水循环的形成

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水循环的形成范文第1篇

关键词：C-TECH 循环式活性污泥法 除氮脱磷

1 前言

随着污水处理除氮脱磷要求的不断提高，污水处理工艺及其运行日益复杂化，污水处理的投资及其运行费用也随之越来越高，因此如何在满足处理要求的前提下，简化工艺流程，减少工程投资和运行费用，是世界各国所面临的一个共同课题。下面简要介绍由Goronszy教授和奥地利SFC环境工程有限公司开发、推广应用的循环式活性污泥法工艺（简称C-TECH 工艺）。循环式活性污泥法工艺在其优异的除氮脱磷性能基础上，能大大地简化工艺流程，减少工程投资和运行费用，是目前国际上较为先进的一种城市污水除磷脱氮工艺。

循环式活性污泥法（Cyclic Activated Sludge Technology，简称C-TECH工艺）为一间隙式反应器，在此反应器中活性污泥法过程按曝气和非曝气阶段不断重复进行。该法将生物反应过程和泥水分离过程结合在一个池子中进行。C-TECH方法是一种"充水和排水"活性污泥法系统，废水按一定的周期和阶段得到处理，故C-TECH方法是SBR工艺的一种变型。C-TECH工艺在七十年代开始得到研究和应用，随着电子计算机应用和自动化控制的日益普及，间隙运行的C-TECH工艺由于其投资和运行费用低处理性能高超，尤其是其优异的脱氮除磷功能而越来越得到重视，该工艺已广泛应用于城市污水和各种工业废水的处理。

本文将简要介绍循环式活性污泥法(C-TECH)的主要特性及其在大型城市污水处理厂除氮脱磷方面的应用。

2 循环式活性污泥法工艺（C-TECH工艺）的基本组成及运行方式

2.1 C-TECH工艺的组

循环式活性污泥法(Cyclic Activated Sludge Technology，简称C-TECH工艺)是间隙式活性污泥法(SBR法)的一种变型。该工艺将可变容积活性污泥法过程和生物选择器原理进行有机的结合。在循环式活性污泥法(C-TECH)中， 每一操作循环包括进水-曝气阶段、沉淀阶段、撇水阶段和闲置阶段等几个过程。在操作循环的曝气阶段(同时进水)一步完成生物降解过程 (包括降解有机物、硝化/反硝化、生物除磷等过程)；在非曝气阶段完成泥水分离功能。排水装置系移动式撇水堰，籍此可将每一循环操作中所处理的废水经沉淀阶段后排出系统。 图 1 表示单池或多池C-TECH系统的各个循环操作过程，包括进水曝气阶段、固液分离阶段和撇水阶段等步骤。当撇水结束后撇水阶段尚有多余的时间可供支配时，可设置进水-闲置阶段。从图1也可看出C-TECH系统中生物选择器和主反应区之间的相互联系。

2.1.1生物选择器

在循环式活性污泥法工艺中设有生物选择器，在此选择器中，废水中的溶解性有机物质能通过酶反应机理而迅速去除。选择器可以恒定容积也可以可变容积运行。污泥回流液中所含有的硝酸盐可在此选择器中得以反硝化。选择器的最基本功能是防止产生污泥膨胀。

2.1.2主曝气区

在循环式活性污泥法工艺的主曝气区进行曝气供氧，主要完成降解有机物和同时硝化/反硝化（simultaneous nitrification/denitrification）过程。

循环式活性污泥法工艺操作循环过程

2.1.3污泥回流/排除剩余污泥系统

在池子的未端设有潜水泵，污泥通过此潜水泵不断地从主曝气区抽送至选择器中(污泥回流量约为进水流量的20 %左右)。所设置的剩余污泥泵在沉淀阶段结束后将工艺过程中产生的剩余污泥排出系统。 剩余污泥的浓度一般为10 g/l 左右。

2.1.4撇水装置

在池子的未端设有由电机驱动的可升降的撇水堰，以排出处理出水。 撇水装置及其它操作过程如溶解氧和排泥等均实行中央自动控制。

2.2工艺的运行方式和运行阶段

在循环式活性污泥法系统中，一般至少设二个池子，以使系统能处理连续的进水。为此，在第一个池子中进行沉淀和撇水时，在第二个池子中同时进行进水和曝气过程，反之亦然。为避免充入池子的进水通过短流影响处理水质量，在工艺执行沉淀、撇水过程时，一般需中断进水。在设有四个池子的系统中，通过合理地选择各个池子的循环过程，可以产生连续均匀的出水。

根据处理出水要求，系统可以多种不同的适合进水实际情况的循环过程进行运行。另外，为进行硝化和反硝化或除磷也可以选择不同的循环操作。

循环式活性污泥法系统简单地按曝气和非曝气阶段进行运行，系统通过时间开关加以控制，每一循环的出水量是变化的。

根据生产性装置的运行经验，在旱流流量条件下，循环式活性污泥法系统以4小时循环周期能达到最佳的处理效果(2小时曝气，2小时非曝气)。在负荷较低时，可以调整循环中各个阶段的时间分配以适应此时的水力和有机负荷。如实际负荷仅为设计负荷的50%，则在4小时循环周期中，可采用1小时曝气，3小时关闭曝气的方式运行。 另外，还可考虑6小时和8小时循环周期。

