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中图分类号:TU984 文献标识码:A 文章编号:
0引言
污水资源化问题已引起我国有关部门的高度重视,我国已把污水回用列入了国家科技攻关计划,专家们呼吁加大污水处理力度,实现从源头控制,以治污为本,开辟城市第二水源。在城市污水再生回用中,针对不同的污水有不同的处理技术来进行处理,目前已被采用的方法大致可分为三类:生物处理法 ,包括好氧和厌氧生物处理;物理化学处理法;以混凝沉淀技术及活性炭吸附相组合为基本方式;膜处理,其采用超滤和反渗透膜处理。
1再生水处理系统工艺
再生水处理系统工艺包括预处理、主要处理、深度处理。预处理的主要任务是悬浮物截流、毛发截留、水质水量的调节、油水分离等,其设施有各种格栅、毛发过滤器、调节池、消化池。深度处理目的是使处理水达到回用所规定的各项指标。可利用深度过滤装置、电渗析、反渗透、超滤、混凝沉淀、吸附过滤、化学氧化和消毒等方法处理,以保证中水水质达标。
2城市污水再生回用深度处理技术
2.1电镀综合排放废水回用工艺
电镀工业是我国三大污染工业之一,每年向环境排放的废水多达4亿吨,随着国家可持续性发展宏观政策的推行、以及由于经济的持续增长、水资源的匮乏导致水价格的不断提高,要求电镀企业寻求一种符合国家环保政策要求的新工艺、新技术,来实现电镀废水的循环利用。电镀综合排放废水回用系统总回收率大于75%,废水通过废水回收系统实现了循环利用,因此可节约75%以上废水排污费用。本系统不仅能有效地节约有限的水资源,而且能减少污水的排放,减轻对周围水体的污染,改善人类居住环境。表1为经过处理后的出水达到电镀用水标准。
表1:经过处理后的出水达到电镀用水标准
2.2造纸工业废水回用工艺
造纸工业既是水污染大户又是用水大户。据不完全统计,其废水排放量达20多亿吨,占全国工业废水排放量的11%以上, COD排放量更是多达300多万吨,占全国COD排放量的42%,居第一位。造纸废水回用处理系统采用先进的浸没式或管式膜分离技术。该技术能够有效解决膜易堵塞等问题,保证系统的长期稳定的运行。同时,造纸综合排放废水回用系统总回收大于率60%,废水通过废水回收系统实现了循环利用,因此可节约60%以上废水排污费用。
2.3印染废水回用工艺
印染行业是用水大户,也是排污大户。无论从企业成本角度还是社会环保的发展要求,印染废水进行深度处理后回用已十分必要。印染废水回用工艺回用水水质好,不同工艺可以适用漂洗或可用于印染水整个工艺段。同时自动化程度高,出水水质稳定。印染废水既含有剩余染料,又含有相当量的助剂及纤维上被去除的各种天然有机污染物和人工合成的有机污染物。因此,印染废水总体上属于含有一定色度、一定量难生物降解物质的有机性废水。针对不同类型的印染废水,在实际中常用的处理方法有:物理法、化学法及生物处理技术。物理脱色法主要有吸附法、萃取法、膜分离法等。在物理方法中吸附脱色用的最多,即利用多孔性的固体介质,将染料分子吸附在其表面,从而达到脱色的效果。膜分离技术是近几十年来发展起来的一类新型分离技术,以选择透过性膜为分离介质,在膜两侧加以某种推动力时,原料侧的组分选择性的透过膜,从而达到分离或提纯的目的。
3城市污水再生回用处理新技术
曝气生物滤池,简称BAF,是近年来国际上兴起的污水处理新技术。目前在欧美和日本等国家已有上千座大小各异的污水处理厂应用了这种工艺。它可广泛应用于城市污水、小区生活污水、生活杂排水和食品加工废水、酿造等有机废水处理。
3.1BAF脱N
进水碳源充足:BIOFOR或BIOSTYR工艺前置脱N,这样既可以缩短流程(减少占地面积),同时又可节省投资。进水碳源不充分:将硝化/反硝化单独进行(后置脱N,需外加碳源以及如何投加适当剂量的碳源,出水需要进行曝气用于去除过量的碳。)
3.2BAF除磷
前置除磷和后置除磷(进水固体杂质较少,前置除磷;进水固体杂质较多,后置除磷),除磷剂一般用FeCl3。
3.2.1预处理
