城市污水回用方式及資源化處理

張強

（中國市政工程中南設計研究總院第六設計院，廣東 東莞 523073）

我國是一個水資源短缺、水旱災害頻繁的國家，與世界各國相比，我國的水資源偏少，雖然淡水資源總量約為2.8萬億立方米，其中地下水資源量約為0.190萬億立方米，占全球水資源總量的6.7%，居世界第6位，但人均水量為世界人均水平的1/4不到，在世界排第110位（按149個國家統(tǒng)計，統(tǒng)一采用聯(lián)合國1990年人口統(tǒng)計結果），現(xiàn)已被列為世界13個貧水國家之一，解決水資源短缺的問題迫在眉睫。污水回用在中東地區(qū)以及日本等缺水國家已經(jīng)發(fā)展了很多年，在我國的應用主要是在1990年之后，這些日趨成熟的技術運用將會對我國的國民經(jīng)濟產(chǎn)生良好的導向作用。

1 我國水資源現(xiàn)狀

我國幅員遼闊，江河、湖泊眾多，據(jù)統(tǒng)計：流域面積在100km2以上的河流約有5萬多條，流域面積在1000km2以上的有1500條；我國也是多湖泊的國家，面積在1km2以上的湖泊有2300多個，總面積71787km2，總儲水量 7088×108m3，其中淡水儲量占1/3。在我國西部高山地區(qū)發(fā)現(xiàn)許多現(xiàn)代冰川，總面積達58651km2，冰川儲量51322×108m3，年平均融水量為563×108m3。此外，在廣大的丘陵山區(qū)和廣闊的平原、盆地等蘊藏著豐富的地下水資源。

中國人口眾多，人均占有水資源僅為2300立方米，僅相當于世界人均占有量的1/3，美國的1/6，加拿大的1/50。我國的水資源具有以下幾個特征：①總量豐富但人均占有量偏少。中國目前有15個省的人均水資源量低于1700立方米的用水緊張線。②水資源時間、空間分布不均。我國水資源地區(qū)分布具有東南多，西北少；沿海多，內(nèi)陸少；山區(qū)多，平原少的特點。在同一地區(qū)，不同時間分布也不均勻，一般夏多冬少。

2 污水回用的意義

污水回用工作歸根到底是為了應對我國水資源短缺的局面而展開的，由于我國水資源具有上述幾個方面的特征，因此污水回用就顯的尤為必要。污水回用有以下幾個方面的意義：①增加了水資源的來源，促進我國國民經(jīng)濟的發(fā)展。我國由于經(jīng)濟處于高速發(fā)展階段，各行各業(yè)對于水資源的需求量比較大，其中農(nóng)業(yè)、工業(yè)尤甚。又由于我國水資源空間分布的不合理，北方很多重工業(yè)基地由于受水資源的限制其發(fā)展常常出現(xiàn)被動的局面。通過污水回用，可以很大程度上解決我國北方地區(qū)水資源短缺的問題，促進國民經(jīng)濟的發(fā)展。②間接減少了污水的排放量，有利于環(huán)境保護。污水排入環(huán)境后，在環(huán)境中積累，往往會造成各種環(huán)境問題的產(chǎn)生，如赤潮、水體富營養(yǎng)化等。通過污水的回用減少了排入環(huán)境中的污染物的量，有助于環(huán)境問題的解決。（3）符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求?？沙掷m(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求我們“當代人的發(fā)展應在不危害后代人對環(huán)境、自然資源利用的前提下，和諧、有序、穩(wěn)定的發(fā)展”。我們當代人應提高水資源的循環(huán)利用率，為后代人預留更多更清潔的水資源，促進經(jīng)濟、社會的可持續(xù)發(fā)展。

3 污水回用方式及處理工藝介紹

3.1 污水回用方式介紹

污水回用方式從功能上分可以分為以下幾種：

（1）補充水源：用于補充地表水和地下水。補充河流、湖泊以及補給、防止海水入侵等。

（2）景觀環(huán)境用水：用于觀賞性景觀環(huán)境用水，娛樂性景觀環(huán)境用水，濕地環(huán)境用水。

（3）工業(yè)用水：用于洗滌用水，鍋爐用水以及工藝用水。

（4）城鎮(zhèn)雜用水：用于沖廁、街道清掃，各種車輛沖洗，建筑施工、混凝土養(yǎng)護與制備，消防用水等。

（5）農(nóng)林牧副業(yè)用水：用于農(nóng)田灌溉，造林育苗，淡水養(yǎng)殖，園林綠化等。

從以上可以看出現(xiàn)階段研究污水回用不僅僅能夠很大程度上解決我國的水資源短缺問題，還能夠將其作為一個產(chǎn)業(yè)進行開發(fā)。

3.2 處理工藝介紹

3.2.1 工藝選擇概述

通常意義上來講，污水回用指的是將使用過的水經(jīng)過再處理進行再利用的過程，這里涉及到兩層含義：污水的來源是指已經(jīng)利用后的水包括生活污水、工業(yè)污水以及污水處理廠處理后的出水等；還須進行一定的處理工藝，我國部分城市污水回用工程實例見表1。

