城市污水的資源化利用

第22卷第3期吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報Vol 22 No. 32005年9月Journal of Jilin Architectural and Civil Engineering InstituteSep.2005文章編號:1009-128X2005)30051城市污水的資源化利用劉文1王剛2高昕3巴琦11吉林建筑工程學(xué)院環(huán)境工程系長(cháng)春13021;2長(cháng)春市經(jīng)濟適用房發(fā)展中心工程部長(cháng)春1300113中國市政工程東北設計研究院長(cháng)春130021)摘要水資源短缺水污染加劇日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn).在這種情況下污水回用便成為一種穩定、可靠、經(jīng)濟的水源筆者就城市污水回用的可行性國內外發(fā)展概況城市污水回用于農業(yè)、工業(yè)和城市生活以及城市污水回用的經(jīng)濟性等方面作了分析論述關(guān)鍵詞污水回用水資源經(jīng)濟分析中圖分類(lèi)號:IU992.3文獻標識碼:A0前言隨著(zhù)經(jīng)濟發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快城市缺水問(wèn)題日益突岀.據統計洤全國669個(gè)城市中AO0個(gè)城市常年供水不足,10個(gè)城市嚴重缺水日缺水量達1600萬(wàn)m3年缺水量達60億m1.天津、長(cháng)春、大連、青島唐山以及煙臺等大中城市已受到水資源短缺的嚴重威脅由于缺水每年影響工業(yè)產(chǎn)值2000多億元.因此當務(wù)之急是尋找新的水源.而污水作為一種新的水源方式己已漸漸被人們所重視城市污水就近可得易于收集易于處理數量巨大穩定可靠不受制于天不受制于人.作為城市第二水源要比海水、雨水實(shí)際比長(cháng)距離引水經(jīng)濟.開(kāi)辟這種非傳統水源實(shí)現污水資源化對保障城市安全供水具有重要的戰略意義.1國內外污水回用概況由乎水危機"的困擾許多國家和地區積極著(zhù)手鞏固和加強節水意識以及開(kāi)展城市污水再生與回用工作城市污水回用就是將城鎮居民在生活及生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污水處理后再重新回用于生產(chǎn)生活的污水資源化過(guò)程.其有兩種不同程度的回用:種是將污、廢水處理到飲用水程度而另一種則是將污、廢水處理到非飲用水程度對于前一種因其投資較高、工藝復雜非特缺水地區一般不常采用.多數國家與地區是將污、廢水處理到非飲用程度所以在此引出了中水概念.中水就是將人們在生活和生產(chǎn)中使用過(guò)的優(yōu)質(zhì)雜排水不含糞便污水和廚房用水)以及生活孓廢冰經(jīng)集流再生處理后回用充當地面清潔、澆花、洗車(chē)、空調冷卻、沖廁、消防等不與人體直接接觸的雜用水1.1國外發(fā)展概況目前世界上許多嚴重缺水的國家都在積極開(kāi)發(fā)污水回用技術(shù)以實(shí)現污水的資源化利用緩解水資源危機并已取得了大量的成功經(jīng)驗以色列是在污水回用方面最具特色的國家之一它地處干旱和半干旱地區人均水資源占有量?jì)H為476m3.以色列再生水利用最突出的特點(diǎn)是把再生水作為國家水量平衡的重要組成部分而且早在20世紀60年代就把污水再生利用列為一項國家政策.截至1987年已建造210個(gè)市政再生水利用工程規模最大為20萬(wàn)m3d最小為27m3/d,般介于0.5萬(wàn)m3/d-1萬(wàn)m3d之間21.100%的生活污水和72%的市政污水已實(shí)現再生利用其中A2%用于灌溉30%回灌地下和排入河道其余用于工業(yè)和城市綠化等.以色列污水利用量在總供水量中所占比例目前已超過(guò)10%污水利用率之高堪稱(chēng)世界第52吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報22日本以有較多的中水道"(即中水系統烘生活雜用而著(zhù)稱(chēng).1955年,日本開(kāi)始啟用再生水利用工程,1978年由于受節能政策調整和城市水荒的影響至上而下政府都制定了中水利用指導計劃從1980年開(kāi)始以東京為首的中水利用設施建設迅速發(fā)展.