城市污水回用的可行方案分析

時間：2008-01-07 來源： 作者：

城市污水回用指的是，生活和工業污水經過處理后，作為工業，農業或市政用水的水源。城市污水中含有污染物質的水量僅占整個污水量的0.1％，其余絕大部分是可用清水，而且城市污水就近可得。水量穩定、易于收集，污水處理技術也比較成熟，將城市污水經常規處理后回用于工業是完全可行的。目前，我國城市污水的回用率還很低，但是西方發達國家已經有了許多成功的實例。美國自50年代起，即開始著手這方面的工作，據報道，美國357個城市實現了污水回用，其中回用于農業占55．3％，回用工業占40．5％；日本早在 1962年就開始污水回用的實踐，70年代東京、名占屋和大皈等城市就已將城市污水處理后回用于工業；前蘇聯莫斯科東南區設有專用的工業水系統，有36家工廠使用處理后的城市污水，每日污水回用量達5.5×105m3；南非聯邦不但丁業使用再生水，而且在約翰內斯堡市，每日自來水的 85％加人的是城市再生水，開創了使用污水回用到飲用水的先例。

一、城市污水的產生，主要污染物及污染特征

   1、工業污染源
    各種工業生產中所產生的廢水排入水體就造成了工業污染源。不同的工業所產生的工業廢水中所含污染物的充分有很大差異，這是由于各種工業加工的原料不同、工藝過程不同造成的。
    冶金工藝所產生的廢水主要有冷卻水、洗滌水和沖洗水等。
    輕工業所加工的原料多為農副產品，因此工業廢水主要含有機質，有時還常含有大量的懸浮物質、硫化物和重金屬，如汞、鎘、砷等。
    化學工業的產品很多，因此化學工業廢水的充分也很復雜，在廢水中常含有多種有害、有毒，甚至劇毒物質，如氰、酚、砷、汞等。 總之，工業污染源向水體制排放大廢水具有量大、面廣、充分復雜的特點，是重點解決的污染源。

2、城市生活污水
    城市居民聚集地區所產生的生活污水，多為洗滌水和沖刷器物所產生的污水，因此，主要由一些無毒有機物，如糖類、淀粉、纖維素、油脂、蛋白質、尿素等組成。其中含氮、磷、硫較高。此外，還伴有各種洗滌劑，這是另一類污染源，它們對人體有一定危害。在生活污水中還含有相當數量的微生物，其中一些病源體，如病菌、病毒、寄生蟲等，都對人的健康有較大危害。

3、農村污水和灌溉水
    農村污水和灌溉水是水體污染的主要來源。由于農田施用化學農藥和化肥，灌溉后或經雨水將農藥和化肥帶入水體造成農藥污染或富營養化。在污水灌溉區，河流、水庫、地下水都會出現污染，同時也就出現土壤污染、食品污染。

4、雨水收集與利用

結合當地氣候條件和住區地形、地貌確定雨水處理方案；屋面、地表雨水經收集、處理后，應達到規定的回用水質標準；優先選用暗渠收集雨水，雨水處理宜采用滲水槽系統，滲水槽內宜裝填礫石或其他濾料；利用住區的綠地、水景等進行自然凈化，使其滿足用水對象的要求；采用多種滲透設施進行滲透凈化；雨水回用系統，應設置雨水初期棄流裝置；公共活動場地、人行道、露天停車場應采用透水鋪裝材料，以利于雨水入滲，可滲透鋪裝面積應不小于30%。

二、城市污水回用的可行用途

1、補充地下水：  似乎有兩個可能性值得評估，即（a）補充地下水，建立地下水防護堤來防止水質惡化，避免鹽堿水的侵入；（b）平整地表面，補充淺含水層。這些措施的潛在性具有局限性，因為可供使用的處理水量有限，而水競爭性用途卻很多。另外一個潛在性是，利用洪水期的地表水流量補充地下水。

2、中水回用：   把小區產生的各種污廢水及雨水進行收集再行處理達到所要求使用的水質標準，再用于小區環境用水和小區雜用水，稱為中水回用。因其水質居于生活飲用水水質和允許排放污水水質標準之間，取名為"中水"。小區污水回用開辟了第二水源，降低了小區新鮮水取用量，經處理后的污水回用于小區，減少了污水的排放量，減輕了受納水體的污染，也減少了治理環境污染的投資。所以污水回用既節約了水資源，也消除了環境污染，具有多重效益。

3、污水回用于冷卻水系統：城市污水處理后，根據不同的水質情況，有的可以直接回用于工業循環冷卻水系統，有的需要進一步處理后再回用

4、景觀及綠化用水：  廢水回收的可能性是，用于（a）城市風景點的灌溉（公園、花園和道路綠化帶）、補充公園的池塘來美化環境。對這些用途的水處理還要求包括二級水處理以及減少病菌等。

5、增加河流流量：  在黃淮海流域，河流系統的生態價值產生了很大的變化或因污染和下游流量的減少損失很多，因此，對使用廢水來調節低流量很感興趣。但是，似乎所有可供使用的水，包括回收的廢水都需要用來滿足城市和農村群眾的需求。