每一循环具体可划分为下列阶段:

(1) 充水 / 曝气

(2) 沉淀

(3) 撇水

(4) 闲置(随具体运行情况而定)

运行阶段1：曝气阶段

在曝气阶段，池子同时进水，在进水负荷较低时可适当缩短曝气时间，也可采用6小时循环系统，其中1小时沉淀，1小时撇水， 这种根据进水负荷来调整运行状态所表现的灵活性是其他连续流系统所无法相比的。

运行阶段2：沉淀阶段

在此阶段，系统停止曝气和进水，此时进水可直接转换到另一个池子。由于在沉淀阶段无水力干扰因素存在，因而可以在池子中形成有利于沉淀的条件。污泥絮体在池子中沉淀下来，并形成污泥层，污泥层不断下沉，在其上方形成上清液。在曝气阶段，池子中污泥呈均匀分布状态，曝气停止后，在池子中泥水混合液尚有部分残余混合能量，因此在沉淀阶段开始时，污泥颗粒利用这部分残余能量进行絮凝过程。在此混合能量消耗完后，污泥形成一边界层，并以成层沉淀的方式进行沉淀。在沉淀开始时，污泥沉速较慢，之后逐渐增加，在污泥进入池底压缩区时，沉速又逐渐减慢。

污泥的沉降速度主要取决于沉降开始时的污泥浓度，池子深度，池子表面积以及污泥的沉降性能。沉淀后污泥浓度可达10 g/l 左右。

运行阶段3：撇水阶段

在撇水阶段移动撇水堰沿给定轨道以较高的速度降到水面，在与水面接触后，撇水装置的下降速度即转换到正常下降速度，当撇水装置下降到最低水位后，再返回到初始状态。撇水堰渠的前部设有挡板， 可以避免将水面可能存在的浮渣(泥)随出水一起排出。

运行阶段4：闲置阶段

在实际操作中，撇水所需的时间往往小于理论设计最大时间，故撇水完成后剩余的时间即可作为闲置阶段，此阶段可以进行充水(不曝气)或其它反应过程。在撇水器返回初始状态三分钟后，即开始作为闲置阶段。

3 工艺基本原理

3.1生物选择器

与传统意义的SBR反应器不同，C-TECH工艺在进水阶段中不设单纯的充水过程或厌氧进水和缺氧进水混合过程。另外，C-TECH工艺不同于SBR法的一个重要特性在于在反应器的进水处设置一生物选择器。生物选择器是一容积较小的污水污泥接触区，在此接触区内，进入反应器的污水和从主反应区内回流的活性污泥相互混合接触。生物选择器的设置严格遵循活性污泥种群组成动力学的有关规律，创造合适的微生物生长条件并选择出絮凝性细菌。生物选择器的机理和作用在七十年代和八十年代分别由Chudoba和Wanner进行了深入的研究。大量研究结果表明，设计合理的生物选择器可有效地抑制丝状性细菌的大量繁殖，克服污泥膨胀，提高系统的稳定性。

活性污泥的絮体负荷So/Xo(即基质浓度So和活性微生物浓度Xo的比值)对系统中活性污泥的种群组成有较大的影响，较高的污泥絮体负荷将有助于絮凝性细菌的生长和繁殖。传统SBR工艺中，为防止可能发生的污泥膨胀，往往在循环过程中，通过快速进水的方式使系统在某一时段内产生较高的污泥絮体负荷。因此传统SBR工艺中反应池的进水模式和方案对整个系统的运行有很大的影响。在C-TECH工艺中，由于在池子首部设置有生物选择器，使得活性污泥不断地在选择器中经历一高絮体负荷阶段，从而有利于系统中絮凝性细菌的生长。此外，在选择器中较高的污泥絮体负荷可以提高污泥活性，使其能快速地去除废水中的溶解性易降解基质。一般地，由于溶解性易降解基质较有利于丝状性细菌的生长，因此在选择器中迅速地去除这部分基质，可进一步有效地抑制丝状性细菌的生长和繁殖。由于C-TECH工艺的这些特性，可使整个系统的运行不取决于污水处理厂的进水情况，可以在任意进水速率并且池子在完全混合的条件下运行而不会发生污泥膨胀。