迄今為止共有中水處理設施1369座中水約占污水回用量的40%21;日本城市污水集中處理再生利用和分散再生利用都大量存在其最突出的特點(diǎn)有兩個(gè)(1)分散處理并回用于城市生活雜用的再生水所占比例很大(2)各個(gè)城市都有不同的工業(yè)用水水質(zhì)標準.此外日本政府對供水設施建設和水價(jià)均有較高的補貼從而水價(jià)對于再生水設施建設的影響不是主要的表1為日本再生水利用的幾個(gè)實(shí)例及其處理流程表1日本再生水利用工程實(shí)例處理流程東京都江東地區工業(yè)回用二級處理出水→混凝沉淀→活性炭→回用江崎市工業(yè)回用二級處理出水→加氯消毒→回用東京千代田區某樓中水回用雜排水→格柵→油水分離→亠曝氣池→沉淀池一過(guò)濾池→加氯消毒→沖廁東京港區某樓中水回用雜排水→格網(wǎng)→膜處理→活性炭吸附→加氯消毒→沖廁川崎市再生水用于景觀(guān)水體二級處理出水→好氧濾池→活性炭吸附→景觀(guān)回用臭氧氧化→景觀(guān)回用美國城市污水處理等級基本上都在二級以上處理率達到100%.自1920年在亞利桑那州修建的第一個(gè)分質(zhì)供水系統用于澆灌綠地、沖廁、洗車(chē)等以來(lái)美國的城市污水再生利用已經(jīng)從試驗研究階段進(jìn)入生產(chǎn)應用階段其范圍涉及農業(yè)、工業(yè)、地下水回灌和景觀(guān)娛樂(lè )等方面,其比例大致為6%用于各種回灌和景觀(guān)31.5%用于工業(yè)5%用于地下回灌;1.5%用于娛樂(lè )、漁業(yè)等2.美國再生水利用模式的突出特點(diǎn)是集中處理回用很少直接用于城市生活雜用再生水利用工程主要分布于水資源短缺、地下水嚴重超采的西南部、中南部和加利福尼亞州、亞利桑那州、得克薩斯州以及佛羅里達州等.美國的再生水水質(zhì)標準各州不一并且,不同的回用對象水質(zhì)標準也不一樣但都很?chē)栏?此外俄羅斯、英國、阿根廷、巴西、智利、秘魯、科威特、塞浦路斯、突尼斯以及中東諸國等也都開(kāi)始啟用污水再生利用工程以彌補日益缺乏的水資源其中用于農業(yè)灌溉的比例最大.其他國家的再生水利用情況見(jiàn)表2表2部分國家再生水利用實(shí)例國家城市再生水利用規模/萬(wàn)m3/d回用對象俄羅斯莫斯科工業(yè)費羅茨瓦夫17.0灌溉、地下水回灌墨西哥聯(lián)邦區澆灌花園沙特阿拉伯利雅得12.0石油提煉、灌溉印度孟買(mǎi)0.015-0.025商業(yè)大樓雜用水南非約翰內斯堡電廠(chǎng)冷卻水納米比亞溫得和克飲用水1.2國內發(fā)展概況根據國家十五計劃綱要要求ρ005年我國城市污水處理規模將超過(guò)4000萬(wàn)mld城市污水集中處理率將達到45%這給城市污水再利用創(chuàng )造了基本條件我國污水的再生利用理論研究和實(shí)踐經(jīng)歷了六五”期間的起步階段1980-1985y,七五”到九五”期間的技術(shù)儲備和示范工程引導階段1980-2000和目前的發(fā)展階段3]我國自20世紀50年代就開(kāi)始采用污水灌溉的方式回用污水但是真正將污水經(jīng)深度處理后再回用于城市生活和工業(yè)生產(chǎn)卻僅有20年的歷史.率先采用污水回用的是大樓污水的再利用.隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展和人們環(huán)境意識的不斷提高污水回用逐漸擴展到缺水城市的許多行業(yè).但直到20世紀80年代中期此項節水措施仍處于起步階段.20世紀80年代末隨著(zhù)我國大部分城市水危杋的頻頻岀現和污水回用技術(shù)旳日趨成熟污水回用的研究與實(shí)踐才能得以迅速發(fā)展″八五”的實(shí)踐表明污水回用措施既節水又能減輕環(huán)境第3期劉文王剛高昕巴琦城市污水的資源化利用53中水回用作為市政及其它雜用水以緩解其面臨的淡水危機北京市從1984年開(kāi)始進(jìn)行中水回用工程示范建設并在1987出臺的《北京市中水設施建設管理試行辦法》中明確規定:凡建筑面積超過(guò)2萬(wàn)m2的旅館、飯店、公寓以及建筑面積3萬(wàn)m2以上的機關(guān)科研單位和新建生活小區都要建立中水設施以此為契機北京市中水設施建設得到了較快地發(fā)展至1995年北京市已有中水設施115個(gè)日回用污水已達1.2萬(wàn)m3,中水建設已初具規模馮馬志毅等對太原市建筑中水回用進(jìn)行的經(jīng)濟分析結果表明2010年的回用成本僅為0.368元/m3不僅低于太原市供給企事業(yè)單位的自來(lái)水價(jià)格1.90元/m3甚至比城市生活用水的價(jià)格1.20元/m3還要低更低于桑拿業(yè)9.0元/m3的供水價(jià)格.