其目的主要是为了使滤池运行周期较长,减少反冲次数,降低能耗。一般用沉淀或水解作预处理,对工业废水还需在BAF滤池前加设调节池。如果用BAF处理微污染水,可直接将水进人BAF滤池。
3.2.2温度
进水水温影响硝化、反硝化进行(低温)。曝气生物滤池有足够的停留时间(1~2h),同时用80-100℃的工艺空气连续鼓入。由于在滤池中的微生物是固定在载体上,而不像活性污泥法悬浮在水中,因此,其单位体积内的生物量极大,提高了处理效率,故曝气生物滤池可在8~30℃的范围内正常运行。
3.2.3产泥量
由于停留时间较短,消化不充分。结果会造成曝气生物滤池产泥量相对活性污泥量稍大,稳定性稍差。因此,用于深度处理极合适。
结束语:
综合上述,当前所提出的通过污水治理,化污水为资源,将污水资源化,这对解决水源短缺问题具有重要意义。同时,水资源的循环利用和污水的资源化,是一种行之有效的节水措施,加快污水资源化进程,对贯彻落实可持续发展战略,妥善处理好经济发展同人口、资源、环境的关系,具有十分重要的意义。因此,必须把污水回用率作为城市环境综合整治定量考核指标,加强城市污水再生回用,谨防因盲目开源而陷入用水越多,浪费越大,污染越严重,直到破坏现有水源的恶性循环,从而确保资源的可持续发展。
参考文献:
[1]朱辉亚.探讨污水回用新技术概述[J].工程技术.2010,(14):78
关键词:城市污水回用的方案分析
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。
【关键词】水资源;污水回用;农业灌溉;污水处理;城市污水
中图分类号:x70 文献标识码:A 文章编号:1006-0278(2013)07-181-01
一、我国污水回用现状和存在的问题
我国近十年来,随着城市水荒的加剧,各级领导对水的问题越来越关注,认识到了水的危机是21世纪面临的巨大挑战之一。目前,针对我国北方部分城市在经济发展中急需解决的缺水问题,研究开发出了适用于部分缺水城市的污水回用成套技术、水质指标和回用途径。
目前,我国城市污水回用存在的问题主要有:1.现行自来水价格过低,水回用缺乏内在动力;2.污水回用缺乏完善必要的法规及相应的鼓励政策;3.城市污水回用设施布局需要调整,健全回用输配水管道系统;4冲水设施运行管理良莠不齐,影响使用。
二、针对污水回用的可行性分析
1.在资金和技术上,我国目前拥有的技术还不能做到在全国范围内实行污水回用,而一些中小城市在资金和技术方面更是存在着或多或少的困难。
2.目前,国内对污水回用更关注的是它的经济效益问题。我们可以从国内已经实施的几个具体的回用工程可以看到这个方面的作用。
3.在人们的认识和用水观念上,相对国外许多国家来说,我国人民的思想观念还是相对比较落后,特别是对污水回用的方面,一直以来都有着一种排斥的想法。
三、现状分析
(一)污水回用于工业
长期以来,工业用水量很大,由于用途不同,对水质的要求也不同,排放的污水性质也不同。要求水质满足工厂各部门的需要是不经济的做法。如果回用水达到生产标准而且污水回用的成本低于从厂外购买“新鲜水”的价格,则可将其作为生产水源。
(二)污水回用于农业灌溉
处理的污水用于农业灌溉有以下几方面的优点:1.水源的成本低;2.回用水中含有的营养物质有助于植物生长;3.对防治污染与解决环境卫生问题是一种经济的废水处置方法。
(三)城市生活的污水回用
目前,城市回用水主要局限于不直接与人体接触的用途。例如:城市的绿化、浇洒;公园的景观用水、划船滑冰等水上娱乐用水;冲洗汽车,冲洗厕所用水;野生动物的栖息地和湿地的补水等。由于公众怀疑回用水的安全性,所以限制了回用水的民用。
(四)回灌地下水
由于地下水过量开采,造成大面积地下水水位下降,水资源枯竭,同时引发了地面沉降。沿海地区超量开采地下水使淡水位大幅下降,海水入侵,地下水水质变咸,耕地盐碱化。将污水适当处理后的出水注入或渗入地下含水层,一方面可以抬高地下水水位防止地面沉降或海水入侵,另一方面还可以对回用水进一步进行土壤净化,然后再被间接回用。
四、存在问题分析