3.2同步硝化反硝化和生物除磷

C-TECH工艺中的池子构造和操作方式可允许在一个循环中同时完成硝化和反硝化过程。C-TECH系统的一个重要特性是在工艺过程中不设缺氧混合阶段的条件下，高效地进行硝化和反硝化，从而达到深度去除氮的目的(见表3)。在C-TECH工艺中，硝化和反硝化在曝气阶段同时进行(co-currently or simultaneously)。运行时控制供氧强度以及曝气池中溶解氧浓度，使絮体的外周能保证有一个好氧环境进行硝化，由于溶解氧浓度得到控制，氧在污泥絮体内部的渗透传递作用受到限制，而较高的硝酸盐浓度(梯度)则能较好地渗透到絮体的内部，因此在絮体内部能有效地进行反硝化过程。另外，在曝气停止后的非曝气阶段中，沉淀污泥床中也存在有一定的反硝化作用。通过污泥回流，将部分硝酸盐氮带入设在池首的生物选择器中，因此在选择器中也有部分反硝化功能。

表3 C-TECH工艺的除氮脱磷效果 (85%累积频率值， 水温为8.3度， 污泥泥龄为20天) BOD5(mg/l) COD(mg/l) TKN(mg/l) T-P(mg/l) NO3-N(mg/l) NH4-N(mg/l) PO4-P(mg/l) 进水 390 650 63 10 -- -- -- 出水 -- -- 6.3 2.2 2.5 4.5 2.0

C-TECH系统中通过曝气和非曝气阶段使活性污泥不断地经过好氧和厌氧的循环，这些反应条件将有利于聚磷细菌在系统中的生长和累积。因此C-TECH系统具有生物除磷的功能。生物除磷的效果很大程度上取决于进水中所含有的易降解基质的含量。在C-TECH工艺的选择器中活性污泥通过快速酶去除机理吸附和吸收大量易降解的溶解性基质， 这些吸附和吸收的易降解基质可用于后续的生物除磷过程，对整个系统的生物除磷功能起着非常重要的作用。根据Goronszy 等人的研究，当微生物体内吸附和吸收大量易降解物质而且处在氧化还原电位为+100 mV至 -150 mV 的交替变化的环境中时，系统可具有良好的生物除磷功能。

图2及图3所示为典型C-TECH污水厂在进水曝气阶段氨氮浓度硝酸盐氮浓度以及溶解氧浓度的典型变化曲线。

3.3工艺控制方式

C-TECH工艺中的池子流态呈完全混合式，通过溶解氧探头测定池子中曝气阶段开始时和曝气阶段结束时的溶解氧变化情况，从而可在生产性装置上直接测得活性污泥的呼吸速率，所测得的污泥呼吸速率将直接作为调节曝气阶段曝气强度和排除剩余污泥量的控制参数。由于这种控制方式能使池子中的溶解氧浓度与工艺要求相一致，故能最大程度地减少曝气所需的能耗。

4 C-TECH工艺除磷脱氮应用实例

自七十年代以来，对循环式活性污泥法的机理及其应用进行了大量的研究和开发工作，工艺技术和设备不断地得到完善，目前，循环式活性污泥法工艺在美国、澳大利亚、欧洲、亚洲等国的很多污水处理厂尤其在深度脱氮除磷方面得到大量应用。

迄今为止，操作循环为4小时的C-TECH系统已成功地应用于日处理从500人口当量(120m3/d)至400000人口当量(210000m3/d) 规模的污水处理厂。

目前已经投入运行的最大的可变容积活性污泥法污水厂(采用C-TECH工艺)为澳大利亚的Quakers Hill污水处理厂，该厂拟进行分期建设，全部建成后，共有五组C-TECH池子。设计时采用模块布置方法，根据进水水量情况逐步建成。目前已有二组C-TECH池子投入运行，每组池子长度为131 m， 宽度为76 m，池子表面积达9956m2。每组C-TECH池子的进水端设有生物选择器，位于池子中部污泥回流泵(靠池壁设置)将主反应区的活性污泥回流至生物选择器并与污水混合接触，选择器的平均水力停留时间为1.0小时(包括回流量)。选择器的运行可分为曝气和不曝气二种方式。处理出水通过5个同步运行的撇水装置排出系统，各个撇水器的撇水速率保持相等。每一操作循环为4小时，其中曝气时间为2小时。撇水速率为13毫米/分钟。每一组C-TECH池子的处理能力为100000人口当量。采用管式橡胶膜曝气装置进行曝气和混合。该厂已运行五年，其运行结果见表4。从该表可看出，C-TECH工艺具有非常高超的除磷脱氮效果。

表4 澳大利亚Quakers Hill 污水处理厂设计及运行出水值比较 设计值 实际运行结果 出水指标 50%累积频率(mg/l) 90%累积频率(mg/l) 50%累积频率(mg/l) 90%累积频率(mg/l) BOD5 15 25 10 15 SS 15 30 5 9 NH4-N 1 2 0.5 1.1 TN 15 - 1 -- TP 1 -- 0.8 -- SVI(ml/g) 150 -- 53 --