從表1中可以看出：對于常規(guī)對水質要求不高的污水回用，傳統(tǒng)的混凝、沉淀、過濾工藝基本可以將水質處理達到雜用水標準，個別情況下須增加深度處理工藝如生物接觸氧化工藝、生物吸附工藝、膜處理工藝、脫鹽工藝等。但具體工藝的選擇與回用水的對象有關，工藝選擇常須考慮的因素有回用水對象、輸送距離、進水水質、經(jīng)濟發(fā)展水平、地方政策和產(chǎn)業(yè)結構等，其中用水對象和進水水質對其其決定性作用。用戶對水質要求較高則需對水質進行深度處理；如果污水的SS較高，往往需要增加一個混凝沉淀設施，確保出水的SS達標。此外，當?shù)氐慕?jīng)濟結構對回用水也會有影響：如果以工業(yè)為主，回用水水質則較高；若僅僅用于市政雜用水和景觀用水，則水質要求相對來說較低。

3.2.2 常用工藝介紹

（1）生物處理法

生物處理法主要利用生物代謝作用將污水中的各種污染物去除，其中生物的種類和數(shù)量對污染物去除起關鍵作用。為了達到較為理想的去除效果，應為反應器中微生物創(chuàng)造適合生長條件。污水回用工藝中常用的生物處理工藝如下：

①曝氣生物濾池：主要有彈性立體填料生物接觸氧化法和顆粒填料生物陶粒濾池。兩者在處理不同污水時有著明顯差異。a.彈性立體填料的生物接觸氧化池，其填料比表面積小，填料區(qū)孔隙率大，水頭損失接近于零，不易堵塞，適合于較高濃度的微污染原水的處理。但其處理效果就會不穩(wěn)定，容易受水質和環(huán)境條件變化的影響。b.顆粒陶粒濾料具有一定的機械過濾作用，但容易堵塞，需要定期反沖洗，且反沖洗能耗較高。但其比表面積大，填料上生物膜與水中污染物的接觸機率大，實際接觸反應時間較長，所以定期的反沖洗生物陶粒濾池的處理效果較為穩(wěn)定。

②生物活性炭工藝（BAC）：生物活性炭工藝是通過在活性炭上固定微生物，提高其吸附容量，延長其使用壽命，從而增強對水中有機物的降解能力。BAC工藝對有機物的去除主要依靠其微生物的作用，吸附作用次之。在運行過程初期，對有機物的去除是活性炭的吸附作用；然后，是活性炭的吸附及微生物的共同作用；運行穩(wěn)定后，大量微生物覆蓋在活性炭表面上，形成內(nèi)層為厭氧層、外層為好氧層的微生物群落結構。通過內(nèi)層和外層的交互作用除去污水中的主要污染物。

（2）物化處理法

物化處理法是指在污水回用過程中，利用材料的物理性質和化學性質與進水中的污染物質進行反應達到去除污染物的目的。物理法主要針對污水中的污染物的物理性質，采用物理方法如沉淀、過濾等將水中的污染物去除；化學法是指利用投加化學藥品等方法，使其與污水中的物質發(fā)生一系列的反應如凝聚、絮凝等過程進而達到提高水質的目的。

物化處理法是污水處理中使用最早、應用最廣泛、機理研究較為清楚的方法，具有處理效果穩(wěn)定、工藝流程簡單、操作管理方便等特點。同時由于物化處理對于材料和反應物的要求比較高，也就決定了其具有較高的運行管理費用；而且，由于常規(guī)的化學處理由于反應不完全，或者是生成很多反應副產(chǎn)物進入到環(huán)境中重新對環(huán)境造成危害，影響人們的人身安全和身體健康。因此，須在原有的混凝、沉淀、過濾工藝基礎上考慮采用新的工藝模式，提高處理效果、降低運行費用。

表1 我國污水回用工程實例

（3）膜處理工藝

膜工藝處理污水技術指利用膜的吸附、機械攔阻、吸附架橋等作用，將污水中的物質去除的工藝過程。膜工藝具有雖具有處理效率高、工藝流程短，但因其投資高、運行費用高，若考慮其復雜的預處理過程則使得投資和運行費用更高。目前在我國大規(guī)模的污水回用工程領域少有應用。

4 結論

污水回用是順應可持續(xù)發(fā)展要求提出并展開實施的，是為人類的后代謀福利的惠民工程，綜合考慮污水回用的實行具有以下幾個方面的意義：

（1）減少供水壓力，提升經(jīng)濟競爭力

水資源作為一項可重復利用的資源，充分發(fā)揮這一優(yōu)勢具有重大意義。通過污水回用可以在很大程度上緩解我國缺水地區(qū)的供水壓力問題，確保安全可靠的供水對于提高我國的經(jīng)濟實力，同時提高國民收入具有長遠的意義。

（2）節(jié)能環(huán)保

污水回用將本應排入環(huán)境實體中的污水再次回收利用，通過深度的處理設施將其凈化并重新利用，減少了排入環(huán)境中的污染物含量，進而提升了當?shù)氐沫h(huán)境狀況。

（3）節(jié)約供水成本

污水作為一個潛在的資源，長期以來人們總是須對其處理后排入環(huán)境中。通過污水回用工程，減少工業(yè)對自來水的搶奪，也降低的工廠的供水成本，對于降低工廠的運行成本，提高產(chǎn)品市場競爭力意義重大。

綜上所述，污水回用工程是一個為后代謀福利的工程，是一個見效快的工程，是持續(xù)發(fā)展的工程，是綠色的工程，值得被推廣和實施。

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[3]楊平平，孟建麗.淺談城市污水回用[J].山西建筑，2004，30（16）:203-204.