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中水回用综述
来源:济南乾来环保技术有限公司 发布时间:2020-10-16 15:26:12 浏览次数:
作者:汤永健(上海船舶设备研究所, 上海 200031)


  摘要: 主要介绍了全球水资源的状况和中水回用的应用情况,阐述了中水回用对于解决当今水资源紧缺所具有的重要意义.

  关键词: 水污染; 中水回用; 水资源

  1 水资源状况

  水资源(water resources) 是指供人类直接利用,能不断更新的天然淡水,主要指陆地的地表水(包括河流、湖泊、水库)和各地下水的浅层部分. 通常以淡水水体的年补充量作为水资源的定量标准,如用河川年径流量表示地表水资源量,用含水层补给量表示地下水资源量,也有人将水资源定义为自然界任何形态的水,包括气态水、液态水和固态水.

  全球水的总储量为13. 86 ×108 km3 ,但陆地、大气和生物体内只占到很少一部分,而可供人类使用的淡水资源占的比例更少,约为2. 53% ,其中有很大一部分河水、湖泊水及浅层地下水等淡水资源仅仅占地球总储量的0. 26%. 水资源不容乐观,而我国是一个水资源紧缺的国家,其原因来自四个方面:

  (1)资源型缺水: 我国天然水水源有限,时空分布不均,人均占有水量少.

  (2)工程型缺水: 我国各地贮水能力差,使有限水资源长流入海,不能有限贮存调节. 只有修建水库,拦河坎,湿地,涵养水源,扩大森林植被面积,减少沙漠化才能改变工程型缺水的局面.

  (3)管理型缺水:我国在水资源的管理和利用上存在诸多弊病,在管理上多有漏洞,计量不准确或不全,缺乏先进的管理手段和途径,得不到有效的管理.在水的利用上,单位产品耗水量均比国外先进国家同类产品多,全国各地普遍存在严重浪费水的现象.

  (4)污染型缺水:长期以来我国水资源污染未得到有效的控制,不加以处理,乱排放. 即使有处理设施,但处理效果也不好. 管理水平低,普遍存在处理设施少,处理水量有限的现象. 据全国7 大水系和内陆河流110多各重点河流的统计,符合《地面水环境质量标准》I、II类的占32%. III类的占29% ,属于IV、V类的占39%.

  世界水资源的另一个问题是水质下降,由于水质下降造成的经济损失、生态破坏和健康损害是严重的,水质下降的主要原因是工业废水和生活污水的排放,引起水体富营养化.

  水是环境的血液,也是生态环境的一个基本要素,影响范围广,其短缺造成的危害很严重. 在水资源缺乏的同时,也造成了大量水资源的浪费,并产生了水污染问题. 水资源的现状是“局部有所改善,整体仍在恶化”,为此很有必要进行污水治理,特别是对污水和中水的再生利用,使污水资源化回收利用具有明显的环境效益、经济效益和社会效益. 这是保护水资源和使水资源“增值”的有效途径,同时也可大大缓解我国水资源紧缺问题.

  随着经济的快速发展和工业化、城镇化的推进,水资源的需求急剧增加,加之用水结构不合理、水资源配置不科学、利用效率低,供需矛盾日益突出. 为了有效缓解经济发展带来的资源环境压力,从根本上解决水资源供求矛盾,需要努力探索,走出一条水资源可持续开发利用、经济可持续发展的节水型社会之路———中水回用.

  2 中水回用的范围

  中水( reclaimed water)主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准,可在一定范围内重复使用的非饮用杂用水,其水质介于上水与下水之间,是水资源有效利用的一种形式.

  中水的回用可分为七个类别:

  (1)农业灌溉:作物灌溉,苗圃生产;

  (2)景区的灌溉:公园、学校场地、运输公路中间绿地、高尔夫球场绿化带及住宅区;

  (3)工业循环回用:冷却水、锅炉用水、工艺用水和大型施工;

  (4)地下水回灌: 地下水补充、控制海水侵入和控制下沉;

  (5)用于娱乐环境:湖泊和水池、沼泽地的扩大、水流的增加、渔业和造雪;

  (6)非饮用城市用水:消防、空调和冲洗厕所;

  (7)配合城市环境综合治理如中水除尘等用水.

  3 国外中水的应用情况

  当今世界各国解决缺水问题时,中水回用首选为可靠且可重复利用的第二水源,而且一直是研究重点. 再生回用的途径有几十种,主要是农业灌溉、工业和景观用水、渔业、消防及市政杂用、地下水回灌、补充地表水等. 在国外中水回用历史很长,规模也很大,收到了可观的经济效益和社会效益. 一些发达国家在高度工业化发展过程中,深切感受到了水资源的宝贵,逐步制定和完善了相应的法规和政策,促使中水得到了合理的利用. 中水回用在国外已实施很久,回用规模很大,已显示出明显的经济效益,当前世界上许多国家为克服水资源困难,把城市污水开辟为第二淡水源.