澳大利亚Black Rock污水处理厂也是一个采用C-TECH工艺的污水处理厂，共设四个C-TECH池子， 每个池子长为120米， 宽为60米， 池子表面积为7200平方米，池子设计最大水深为5米.该厂最大日处理能力可达210000 m3/d. 进水BOD5为370 mg/l， SS为360 mg/l，TKN为63 mg/l， TP为8.6 mg/l.安装在池子底部的圆盘式橡胶膜曝气系统提供曝气和混合。在C-TECH池子中也结合有生物选择器.每个池子设置八台同步运行可同时升降的长度各为10米的撇水装置. 在设计该厂时进行了为期一年的中试试验。

联邦德国波茨坦(Potsdam)污水处理厂设计平均日处理量为21082 m3/d，最大设计小时流量为2490 m3/h。 在旱流流量条件下循环周期为4小时，在雨天流量下为3小时。系统共设4个C-TECH单元，内置于2个圆形池子中，每个池子的直径为52m，最大设计水深为5.5m。由于该厂进水泵提升能力过大，对后续生物处理段造成很大的冲击，其进水氮的负荷波动高达4倍以上，见图4。

尽管氮的负荷波动较大，但C-TECH系统高超的同时硝化反硝化效果仍能保证出水的氨氮和硝酸盐氮浓度维持在很低的出水浓度。进、出水氨氮浓度如图5和图6所示。出水硝酸盐氮浓度一般在5mg/L以下。

捷克Znojmo污水处理厂 设计平均日处理量为19000 m3/d，最大设计小时流量为1800 m3/h。 在旱流流量条件下循环周期为4小时，在雨天流量下为2.4小时。系统共设4个C-TECH单元，每个池子的长为74m，宽为15.5m，最大设计水深为5.0m。该厂进水总氮浓度在50mg/L左右，通过C-TECH工艺中高超的同步硝化/反硝化过程，其出水总氮浓度维持在5mg/L左右，见图7。通过选择器对絮凝性细菌的的选择作用，系统的污泥沉降指数可降至50ml/g左右，见图8。

6 C-TECH工艺与传统活性污泥法的比较

与传统活性污泥法比较，C-TECH工艺最重要的特征是不设独立的二沉池和刮泥系统(一般也不设初沉池)。在C-TECH方法中，活性污泥始终保持在一个池子中完成生物反应和泥水分离过程。因此无需设置如传统活性污泥法中将污泥从二沉池输送至曝气池的回流装置(回流比一般为100%)，也无需设置如前置反硝化系统中的内回流系统(内回流比可达300%左右)。C-TECH系统中为生物选择器而设置的回流系统其回流比一般仅为20%的日平均流量。因而C-TECH系统可节省大量的土建费用和运行费用(省掉二沉池、刮泥桥、回流污泥系统、用于硝化/反硝化的内回流系统、搅拌装置、曝气池和二沉池之间的各种管道连接等)。当由于进水水质和水量发生变化而影响污泥性质(如絮凝效果等)和处理效果时，可简单地调节变化C-TECH系统中进水和曝气循环过程，而使系统重新恢复正常运行。开发C-TECH工艺的主要目标是尽可能降低基建和运行费用，简化操作过程，提高系统的可靠性和运行的灵活性。

7 C-TECH方法的主要优点

（1）工艺流程非常简单， 土建和设备投资低 (无初沉池和二沉池以及规模较大的回流污泥泵站，无需搅拌装置)；

（2）能很好地缓冲进水水质水量的波动，运行灵活；

（3）在进行生物除磷脱氮操作时，整个工艺的运行得到良好的控制，处理出水水质尤其是除磷脱氮的效果显著优于传统活性污泥法；

（4）运行简单，无需进行大量的污泥回流和内回流；

（5）无污泥膨胀， 沉淀过程在静止环境中进行，无漂泥现象，故工艺过程稳定；

水循环的形成范文第2篇

    一、整合课标内容及学生需求

    教学目标的设计是教学设计的出发点。有了明确的教学目标,教学内容和学习材料才得以组织和调整,教学活动才得以合理的安排和开展,学习结果才得以预测和分析,学习评价才有科学的依据。确定教学准确的教学目标需要对课程标准、学生的学习需求等方面进行整合。

    本节课所涉及到课程标准是“运用示意图,说出水循环的过程和主要环节,说明水循环的地理意义”。对于本条标准的把握,应注意以下几个关键点:不要求对水循环进行分类,而是要求以海陆间循环为主,将海陆间循环、陆上循环和海上循环综合在一幅示意图中,使学生综合把握水循环。学生应能以示意图的形式,通过主要环节的相互联系,说出水在自然界的循环过程。行为动词“说出”与“说明”在知识层次目标上的不同,“说出”属于了解水平,“说明”属于理解水平,水循环的地理意义是本条“标准”要求的重点。本节课所上的中学是我区的三级达标校,因此确定学生学习的理想状态是达到课程标准的要求,这是教学要求的最低线。对于学生的需求分析,需要直接从学生中收集相关的信息。由于是借班上课,缺乏对学生的直接观察与了解,只能间接获取任教班级学生的情况,从整体上看,学生对自然界中的水循环已具有一定的生活体验和知识基础,主要问题是学生还未上升到理性的层面上进行分析,而且自然界的水循环属于全球尺度和大尺度的地理现象,学生难以理解,需要教师创设适当的情境引导学生进行新知的建构。通过以上的分析,确定本节课如下教学目标:1、通过对“自然界的水循环”示意图的读图分析,了解自然界水循环的过程和环节。2、通过对实例的分析,理解人类活动对水循环环节的影响。3、通过相关材料、图表或实例的分析,进而归纳出水循环的地理意义。4、增强水资源的忧患意识,树立科学的资源观。