此外天津、深圳、上海以及大連等城市的中水建設也初見(jiàn)成效4-6二級處理岀水經(jīng)深度處理后再供給工業(yè)生產(chǎn)和城市生活作低質(zhì)用水是污水資源化的另一種形式:八玒"期間大連舂柳污水處理廠(chǎng)將二級岀水深度處理后回用給煤氣廠(chǎng)代替新鮮水這是我國最早的示范工程此后北京、天津等大城市也進(jìn)行了工程示范建設紀莊子污水處理廠(chǎng)采用A2/厭氧/缺氧/好氧冮藝處理污水并建成了處理能力為2000m3/d的污水資源化示范工程凈化水的50%用于污泥脫水機房沖洗濾布其余用作沖廁水、煤廠(chǎng)及污水廠(chǎng)的雜用水沃津東郊污水處理廠(chǎng)設計規模40萬(wàn)m3/d其中設計回用污水量7萬(wàn)m3北京高碑店污水處理廠(chǎng)每天處理污水50萬(wàn)m3二級出水中有30萬(wàn)m3用于農田灌溉20萬(wàn)m3回用于工業(yè)主要提供給通州東方化工廠(chǎng)和華能高碑店熱電廠(chǎng)作冷卻用水.高碑店污水處理廠(chǎng)二期工程于1999年10月投入運行污水處理量達100萬(wàn)m3/d回用水量也有所增加782污水回用對象2,1農業(yè)灌溉這是污水資源化的一個(gè)古老而永不過(guò)時(shí)的方向.大約從19世紀60年代起,世界許多地方如德、英、俄等國就將城市污水用于灌溉大面積草地.現今美國洛杉磯等加州西部一些城市、亞利桑那州、得克薩斯州等都將處理后的污水用于農業(yè)灌溉.原蘇聯(lián)曾計劃在1980年底有50%的城市污水處理后用于農灌.在以色列污水回用于農業(yè)的比例達85%~100%29我國自20世紀60年代以來(lái)許多地方積極推行污灌積累了正反兩方面的豐富經(jīng)驗10污水回用往往將農業(yè)灌溉推為首選對象其理由主要有兩點(diǎn)(1)農業(yè)灌溉需要水量很大污水回用于農業(yè)有廣闊天地全球淡水總量中大約有70%-80%用于農業(yè)不到20%用于工業(yè)6%用于生活、2)污水灌溉對農業(yè)和污水處理都有好處.僅對農業(yè)而言能夠很方便地將水與肥同時(shí)供應到農田除水價(jià)外每立方米污水中所含的氮、磷、鉀等肥分就值14美分.總體來(lái)看當前污水回用于農業(yè)有三個(gè)問(wèn)題需要解決〔1)水質(zhì)應以利用生活污水為主而且根據土地與作物要求先對污水進(jìn)行必要處理防止危害環(huán)境以及長(cháng)期灌溉后土壤板結作物中積累殘毒等.(2)長(cháng)年利用對非灌溉季節的污水岀路要事先妥善安排(3)管理污水灌溉涉及許多科學(xué)技術(shù)應因地制宜不斷總結經(jīng)驗.此外目前城市污水的收集處理與排放屬市政當局投資管理而污灌后受益歸農民如何處理好供需雙方的責權利也是一大關(guān)鍵.2,2工業(yè)每個(gè)城市從用水量和排水量看工業(yè)都是大戶(hù).美國工業(yè)用水量約為生活用水的7倍.太原市歷年工業(yè)用水量占到全市總用水量的74%~81%工業(yè)排水量占全市總排水量60%~73%.面對清水日缺、水價(jià)漸漲的現實(shí)工業(yè)除了盡力將本廠(chǎng)廢水循環(huán)利用、循序再用以提高水的重復利用率之外對城市污水再用于工業(yè)也日漸重視.據統計羨國357個(gè)城市污水回用總量中的40.5%是回用于工業(yè)的泊利恒鋼廠(chǎng)幾年來(lái)一直利用城市污水作為工業(yè)用水原蘇聯(lián)有36個(gè)工廠(chǎng)利用處理后的城市污水每天回用量達55.5萬(wàn)m3.日本東京三河島污水處理廠(chǎng)日處理污水13.8萬(wàn)m3其中l1萬(wàn)m3/d的出水供應340個(gè)工廠(chǎng)的工業(yè)用水.名古屋市的污水經(jīng)混凝、沉淀、過(guò)濾后供給12個(gè)工廠(chǎng)再用29我國太原北郊污水廠(chǎng)將其出水回用作太鋼補充冷卻水已有多年11工業(yè)用水由于其用途不同對水質(zhì)的要求差異很大水質(zhì)要求越高水處理的費用也越大.理想的回用對吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報22大考慮循環(huán)使用之外補充用水量就占工業(yè)總用水量的30%以上所以應作為污水回用于工業(yè)的首選對象、(2)工藝低質(zhì)用水.