,要和其他建筑物间保持一定的距离,防止对环境造成不必要的影响;
6)设备化、定型化、模块化,便于施工安装、设备具有较好的稳定性能,可以进行分期建设。
2、中水处理方法
2.1污水的物理处理
主要去除的是漂浮物、悬浮物质。使用的处理方法和设备有以下几种:筛滤截留法,使用的设备是筛网、格栅、滤池以及微滤机等;重心分离法,使用的设备是沉砂池、沉淀池、气浮池等;离心分离法,使用的设备是离心机与旋流分离器等。
2.2、污水的化学处理
化学处理具体涵盖了以下几种:中和,主要是对酸性或者碱性物质进行中和处理;氧化还原,主要是氧化分解或者还原去除水中污染物质;化学沉淀,主要是析出和沉淀分离水中污染物质;电解,主要是电解分离和氧化还原水中污染物质。
2.3、污水的生物处理
活性污泥法主要是在污泥的基础上而实施的一种污水生物处理技术。在生活污水中注入一定的空气进行曝气,并且,每天保留沉淀物,更换新鲜污水。这样坚持一段时间后,就会看到污水中出现黄褐色的絮凝体。该絮凝体主要是由诸多繁殖的微生物群体而最终构成,它容易沉淀和水分离,同时,还有着净化、澄清污水的功能作用。我们将其称之为活性污泥法。
活性污泥法处理系统的流程是:经过预处理后的污水、活性污泥反应器--曝气池、从曝气池流出的混合液、二次沉淀池、处理水、污泥井、回流污泥系统、剩余污泥、来自空压机站的空气、曝气系统与空气扩散装置。该系统中主要的处理设备是活性污泥反应器,即曝气池,另外还有二次沉淀池,污泥回流系统与曝气和空气扩散系统组合而成。在通过初次沉淀池或者水解酸化装置处理后的污水会从一端位置处流入到曝气池中,并且,将从二次沉淀池持续回流的活性污泥当做接种污泥,同时,流入到曝气池中。再有,从空压机站送来的压缩空气,会经干管与支管的管道系统和铺设在曝气池最底下的空气扩散装置,以一种细小气泡的形式流入进污水中,它的功能作用在于能够向污水充氧和让曝气池中的污水、活性污泥一直保持在巨大的搅动状态下。活性污泥在和污水间混合并接触后,能够确保活性污泥反应顺利的进行。活性污泥反应的结果,有效的降解和去除了污水内存在的有机污染物,使污水很好的被净化,由于微生物实际中会不断的繁衍增殖,所以,活性污泥也会不断的增长。还有一种有效的污水好氧生物处理技术---污水的生物膜处理法。该方法主要是将细菌类型的微生物与原生动物类型的微型动物附着在滤料或者其他载体上不断的生长和繁殖,同时,还会在其上部产生出一种膜状生物污泥---生物膜。当污水和生物膜间相接触后,污水内存在的有机污染物当做营养物质,以供生物膜上的微生物摄取,不仅净化了污水,而且微生物也良好的繁衍和生殖。生物膜处理法有两方面的特点,即微生物方面的特点:有较长的生物食物链;可进行分段运行和优占种属等。处理方面的特点:能够适应水质、水量的变动;具有较好的污泥沉降性能,适用于固液分离;可以对浓度低的污水进行有效处理;维护运行简便,具有节能效果。
3、结论
综上所述可知,通过中水回用方法,使得污水资源化目标实现,是现阶段处理水资源紧缺问题的最为理想的方式,具有较强的可行性,是污水处理中不可或缺的一项最重要措施,有着显著的多重效益。所以,我们应大力号召缺水城市充分利用中水回用。
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