    二、整合各版本教材

    高中地理新课程实行“一纲多本”,出现了人教版、湘教版、中图版、鲁教版四种版本教材,不同版本的教材由于对课标理解的差异、把握角度的不同,都在课标基础上有所创造,着力体现自己的编写特色。教师在进行不同版本教材整合时,特别要注意研究不同版本教材中表述相同的内容,可以将各版本教材中个性化的内容及相关表述作为取舍教材的重要参考和借鉴,以博取众家之长。例如本节课人教版单独呈现框题,鲁教版以问题的形式,把陆地上的不同水体及其相互关系作为铺垫知识,而湘教版和中图版教材未呈现。因此,如何确定作为铺垫的知识,应根据学生实际,课程目标的达成等方面,从减轻学生负担出发进行处理。考虑到所上班级的学生实际水平,我采用各版本教材共性之处的做法,把自然界水的分布作为铺垫知识。这样处理,充分考虑到了借班上课学生的实际水平,避免造成课时不够的问题。由于本节课以长江为案例组织教学,因此在教学中运用湘教版教材中的“自然界水循环”示意图,这样案例与示意图吻合,便于开展相关教与学活动。

    三、整合前后知识  

    注重知识的前后联系,着眼于整体设计。根据教学内容,把初中、高中已学及以后将要学习的有关知识进行有机整合,这样不仅有利于学生的知识建构、促进已学知识的迁移运用,激发学生的学习动机,而且有利于培养学生综合分析问题的能力。

    例如本节课上到“水循环是地球上最活跃的能量交换和物质转移过程之一”时,以长江为案例,首先展示长江上游的河谷地貌及长江中下游平原景观图,让学生分析长江中下游平原的形成与自然界水循环的关系,把初中的知识与高中知识进行了整合,让学生明确河谷地貌的形成是水循环的杰作,并告诉学生以后我们还会学到河流地貌的发育。教学中,联系到了必修1前面所学的长江中下游江淮准静止锋的形成以及大气环流有关知识,以此为案例让学生明确自然界的水循环缓解了不同纬度热量收支不平衡的矛盾,把前面所学有关气候知识与新知识进行了整合。

    四、整合接受式与探究式学习方式

    接受式学习和探究式学习是学生认识活动的两种基本方式。随着高中地理新课程的实施,探究式学习被广大一线教师所推崇,课改也强调探究式学习。之所以强调探究,主要是针对以前的填鸭式灌输式的教学方式,并不是“排斥”接受式学习,或是将它 “一棒子打死”。 总体说来,授受式学习和探究式学习均是学生学习地理的重要学习方式,应该根据教学内容进行有效整合,彼此取长补短,互相促进,不可偏废。

    例如讲到水循环的类型及主要环节时,利用课件呈现“自然界的水循环”示意图(图上箭头改成线段),要求学生在线段上添加箭头的方向。在学生活动前,根据教学实际,讲解径流与植物蒸发腾等概念,采用的是接受式的学习方式。然后,要求学生找出水循环的三种类型,描述其形成过程,让学生在绘图、读图、说图等活动中,发现水循环的三种类型和主要环节,采用的是探究式教学方式。

    五、整合传统教学手段和多媒体辅助教学

    我们提倡多媒体辅助教学,因为多媒体具有图文声像的综合效果,这是传统教学手段所无法比拟的。但是,传统教学手段的一些优势却是多媒体所无法取代的,传统的板书,言简意赅,常常起到画龙点睛的作用,增强学生的记忆;板图板画凝炼逼真,往往能激发学生的思维,收到出其不意的效果。因此,在进行教学设计时,要根据媒体的“最佳作用点”和“最佳作用时机”,进行传统教学手段和多媒体辅助教学手段的整合。

    例如本节课组织学生探究“自然界水循环的类型和主要环节”时,课件显示“自然界水循环示意图”示意图,让学生找出水循环的三个环节并描述其形成过程,教师及时板书相关内容,形成三种自然界水循环的联系框图,然后利用多媒体课件播放三种水循环的过程,以加深学生的理解。这样,把传统板书与多媒体辅助教学进行整合,充分发挥各自的优势,取得最佳的教学效果

    六、整合相关学科知识

    地理是唯一跨自然和人文的学科,它是一门综合性学科,涉及到语、数、历、政、化、生、物、美等知识。在教学设计时,要立足地理,兼顾综合,整合相关学科知识,这样才有利于学生知识的合成,学生才能举一反三,触类旁通。