(一)污水处理水平较低
回用水的水质直接影响到其使用的范围,然而我国目前污水处理厂的二级出水要求较低,只能满足对水质要求较低的使用。随着污水回用领域的扩大,对回用水的水质要求越来越高,因此需要根据不同的使用目的制定不同的水质标准,进行进一步的深度处理。而且,将要建设的污水处理厂在设计之初就应考虑到污水回用计划。
(二)污水灌溉理论研究滞后
在合理使用该技术时应注意以下几个方面问题:1.灌溉前一定要对引用的污水进行全面监测,确保灌溉水源安全。2.结合灌溉物种的生长、食用特点合理安排灌溉周期。3.对于长期使用污水灌溉的地区要定期监测土壤、地下水、生态环境方面的情况。4.结合地区特点选择适宜的灌溉方式,防止造成环境的二次污染。
(三)水价偏低阻碍回用水技术推广
总体而言,目前水价较低,这就使得污水回用成本显得较高。水价较低也使得用水支出只占生活费用的很小部分,不利于提高人们的节水意识。为了合理利用和保护水源,必须深化水价改革,将价格作为经济杠杆,实现用水商品化。
关键词:污水资源化 污水回用 污水资源化战略
中图分类号:X22文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 05-107-02
1城市污水资源化内涵
城市污水资源化又称污水回用,是将污水进行净化处理后,进行直接或间接地回用,使之成为城市水资源的一个组成部分,这样既可消除水环境污染,又可促进生态的良性循环。(翁焕新,1998)
城市污水回用作为缓解水资源紧缺,保护生态环境实现污水资源化的有效途径,根据目前城市污水回用技术的发展情况,城市污水回用的途径主要包括农业回用、工业回用、市政回川、娱乐景观水体回用等。
2 中国城市污水资源化概况
中国是世界上严重缺水的国家之一,人均水资源量仅为世界人均水量的四分之一。同时,各大城市还面临水环境污染的形势。水资源紧缺已成为制约城市社会经济发展的关键因素。城市污水资源化是解决水资源短缺的重要措施之一。据统计,我国的600余座城市,有300余座缺水量达到60*108m3/年,因缺水而减少的工业产值估计为1200亿元/年。由于我国污水处理工作起步较晚,污水资源化也是在近几年才受到广泛重视,经验较少。目前我国 再生水的用途主要为市政杂用、工业、农业、环境娱乐和补充水源水等。虽然污水资源化单项处理技术己趋于成熟化,但如何根据我国国情,运用随着科技进步不断出现的新技术、新工艺,合理地组合单项处理技术,在最为经济的条件下达到回用水水质要求,使污水资源化的技术更加合理、经济,仍有许多技术问题有待进一步研究。直接回用和间接回用是城市污水资源化的两种途径。(1)直接回用,是指人们有意识地、有计划地将经适当处理的城市污水直接回用于需水部门。(2)间接回用,是从受生活污水或工业污水污染的地表水源或地下水源取水供给各类用户使用属间接水回用,是目前世界各地最普遍采用的水回用方式。城市污水的直接回用由再生水厂通过输水管道,或其它输水设施直接送给用户使用;间接回用则由二级污水处理厂,或者再生水厂将处理后的出水直接排入水体,由用户再从水体中使用。直接回用有三种通用的模式:1)再生水厂系统敷设再生供水管网,与城市供水管网一起形成双供水系统。一部分专供工业低质用水使用,另一部分专供城市绿化和景点使用;2)由再生水厂敷设专用管道供大厂使用。这种方式用途单一,比较实用;3)大型公共建筑和住宅楼群的污水,就地处理、回收、循环再用。间接回用方式可以分为有意图间接回用和无意图间接回用。有意图间接回用是有计划地将再生水和新鲜水混合后再使用,这就取决于时间和空间的安全保证。再生水从排入水体到被利用的时间滞后,以及混合后的物理化学净化作用,使再生水在自然生态系统中获得进一步的净化。
3 污水资源化过程中存在的问题
目前我国的城市污水资源化利用取得了一些进展,但与发达国家相比,我国污水资源化无论在规模上还是涉及的领域上都存在着较大的差距,我国的污水资源化仍然有许多问题需要解决:
3.1 城市污水处理率较低