6、污水用于農田灌溉：一方面可以緩解當地的農業水資源緊缺的矛盾，另一方面，由于污水中含有豐富的氮、磷、鉀等營養元素，為作物生長所必需

三、城市污水再生利用的模式與發展狀況

城市污水的再生利用實際上包括再生和利用兩個環節，污水利用的條件是擬進行回用的水必須滿足一定用途的水質要求，因此，回用處理(再生)的環節通常是必不可少的。目前的城市污水利用較多考慮的是城市污水處理廠二級處理后的出水，這種水的利用有二種形式：直接回用和間接利用。直接回用多用于污水處理廠附近的農田灌溉及草場等用水，回用的途徑及方式受地域限制還比較單一，調配運轉不方便，而且這種水雖然經過了人工強化處理和消毒等措施，但由于未經過一定時間的自然凈化，在使用和控制不當時會產生一定的問題。間接利用是從水域的整體考慮，從水體上游取水凈化供城市使用，產生的污水經城市污水處理廠凈化后排入水體的下游，回歸于水體(此過程構成了水的社會循環)，再經過一定河段的自然凈化，可為下游城市或地區利用。經處理污水的間接利用是將自然界中水的社會循環與自然循環有機結合，在水體自凈容量的限度內，對水體的利用基本不會造成損害，這種方式需要從宏觀上進行管理，是水資源可持續利用的重要途徑。

國內外已有許多將凈化后的城市污水應用于工業、農業、市政、漁業等的成功實例。近年來，阿根廷、智利、印度、科威特、墨西哥、秘魯、俄羅斯等國將城市污水一級或二級處理出水應用于農業灌溉，其規模逐年擴大。日本創造了中水道系統，在建筑群內設雙管供水系統，利用再生污水沖刷廁所、作冷卻水、澆花園和草地、沖洗馬路和汽車或作景觀、消防用水，獲得了顯著成效。

城市污水再生利用的中心問題在于根據地區的特點擬定適宜的再利用對策。美國加利福尼亞州根據其農業發達、用水量大的特點，提出的基本模式是“灌溉回用”，農業用水直接取自水源和經處理的城市污水；佛羅里達州根據其城市用水集中的特點，提出的基本模式是“非飲用回用”，大規模地實行“雙管供水系統”，以自來水價格的40%將城市污水處理水供給高爾夫球場、城市綠化、以及建筑物和住宅區的中水道用水；而德克薩斯州根據自己用水的傳統和水文地質特點，采用“間接回用”的模式，大規模進行污水處理水的地下回灌。以色列的城市污水處理水的主要回用出路是“農業灌溉”，但在人口集中的城市區域也進行一定規模的中水道回用。日本大部分地區利用污水處理水進行“清流復活”，這是因為該國基本上不缺水，但水資源的修復和保護是回用的重點。

采用凈化后的城市污水供工農業及市政事業等多目標、多對象的回用在技術上是可行的，經濟上是適宜的，對緩解城市水荒、促進城市的可持續發展有非常重要的意義。近10年來我國對城市污水再生利用組織科技攻關取得豐碩成果，如中小城鎮和住宅小區的污水回用；城市污水凈化后回用于園林綠化、市政景觀、沖刷馬路等；大型賓館及娛樂場所的中水回用系統；城市污水回用于工業冷卻水系統或低壓鍋爐補給水及工藝用水；污水回用規劃、技術政策等軟課題研究等。此外，還興建了若干示范工程。隨著我國城市化進程的推進，我國城市污水資源日益豐富，目前已超過500×108m3/a，如果有1%的污水回用，將對緩解北方一些重要城市的缺水起重要作用。我國是世界上13個貧水國之一，當前，我國600余座城市中有300余座缺水，有些城市水資源嚴重匱乏，全國城市缺水60×108m3/a，因缺水而減少的工業產值＞1 200億元/a，且呈現增長之勢。自2000年5月份以來，由于干旱缺水，已有150個城市先后開始實行定時限量供水，嚴重影響了城市的可持續發展。雖然我國在利用城市污水灌溉農田方面積累了多年的實踐經驗和具備了一定的科學研究基礎，許多城市也實施了一些開源節流的措施，但把城市污水當作一種穩定可靠的水資源予以開發利用仍然進展不大。這中間很大程度上是認識問題，當然也有一些屬于技術上或投資上的問題。

污水作為水資源回用的前提是提供適合于回用的水質，且不造成任何潛在的二次污染。目前隨著水處理技術的發展，能達到一定水質的水處理技術往往不在于其技術上的可能性，而在于經濟上的可行性。因此，常規污水處理工藝的強化、組合及高效、低耗能處理技術的應用，自然能源和廉價資源的開發利用，污水處理和資源回收相結合技術，已成為城市污水資源化技術研究的主流；同時，城市污水再生利用的系統及優化理論、環境風險評價、水質指標及系統管理模式等，也將成為城市污水再生利用研究的重要方面。

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