水循环的形成范文第3篇

关键词：城市水循环经济

一、城市水循环提出的重要性

水是社会经济建设与发展的基础性、战略性资源。但是，近年由于人们多注重水资源的经济性，忽略其循环的自然规律和健康性，导致水资源短缺、水环境恶化等一系列问题，这些问题的出现严重制约了社会经济的持续健康发展。21世纪是协调人口、资源、环境与发展的世纪，人类社会只有建立起物质循环型的城市才能持续发展。张杰院士认为，社会用水的健康循环是循环型社会的基础，通过实现健康水循环，可以使水的社会小循环与自然大循环相辅相成、协调发展，实现人与自然和谐发展，维系良好的水环境。

城市是人类生存环境给自然系统所加的最重负担。城市水生态环境是一个建立在自然环境之上的高度人工化的环境，既具有自然环境的复杂性、易变性、难于恢复性，还具有人工环境独有的人类活动主导性，易受外界干扰性的开放性，输入输出不均衡性。城市化的进展直接或间接地改变着水环境，影响城市居民的生活质量和社会福利。据预测，到2020年我国城市化水平将达到50%左右。为此，必须深刻地研究城市化对城市水循环要素的影响，采取科学的对策，健全城市水循环系统，提高城市水资源承载能力和水环境容量，促进城市的可持续发展。在加快城市化进程的同时，需处理好城市水循环与城市发展的关系，搞好城市水资源开发及保护以确保城市化进程的顺利进行。

循环经济具有减量化、再利用、再循环三大操作原则，即3r原则。减量化属于输人端方法，旨在减少进入生产和消费过程中物质和能源的流量；再利用属于过程性方法，目的是延长产品和服务的时间强度；再循环属于输出端方法，要求物品完成使用功能后重新变成再生资源。实现水资源可持续利用和城市水循环也要遵循这三个原则。水循环经济是指运用自然生态系统中水循环运动规律重构水经济系统，使水社会循环能和谐地纳入自然生态系统的水循环过程中，形成健康的社会水循环，建立一种新形态的水闭路循环流动性经济。其内涵是要实现水资源的可持续利用，建立水循环经济性的社会。把经济社会建立在水资源循环利用的基础上，改变过去水资源——使用消费——污水排放的单向流动的线性经济；变成水资源——使用消费——污水再生处理——水再循环，形成水资源在经济——社会——环境复合生态系统中的往复循环流动的闭路循环经济。

二、影响城市水循环的因素

（一）人口规模的增大对城市水循环造成影响

人口规模的扩大对用水需求的影响体现在两个方面：一是直接影响。人类饮用、清洁都需要淡水资源，人口增加首先增加的是生活用水，这一用水量的增加基本上与人口同比例增加。而且，伴随人们生活水平的提高，人均生活用水量的增加可能会快于人口增加的速度。二是间接影响。现代社会人口的增加往往还伴随着技术的进步和产业的发展，无论工业、农业还是服务业，其规模的增长都会导致用水量的增加。不过，这种规律只反映了人类发展的一般进程，具体到一个地区，鉴于不同产业对水资源消耗量的差异，地区产业结构调整的方向会对间接用水产生较大的影响。在特定地域、特定阶段，因人口规模扩大导致的产业发展进而造成的用水需求变动的方向是不确定的。

在水资源供给方面，北京市水务局数据显示，北京水资源由两部分构成：一是本地区降雨形成的水量；二是上游入境水量。北京市水资源公报显示，北京多年平均降水总量98亿立方米，蒸发约60亿立方米，形成总量约为37.4亿立方米的水资源；北京多年平均入境水量16.1亿立方米，二者合计53.5亿立方米。实际上，北京平均每年可以利用的地表水总量仅约为14亿立方米，加上25.6亿立方米地下水，共计约40亿立方米。

在水资源需求方面，北京每年生产生活用水总量约为34.5亿立方米（2006年全市总用水量为34.3亿平方米，2007年为34.8亿平方米，2008年为35.1亿平方米），40亿立方米供给，34.5亿立方米需求，北京的水似乎够用。但近年来北京降水量明显减少，入境水量也连续9年减少，从10亿立方米逐年下降到7亿立方米，与常年平均数据16.1亿立方米相差甚远。供给方面，北京可利用水资源往往不足40亿立方米；需求方面，随着大量外来人员涌入北京，用水量也在随着增加，导致北京地表水流出量少于流入量，以及地下水逐年减少。为解决水资源短缺问题，北京市采取了大量行之有效的措施,农业用水、工业用水都有所下降。但就目前情况来看，节水空间已经非常有限。况且，人口扩张，工业、服务业等生产用水也会随之增加。同时，随着公众对生态环境要求提高，生态用水也应当得到足够保证。就目前形势，一旦北京遇上连续干旱，情况就很危急。