城市污水处理率偏低,是影响我国污水资源化全面启动的直接原因。2000年,我国城市污水每日排放量约位1.0109m,而污水处理率却只有20%~30%。同时,对于城市污水,我国目前的工作重点仍然是治理污染,而污水回用工程的建设投资要比污水处理工程大,所以我国许多地方很难给予污水资源化足够的重视和经济支持。因此尽快提高城市污水处理率,加速经济建设步伐,是推动污水资源化全面推广的前提。
3.2 污水处理厂选址存在问题
许多城市污水处理厂为了防止水域污染,多在城市水域的下游建立,远离市区,污水收集管网较长,造成长距离输送,没有考虑日后再生利用的发展需要。所以,缺水城市应以再生水利用为目标,优化调整污水处理设施的布局规划。
3.3 城市排水管网建设不合理
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。
3.4 污水资源化技术落后
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,城市污水再生利用技术缺乏集成化、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。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。(摘自《中国建设信息-水工业市场》)
4 新时期城市污水资源化战略
4.1建立和完善必要的政策法规,推进城市污水资源化
强城市污水再生利用法制建设和行政管理。城市应依据国家有关法律,研究制定促进城市污水资源化工程建设与运营的相关法规,引入竞争机制,建立多元化投资体制,推进市场化运营,提高效率,降低成本,促进再生水利用的发展。逐步建立合理的水价体系和用水结构,引导用水单位积极利用再生水,同时强制部分行业使用再生水。再生水定价以成本补偿及微利为基本原则,工业和非公益用水允许适度盈利。加快城市污水再生利用的综合研究,鼓励原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新,发展具有自主知识产权的再生水利用技术和产品,进一步完善工程建设标准和技术规范,为促进再生水利用提供全面支撑。
4.2 正确进行城市污水处理厂的规划和设计
城市供水和排水专项规划中应包含城市污水再生利用规划,根据再生水水源、潜在用户地理分布、水质水量要求和输配水方式,经综合技术经济比较,合理确定污水再生利用设施的规模、用水途径、布局及建设方式;城市污水再生利用设施的规划建设应遵循统一规划、分期实施,集中利用为主、分散利用为辅,优水优用、分质供水,注重实效、就近利用的指导原则,积极稳妥地发展再生水用户、扩大再生水应用范围。确定再生水利用途径时,宜优先选择用水量大、水质要求相对不高、技术可行、综合成本低、经济和社会效益显著的用水途径。城市污水再生利用系统,包括集中型系统、就地(小区)型系统和建筑中水系统,应因地制宜,灵活应用。
4.3 保障城市污水资源化的安全性
在污水资源化利用的过程中,要特别注重加强水质监测和设施维护,建立应急预案,保障供水安全。首先是卫生安全,如果要回用到工业,要保证工业品的卫生质量、工业用水系统的卫生质量。如果要补给饮用水源则更要注意饮用水源的安全性。制定再生水回用水质的标准,包括物理学标准、化学标准、生物学标准。加强对工业废水排放进城市下水道的水质控制,要特别注意含有重金属的废水和含有持久性有机污染物的废水,传统的污水处理工艺不可能去除这些持久的有机物。
5 结论
长期以来,我国城市发展主要沿用大量消耗资源和粗放经营为特征的模式,造成了环境污染和生态的破坏,成为制约社会发展的重要因素。当务之急是,加快城市污水处理设施建设的步伐,加快污水收集管网配套能力,为污水资源化创造必要的条件。规划建设污水处理设施,要以实现污水综合利用为目标,同步规划和建设污水再生利用设施。合理确定污水处理厂的规划布局、处理规模和工艺方案,促进污水处理和资源化利用的协同发展。
参考文献:
[1]李丹.沈阳市城市污水资源化研究[D].辽宁:沈阳农业大学,2005.