  美国是世界上采用污水再生利用最早的国家之一, 20世纪70 年代就开始大规模建设污水处理厂.1979年美国有357 个城市回用污水. 有污水回用点500多项,涉及到娱乐回用、环境回用、工业回用、城市回用等方面. 全国城市污水回用总量约为9. 4 ×108m3 ,其中灌溉用水占用水量的62% ,工业用水占总用水量的31. 5% ,用于地下回灌的占5% ,用于娱乐、渔业等的占1. 5%.

  日本因国土狭小,人口众多,水资源主要靠河流,流量具有时间变动性,其水资源严重缺乏,除不得不实行定量供水外,只能中水回用. 日本从1962年就开始回用的实践促进了当时的工业复兴,处理后的水直接回用于城市给水,生活卫生杂用和工业用水. 1991年有76个公共污水处理厂在运行,其中有4 个处理厂的中水得到了回用,其中工业用水占41% ,农业灌溉占13% ,环境用水占32% ,非饮用水中占8% ,季节性清雪占4%. 日本的双管供水系统比较普遍,东京将污水厂的深度处理水回用于一个干涸的小溪,收到了一定的经济效益和社会效益,近年来日本的环保部门对二级处理提出了脱氮除磷要求,水质更好,可回用于河流,作为景观用水,美化环境! 除日本、美国外,俄罗斯、西欧各国、印度、南非、和纳米比亚的污水回用技术也很普遍. 南非和纳米比亚等国甚至建立了饮用再生水制造工厂、印度孟买已有7座商业性大楼用中水做空调冷却水的补充水, 水量达到150 -250m3 /d,在建的马里兰州的伯得恒钢铁厂每天将有4 ×105m3 污水回用生产工艺及冷却系统,回用水量最高达7. 6 ×105m3 /d. 中水回用已经成为世界上不少国家解决水资源不足的战略性对策,在国外有丰富的经验,满足或部分满足了深受水资源缺乏影响和限制的城市和工业发展的需要,收到了良好的经济效益和社会效益.

  4 我国中水回用的现状

  我国淡水资源很匮乏,排水设施和管理不完善,但已认识到中水回用的重要性和紧迫性,合理地利用中水资源,不仅可以缓解全球性供水不足,而且可改善生态环境,实现资源的可持续发展. 近十多年,城市中水回用的重点一直放在占有较大比重的工业废水上,经多年努力,工业废水回用率已达60%以上. 由于社会经济发展和人们环境意识的不断提高,中水回用逐步扩展到缺水城市的很多行业. 废水回用课题被国家列入重点科技攻关计划,投入相当可观的人力物力对一些关键技术进行攻关,取得了一批国际先进水平的科研成果,提供了废水回用的成套技术与应用范例,主要内容有: ( 1)不同回用对象的水质指标; ( 2)污水回用的设计规范; ( 3)废话水回用的技术经济分析和政府贯彻的技术经济政策.

  科技工作者经过近20 年的实践研究和应用开发,已经在回用技术上取得了突破,并对人们的观念意识产生了重大影响,废水回用已被国家作为一条基本政策加以肯定并规定城市污水应作为优先开发水源,在水未被充分利用之前,禁止随意排放,各地的污水处理厂建设必须将处理与回用结合起来. 在“十五”期间,国家要求城市污水处理量的10%进一步处理后回用,建立中水道. 就一个城市而言,除了全市的中水道外,市内各区和有些大型公共建筑亦有中水回用的途径,这样可组成大、中、小的中水道系统,配套建设中水道设施应与主体建筑工程同时设计,同时施工,同时交付使用. 我国有关部门规划几年内全国城市污水回用处理率达25%. 届时污水回用将为缓解我国水资源紧缺做出重要贡献.

  5 中水回用的可持续发展意义

  (1)比远距离引水造价低. 将城市污水处理到可以回用作杂用水程度,其基建投资相当于从30km外引水,若处理到可回用作较高要求的工艺用水,其基建投资相当于从40km外引水.

  (2)在船舶行业中,中水回用要比海水淡化经济,船上的生活污水中所含杂质小于0. 1% ,而且可以用深度处理法加以去除,而海水则有3. 5%的溶解盐和大量有机物,其杂质含量为三级处理污水含量的35倍以上,因此无论基建还是单位成本,海水淡化都超过污水回用.

  (3)水回用既节约水资源,又消除了环境污染,同时也可以节约成本,效益分析见表1,具有多重经济效益.

  再生水是城市稳定的淡水资源,污水的再生利用减少了城市对自然水需求,减轻了对水环境的污染负荷、减弱了对水自然循环的干扰,是维持健康水循环的不可缺少的措施. 在缺水地区和干旱年份再生水的应用更是解决水荒的有力可行之策,是保护水资源和使水资源“增值”的有效途径.

  6 结束语

  城市污水的再生利用实际上包括再生和利用两部分,污水回用的条件是水必需满足一定用途的水质要求,因此,回用处理的环节通常是必不可少的. 随着水环境改善,居民健康受益明显,特别是因水环境造成医疗保健方面的开支也会大大降低,这是一种普惠效应;加快污水处理设施建设步伐,加大水污染的防治和控制,对保护好水资源生态环境,促进城市与水环境协调发展,建设“亲水受水,人水和谐”的人居城市,具有十分重要的现实意义.