（二）城市化的发展对水资源循环利用的影响

水循环的形成范文第4篇

(1)水循环的概念:自然界的水，在水圈、大气圈、岩石圈、生物圈中通过蒸发、输送、降水、径流等各个环节连续运动的过程，叫水循环。

(2)按水循环发生的空间领域可以分为海陆间循环、内陆循环和海上内循环三大类。

1)海陆间循环:是指海洋水与陆地水之间通过一系列过程所进行的相互转移运动。海陆间循环是最重要的水循环类型，它使陆地水得到补充，使水资源得以再生。

2)内陆循环:陆地与陆地水之间通过一系列过程所进行的相互转移运动。

3)海上内循环:海洋与海洋水之间通过一系列过程所进行的相互转移运动。

(3)水循环的意义。

1)将水圈、大气圈、岩石圈、生物圈四大圈层联系起来，并在它们之间进行能量交换;

2)水在运动中夹带溶解物质和泥沙而使物质迁移;

3)使大气降水、地表水、地下水、土壤水之间相互转化，使水资源形成不断更新的统一系统。

2.水平衡原理。

某个地区在某一段时期内，水量收入和支出的差额，等于该地区的储水变化量。各区域的水平衡方程式:外流区域:P0 =E0 +R0 内流区域:P0 =E0 海洋:P0 =E0 -R0 全球:P0 =E0 (用P0 代表多年平均降水量、E0 代表蒸发量，R0 代表径流量)

3.海洋水。

(1)海水的盐度。

1)海水的盐度。1千克海水中所含溶解的盐类物质的总量叫海水的盐度。

2)海洋表层盐度分布的规律。从南北半球的副热带海区分别向两侧的高纬度和低纬度递减。世界大洋的平均盐度约为35‰;世界上盐度的海区在红海，盐度超过40‰，世界上盐度最低的海区在波罗的海，盐度不超过10‰。3)影响海洋表层盐度分布的因素。①气候。南北回归线附近降水少，蒸发量大于降水量，海洋表层盐度;赤道附近降水丰沛，降水量大于蒸发量，盐度稍低。②洋流。暖流的海水盐度较高，寒流的海水盐度较低;在同纬度地带，暖流经过的海区，盐度偏高，寒流经过的海区，盐度偏低。

(2)海水的温度。影响海水温度的因素和变化规律:

1)太阳辐射的影响，同一海区的水温随季节变化而变化;不同的海区水温随纬度的高低而有所不同。

2)受洋流的影响，暖流流经的海区较同纬度的海区水温偏高;寒流流经的海区较同纬度的海区水温偏低。

3)受深度的影响，同一海区水温因深度的改变而变化。一般1 000米以上变化幅度较大，1 000米以下水温变化很小。

(3)洋流。

水循环的形成范文第5篇

关键词：水循环经济；开发利用；可持续发展；发展模式

水是重要的自然资源，是人类赖以生存和社会发展的必要资源。随着社会经济的发展，“水危机”日益显现，人们对于水资源的开发利用研究也经历了由低级向高级发展的过程。起初人们对水资源的研究仅仅局限于对水资源的开发利用，研究水资源的时空分布规律和运动规律，即着重于水资源自然属性的研究。随着人类的进步和社会的发展，特别是现代科技革命，使人们对水资源的研究产生了一个质的飞跃，逐步从水资源自然属性的研究过渡到水资源的社会经济属性研究，从社会经济系统的角度广泛开展对水资源合理开发利用研究，这些研究领域包括水资源与经济发展关系的研究、水环境安全的研究、水权水价的研究、水资源管理体制的研究等。随着水资源的日益短缺，以水资源的节约使用、清洁生产、水循环利用、污水资源化为核心的水循环经济理论与发展模式的研究逐渐成为当今水资源合理开发利用研究的最新方向。

1 水循环经济的概念与特征

1.1 水循环经济的概念

关于水循环经济的概念，到目前为止学术界并未明确提出，大多数是在循环经济的概念基础上，从城市或产业的角度提出了一些近似的概念。

陈琨[1]从实施水循环经济的模式方面，提出水资源循环经济应该至少包括两层内涵：一是在用水环节，对于跑、冒、滴、漏、污实现最小量化，最大限度地实现水的净化、回收、循环利用，达到或接近水的零排放；二是尊重自然界水的循环规律，在区域范围内，通过经济、工程技术、立法等手段调整水的时空合理分布和利用，维护水的自然循环系统，使水资源得以永续利用。张钡[2]从社会水循环的角度，提出了水产业循环经济的概念，他认为，水产业的循环经济应是一种在对水资源不断循环利用基础上的经济发展模式，其中污水处理资源化、减量化和无害化，是水产业循环经济的一条重要原则和标志。

