中水回用系統研究

馬 偉

1 水資源概述

人類和水的關系非常密切，不論是生活或生產活動都離不開水這一寶貴的自然資源。水既是人體組成的基礎物質，又是新陳代謝的主要介質。目前全球一半的河流水量大幅度減少或被嚴重污染，世界上有80個國家占全球40%的人口嚴重缺水，因水污染導致死亡的人數每年達2 500萬人。我國江河除源頭外幾乎都受到了不同程度的污染，城市河段大多陷入V類和劣V類水體。每年因水污染造成的經濟損失占全國GDP總量的3%，全國660多座城市有400多座缺水。

2 國內外污水回用狀況

污水回用已經成為世界不少國家解決水資源不足的戰略性對策。我國在“六五”專項科技計劃中，最先列入了城市污水回用的課題，“七五”(1985年～1990年)攻關項目名稱為“水污染防治及城市污水資源化技術”，“八五”(1990年～1995年)攻關項目名稱為“污水凈化與資源化技術”，課題名稱為“城市污水回用技術”，“九五”(1995年～2000年)攻關項目為“污水處理與水工業關鍵技術研究”，“十五”(2000年～2005年)攻關項目為“城市污水再生利用政策、標準、技術研究與示范”。

20世紀70年代初美國開始大規模二級污水處理廠建設，并注意回用污水。美國加利福尼亞州是世界上開展污水回用較早的地區，大量的污水再生與利用設施已發展起來，每年有4.32億m3市政污水得到有益的利用，相當于該州每年產生污水量的8%，其中傳統農業利用占主導地位。以色列地處西亞干旱地區，是一個嚴重缺水的國家，污水是該國重要的水資源。據報道，該國100%的生活污水及72%的城市污水(即包括生活污水和一部分城市工業廢水)已經回用，一般回用工程規模為5 000 m3/d～10 000 m3/d，最小規模僅達 27 m3/d，最大規模可達20×104m3/d。納米比亞于1968年建起了世界上第一個合格的再生飲用水工廠，日產水6 200 m3，水質達到當時世界衛生組織(WHO)和美國環保局公布的標準。此后，納米比亞首都溫得和克市污水經二級處理后進入熟化塘，然后除藻、加氯、活性炭吸附與水庫水混合后作為該城市自來水水源，經衛生評價證明，水質是合格的。

3 污水回用措施

3.1 建筑小區回用系統

建筑小區中水原水按處理難易和水量大小，可分為淋浴排水、盥洗排水、洗衣排水、廚房排水、廁所排水。其中盥洗排水和淋浴排水稱為優質雜排水;盥洗排水、淋浴排水和廚房排水組合稱為雜排水;生活污水即所有生活排水的總稱。建筑小區中水原水的選擇:要有穩定可靠的水量;原水污染較輕，易于收集和處理;原水處理過程中不產生污染等。依據這個原則，利用優質雜排水和雜排水作為中水水源。優質雜排水主要含有大量的表面活性劑、毛發、泥沙等，占給水的45%左右，此類污水處理工藝較簡單，采用一級處理方法去除，處理工藝如下:進水→格柵→毛發過濾器→沉淀池→混凝投藥(吸附)→沉淀池→濾池→殺菌→消毒→中水池→出水。雜排水水質相對復雜，除優質雜排水中物質外，還有大量的有機物，占給水的70%左右，此類污水采用二級處理方法去除，處理工藝如下:進水→格柵→毛發過濾器→沉淀池→生物反應池→二沉池→消毒池→中水池→出水。建筑小區中水主要用于:沖廁用水，綠化用水，澆灑道路，小區景觀用水等。

3.2 工業中水回用系統

工業污水是在工業生產過程中排出的，被生產廢料所污染的水。工業廢水來自工業生產過程，其水質和水量取決于工業性質、生產工藝、生產原料、產品種類、生產設備的構造與操作條件、生產管理水平等各個方面。每個城市從用水量和排水量看，工業都是大戶。面對水資源嚴重短缺，工業除了實行節水計劃，提高水的重復利用率、循環利用外，必須重視中水回用于工業。城市供水中50%～80%是工業用水，而工業用水中80%是冷卻用水，冷卻用水中70%～80%是對水質要求不高的間接冷卻水。因此，中水回用于工業作為工藝用水或補充冷卻水，則會大大緩解供水矛盾;一些用水大戶對自身污水處理后回用，也可以提高水的利用率，降低生產成本，符合清潔生產原則。采用回用水大大降低了企業的生產成本。因此，工業廢水的回用技術研究對于企業具有經濟效益，對于社會具有社會效益。由于工業污水成分復雜，處理工藝也不確定，典型的處理工藝如下:進水→格柵→調節池→沉淀池→反應池→沉淀池→消毒池→中水池→出水。

3.3 城市污水回用系統

城市污水是由城市排水系統匯集的污水，它是由居民的生活污水和位于城區內的工業企業排放的工業廢水所組成。城市污水水量穩定，是供水可靠的水資源。在傳統的二級處理基礎上，對污水再進行適當的深度處理，使其水質達到適于回用的要求，這樣能夠將污水單純凈化的城市污水處理廠轉變為以污水為原料的“再生水制造廠”，使城市污水變成名符其實的水資源。城市污水深度處理是以污水回用為目的，去除的對象是:1)水中殘存的懸浮物，脫色、脫臭;2)進一步降低BOD5，COD，TOD等指標;3)脫氮、除磷，消除能夠導致水體富氧化的因素;4)去除有毒有害物質。污水回用以不直接與人體接觸為準，主要有:1)用于農業灌溉;2)用于工業生產;3)用于城市公共事業，一方面為市政用水，即澆灑花草樹木、景觀、消防、補充河流湖泊等，另一方面為雜用水，即沖洗汽車、建筑施工及公共建筑和居民住宅沖廁等;4)地下水回灌。城市污水回用工藝:二級出水→混凝→沉淀→過濾→消毒。

4 結語

污水回用在于使水資源得到合理利用，并發揮最大效益。可用下式說明:

其中，E為污水回用系統綜合效益分析;E1為節約的水費開支;E2為節約的城市給水基礎設施建設費用;E3為節約的城市排水基礎設施建設費用;E4為減少污染排放的社會效益;C1為水回用系統基建投資(包括廢水收集系統、處理系統、回用供水系統);C2為水回用系統運行費用(含設備折舊)。

污水回用對于水資源的可持續發展有重要的意義:1)比遠距離引水造價低。將城市污水處理到可以回用作雜用水程度，其基建投資只相當于從30 km外引水;若處理到可回用作較高要求的工藝用水，其基建投資相當于從40 km～60 km外引水。2)比海水淡化經濟。城市污水中所含的雜質小于0.1%，而且可用深度處理法加以去除，而海水則含3.5%的溶解鹽和大量有機物，其雜質含量為污水二級處理出水的35倍以上，因此無論基建費或單位成本，海水淡化都超過污水回用。3)污水回用既節約了水資源，也消除了環境污染，具有雙重的經濟效益。

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