包括洗滌、沖灰、除塵、直冷、產(chǎn)品用水等其用水量占到工業(yè)總用水量的37%~50%(太原2.3城市生活城市生活用水量比工業(yè)用水量小得多.以太原市為例歷年的城市生活用水量只占城市總用水量的19%~26%11其中有1/3以上用于公共建筑、綠化和澆灑其余為居民生活用水世界上將城市污水經(jīng)處理后直接用作生活飲用水源是有先例的.如南非的溫得霍克市和美國堪薩斯州的査紐特等而且由于處理得當均未發(fā)生衛生問(wèn)題21.但是大多數地區對此仍持保守態(tài)度如美國環(huán)保局認為除非別無(wú)水源可用否則盡可能不以再生污水作為飲用水源目前再生污水回用于城市的對象一般只限于以下兩方面(1)市政用水即澆灑、綠化、景觀(guān)、消防、補充河湖等用水(2)雜用水即沖洗汽車(chē)、建筑施工、公共建筑以及居民住宅的沖洗廁所用水等.這類(lèi)用水從水質(zhì)上講要求不高容易滿(mǎn)足洏從水量上講只占全市總用水量的7%-10%與灌溉用水和工業(yè)用水相比水量少得多12-141污水回用的經(jīng)濟性城市污水采取分區集中回用時(shí)與開(kāi)發(fā)其它水資源相比在經(jīng)濟上是有優(yōu)勢的.(1)比遠距離引水便宜將城市污水處理到可以回用作雜用水的程度其基建投資只相當于從30km外引水若處理到可回用作較高要求的工藝用水其投資相當于從40km-60km外引水15、(2)比海水淡化經(jīng)濟城市污水中所含的雜質(zhì)少于0.1%而且可用深度處理方法加以去除而海水則含有3.5%的溶解鹽和大量有機物其雜質(zhì)含量為污水二級處理出水的35倍以上因此無(wú)論基建費或單位成本海水淡化都超過(guò)污水回用161(3)污水回用既節約了水資源也消除了環(huán)境污染其經(jīng)濟效益是雙重的.據估計3,若將美國全部城市污水都加以回用其代價(jià)不過(guò)合全美國每人每月1美元污水回用的基建投資、運行成本即其經(jīng)濟性是決定其能否廣泛應用的關(guān)鍵因素之一.一般來(lái)講污水回用的基建投資包括以下幾個(gè)方面(1)污水收集系綻主要是收集和輸送污水的管道系統舶費用(2)污水處理系統主要是處理設備建構籯物連接管道等舶費用(3)回用供水系纈主要是供水管道系統費用(4)污泥處理系統主要是污泥脫水系統舶的費用.污水回用運行成本主要包括電費、設備折舊維修費、藥劑費、人工費等具體到某一污水回用工程其基建投資和運行費用與其規模、型式、使用對象以及服務(wù)面積等有關(guān)結語(yǔ)隨著(zhù)經(jīng)濟和社會(huì )的發(fā)展水資源緊缺問(wèn)題日益突岀從另一方面來(lái)說(shuō)污水排放量也日益增加所以實(shí)現污水資源化是解決上述兩個(gè)問(wèn)題的最佳選擇.目前制約污水資源化進(jìn)程的關(guān)鍵因素是人們的節水意識和水價(jià)政策.節約水資源的價(jià)值不是從眼前利益岀發(fā)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟分析能評價(jià)出來(lái)的必須站在可持續發(fā)展的角度來(lái)認識這一問(wèn)題如何立足于目前的經(jīng)濟技術(shù)條件制定出適合于社會(huì )主義市場(chǎng)經(jīng)濟體制的水資源政策促進(jìn)污水資源化進(jìn)程是我們面臨的一個(gè)重大課題參考文獻[1]鐘淋涓方國華賀軍,我國污水處理回用發(fā)展狀況分析〔J].水利科技與經(jīng)濟2004,∝3)115-152[2]周軍王佳偉應啟鋒王洪臣.城市污水再生利用現狀分析〔J.給水排水2004302)12-163]周彤鮑憲枝趙麗君污水回用是解決城市缺水的有效途徑—中國污水回用歷程污水回用決策與技術(shù)[M〕.北京北學(xué)工業(yè)出版社2002:5-484]唐志偉.北京污水資源化與回用問(wèn)題〔J].中國給水排水,1995,(5)20-22.劉文王剛高昕巴琦城市污水的資源化利用55[7]朱月海,水的循環(huán)與重復利厭M].上海洞濟大學(xué)出版社200071-738]張忠徉錢(qián)易.城市可持續發(fā)展與水污染防治對策〔M〕.北京中國建筑工業(yè)出版社』9885-8[9]張悅,污水再生利用緩解城市缺水危機N〕.人民日報海外版)200110]籍國東姜兆春趙麗輝,我國污水資源化的現狀分析與對策探討〔J].環(huán)境科學(xué)進(jìn)展9985)85-95[I1]劉如平.城市污水處理行業(yè)發(fā)展建設的問(wèn)題探討J〕.