正确而又合理的水循环经济定义是水循环经济系统分析、核算与制定水循环经济发展模式的基础。综上所述，在对水循环经济及其应用这一研究过程中，虽然各位学者给水循环经济所下的定义，规定的研究对象、研究范围等都有所不同，然而随着社会的进步和研究成果的大量问世，彼此间的差异将逐步缩小。本文认为，水循环经济首先是一种先进的水资源经济发展模式，它是建立在社会水循环系统分析的基础上，遵循循环经济的思想，按照水资源节约、水环境友好的原则，在人们在生产和生活过程中，在水资源开发利用的各个环节，始终贯穿“减量化、再利用、再循环”的原则，重视采用新技术、新材料、新工艺，并以完善的制度建设、管理体制、运行机制和法律体系为保障，提高水的利用效益和效率，最大限度地减轻和降低污染，来实现社会发展的最终可持续性。

1.2 水循环经济的特征

根据水循环经济的定义，通过传统水资源利用模式和水循环经济模式的对比分析可以得出，水循环经济作为一种先进的经济发展模式具有如下特征。

1.2.1 发展目标上追求效率、效益和可持续的统一性

水循环经济模式在发展目标追求水资源利用的效率、效益和可持续性三者的统一，要求水资源利用模式必须按这三大目标进行重新构建。

（1）效率特征要求水资源利用注重节水，节水应在不降低人民生活质量和经济社会发展能力的前提下，在先进科学技术的支撑下，采取综合措施减少用水过程中的损失、消耗和污染，提高水的利用效率，高效利用水资源。

（2）效益特征表现在中观上水资源配置的高效益，要构建节水型经济系统和节水型社会系统。例如，非农产业的用水效益大大高于农业，低耗水产业的用水效益高于高耗水产业，经济作物的用水效益高于种植业，这要求通过结构调整优化配置水资源，将水从低效益用途配置到高效益领域，提高单位水资源消耗的经济产出。

（3）可持续性是指水资源利用充分考虑了对生态环境的保护，不以牺牲生态环境为代价，这是水循环经济模式追求的最高目标。可持续性主要体现在宏观层面，要求区域发展与水资源承载能力相适应，塑造持续发展型社会；要求一个流域或地区量水而行，以水定发展，打造与当地资源禀赋相适应的产业结构；要求通过统筹规划、合理布局和精心管理，协调好生活、生产和生态用水的关系，将农业、工业的结构布局和城市人口的发展规模控制在水资源承载能力范围之内。

1.2.2 管理环节上追求供水、用水和排水等环节的健康循环

发展水循环经济的最终目的是为人类提供健康的水资源生存环境，水循环经济要求水资源利用的各个环节和途径都应追求健康循环，且贯穿于整个水的社会循环过程中。水循环经济的健康、良性循环特征体现在水资源利用的各个环节中，需要贯彻以下三个基本原则。

（1）输入端的减量化原则（Reduce）。要求在供水环节，减少进入生产和消费流程的水资源量，即用较少的水资源投入满足既定的生产或消费需求，在经济活动的源头就做到节约水资源和减少污染。在生产中，要求采用清洁生产技术、节水技术和节水实践，从而减少生产过程中对水资源的需求量；在生活中，要求人们使用节水器具和采用节水实践来减少对水资源的过度需求，从而达到减少废水排放的目的。

（2）过程控制的再利用原则（Reuse）。为了提高水资源的利用效率，要求从上一工序或过程排出的水资源能够直接为下一工序或过程所用，水资源在生产过程中尽量多次重复利用。在生产中，要求企业采用清洁生产和先进技术，以便于排出的水能够不经任何处理就能为另一用途所用；在生活中，鼓励人们采取措施将生活水重复使用后用于冲厕、灌溉等用途。

（3）输出端的再循环原则（Recycle）。要求生产和消费过程中的污水重新变成可以利用的资源而不是无用的废水。废水资源化通常有两种方式：一是水资源循环利用后形成与原来相同的产品，二是水资源循环利用后形成不同的新产品，废水资源化后形成不同的产品可用于不同的用途。再循环原则要求水资源相关者将失去功能的废水恢复功能，从而可以再利用，以使水资源整个流程实现闭合。

1.2.3 利用手段上追求科学技术、经济与行政手段的一体化

先进的科学技术是循环经济的核心竞争力，如果没有先进技术的输入，水循环经济所追求的经济和环境多目标将难以从根本上实现。水循环经济的技术支持体系由五类构成，包括替代技术、减量化技术、再利用技术、污水资源化技术、系统化技术等。

有效的经济政策是水循环经济发展的重要推动力和必要保障。水循环经济发展模式要求应充分发挥市场机制对水资源配置的基础作用，充分利用价格、税收和财政等各种经济手段，包括建立征收水资源税制度、上下游生态补偿制度、污水资源化税收优惠制度等，从而实现符合水循环经济发展要求的3R原则。

法律和法规作为一种强制手段可以有效地推动水循环经济的发展，也是所有发达国家普遍采用的重要手段。从目前法制建设的需要来看，我国在水循环经济立法中存在着很多立法空白，极大地影响了水资源循环利用的顺利进行，迫切需要制定新的法律法规来规范各种水资源利用的行为，例如：建立《节水型社会基本法》、《污水资源化利用管理条例》等法律和制度，是水循环经济发展模式在管理手段上的重要特点。 2 水循环经济国内外研究进展