[2]张韵.北京城市污水资源化技术研究[D].北京:北京工业大学,2004.
1、埋地管道的特点
1.1腐蚀特点
城市污水处理工程中埋地管道的腐蚀主要是土壤腐蚀,其特点是管道布置分散,土壤条件复杂,因此腐蚀机理复杂。
土壤腐蚀有土壤中的盐、水、氧气等与钢管构成的电化学腐蚀、微生物侵蚀。由于城市地下电气设施、电缆较为密集,杂散电流的腐蚀也比较严重,穿过工厂附近的管线甚至还可能受到酸或碱介质的化学腐蚀。
城市埋地管线常常穿过道路、建筑物、河流等,受压情况复杂。另外,在管道埋地回填过程中可能受到石砂的冲撞和挤压破坏。
1.3检修困难
埋地管道一旦受到腐蚀破坏不易检查和维修,使腐蚀加剧。在检修时往往会造成环境的破坏。由于这一特点,埋地管道及其防腐的设计寿命一般要求在20~30a以上。
2、防腐层要求
根据城市埋地污水管道的特点,管道的防腐层应能满足下列基本要求:
①具有良好的耐化学腐蚀性能;
②良好的绝缘性能和致密性,防止电化学和杂散电流的腐蚀;
③耐细菌腐蚀;
④有一定的机械强度,防止搬运和埋地过程中受到机械破坏;
⑤施工简便、安全,满足现场施工要求等。
另外,在特殊地区还有一些特殊要求,如耐寒性等。
3、常用防腐方法
可用于城市污水埋地管道防腐的方法有以下几种:
3.1石油沥青-玻璃纤维布涂覆层
这种防腐方法以前在输油管道使用较多,现正在被淘汰。其优点是原料来源广,造价低。缺点是不耐细菌腐蚀,物理性能差,施工环境恶劣。
3.2氯磺化聚乙烯涂料-玻璃纤维布涂覆层
这种方法防腐效果较好,施工温度范围广,可与阴极保护配合应用。但表面处理要求高,涂层较薄,机械强度低。曾在上海黄浦江引水工程中应用。
3.3环氧煤沥青涂料-玻璃纤维布涂覆层
这种方法耐化学、电化学腐蚀性好,耐细菌腐蚀,机械强度高,适用范围广。可与阴极保护配合应用。缺点是不能在低温(0℃以下)施工,表面处理要求高。目前在城市污水处理工程上应用较多。
3.4聚乙烯绝缘胶带包覆防腐层
这种方法施工方便、易修补,防腐性能好。但是机械强度低,耐阴极剥离性能差,不宜与阴极保护配套应用,在异型件上密封性差。在石油和天然气输送管道应用较多。
3.5熔结环氧涂层
熔结环氧涂层的优点是防腐性能好,机械强度高,施工效率高,与阴极保护有良好的配合。但涂层施工要在车间内进行,现场修补时要采用其它方法(如液态环氧树脂)、熔结环氧涂层在国外应用较为普遍。
3.6阴极保护
是一种先进的防腐蚀应用技术,防腐效果好,寿命长且可预见,可监控管道的运行和腐蚀状况。须与防腐涂层配套使用。工业水管道和长输管道应用很多,而且效果良好。
4、埋地管道的防腐注意事项
从材料的性能、施工、造价及使用效果等全面衡量,环氧煤沥青涂料-玻璃纤维布涂覆层是现今城市污水处理工程埋地管道较为理想的防腐方法。从技术性能看,熔结环氧涂层是一种值得推广的防腐方法。在使用中还应注意以下几点:
①采用阴极保护
单独的外防腐层在使用过程中往往存在不可预见的破坏,造成管道的局部腐蚀,采用阴极保护不仅能更有效地提高防腐能力,而且可以在地面上监控管道的腐蚀和运行状况、准确设计和预测管道的寿命,更适宜于城市污水处理工程应用。实施阴极保护时,在铁路和电气设施附近的管段增加牺牲阳极的数量等。
②在酸、碱性较强和盐份含量高的土壤、过河管段等采用加强或特加强防腐。