科技情報開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟200x5)57-5812]任洪強王曉蓉.城市污水處理及資源化技木〔J〕.化工技術(shù)經(jīng)濟200X11)40-43[13]葉雯劉美南.我國城市污水再生利用的現狀與對策〔J).中國給水排水200x(12)31-33[14]王小英韓寶平劉懷忠.廢水資源化的問(wèn)題與出路J〕.中國人口資源與環(huán)境200x(2)53-5615]茹繼平李大鵬.城市污水再利用新模式的探討〔J〕.中國給水排水20015)33-351[16]國家城市給水排水工程技術(shù)研究中心.中國城市污水處理現狀及規劃〔N〕.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)網(wǎng)2003Reusing for Municipal sewageLIU Wen', WANG Gang GAo XinBA Qi(1 Department of Environmental Engineering Jilin Architectural and Civil Engineering Institute Changchun 130021;2 Department of Engineering Changchun Economical and Applicable house Development Center Changchun 1300213 China Northeast Design and Research Academe of Municipal Engineering Changchun 130021)Abstract: Shortage and pollution of water resource has become the focus cared by the public. To solve theproblem sewage reusing is a feasible method. Sewage reusing can obtain stable reliable and economical waterresource from the polluted water. In this article the feasibility of sewage reusing and its situation are discussedhe municipal sewage can be reused to agriculture Industry and urban. Its economical efficiency is also illustratein the articleKeywords ' sewage reusing water resource 'economic analysis上接第32頁(yè))Researching on the measured Nanometer level film thicknessWith michelson s InterferometerWANG En-shi DENG Yu SONG Xiao-dong(Jilin Architectural and Civil Engineering Institute Changhan 130021)Abstract Nanometer technology and materials are coming into our daily live. The research of Nanometer film arefocused by people. How to measure rapidly and accurately the thickness of nanometer is one of important methodsof research and product nanometer film. In this paper authors present that how to apply wave theory of light tomeasure nanometer film thickness by used Michelsons interferometer. It will supply a new method in theresearch field of nanometer technical materialsKeywords nanometer film computer technology michelson's interferometer