城市污水回用

2010-04-14赵永娟

水科学与工程技术 2010年1期

关键词：城市污水用水污水

赵永娟

（河北省内丘县水务局，河北内丘054200）

城市污水回用

赵永娟

（河北省内丘县水务局，河北内丘054200）

城市污水；分析现状；技术回用

1 水资源特点及开发利用现状

1.1 水资源特点

根据20世纪80年代水资源评价工作的结果，全国多年平均年水资源总量为28124亿m3。北方6个流域多年平均年水资源总量为5358亿m3，占全国水资源总量的19%，南方4个流域多年平均年水资源总量为22766亿m3，占全国水资源总量的81%。我国水资源总量居世界第4位，相当于亚洲的20.6%，欧洲的90.9%，所以我国水资源总量较多，但我国人口众多，耕地面积大，按1997年人口统计，我国人均水资源量为2220 m3，人均、单位面积水量都低于世界平均水平。人均水量为世界人均水量的1/4，美国的1/5，加拿大的1/50，单位面积水量约为世界单位面积水量的2/3。因此，我国水资源的特点之一是总量多、人均少。

我国水资源的第二个特点是地区分布不均，由东南向西北递减，与人口、耕地的分布不协调。从全国来说，北方人多、地多、水少，南方人多、地少、水多，形成了北方缺水、南方水量富余的局面。北方人口占全国的43.2%，耕地面积为全国耕地面积的58.3%，水资源量却只占全国水资源量的14.4%；南方人口为全国总人口的54.4%，耕地面积仅为全国的35.9%，水资源量却占全国水资源总量的81%。

另外，由于我国处于中低纬度、海陆位置及季风性气候的降水特点，我国水资源还具有年际和年内季节变化大，水旱灾害频繁等特点。

1.2 水资源开发利用现状

目前，我国共修建加固堤防27万km，建成水库8.5万座，形成了5800亿m3的年供水能力，发展有效灌溉面积5467万hm2，累计治理水土流失面积86万km2，发展水电装机8455万kW。以大江大河堤防为重点的防洪工程建设、大型灌区节水改造等取得了历史性突破，并通过南水北调、三峡工程等建设，使水资源得到更合理的配置。

同时，我国的水资源开发利用中也存在着一定问题。北方地区水资源不足，不能满足需水的增长，目前主要靠开采甚至超采地下水来满足不断增长的用水需求，导致不少地区地下水位大幅下降，河流干涸，生态环境恶化。南方虽然目前供水水源主要是地表水，但地表水的污染也逐渐严重。而且，随着城市化进程的加快，城市用水也迅速增长，供需矛盾日益突出。城市缺水问题越发严重，导致农业用水和生态环境用水被挤占，农业缺水现象和生态环境恶化的形势日益严峻。同时，用水浪费也是一个很严重的问题。

2 城市污水回用及可行性分析

2.1 城市污水的概念

城市污水[1]是指排入城市排水系统的生活污水、工业废水、被污染的雨水及其他污染水的统称。污水处理的最终结果是返回自然环境;或是经过人工处理再生成另一种资源,回到生产过程;或采用隔离措施。自然环境虽然具有容纳污染物质的能力，但是有一定的界限，超过这种界限,就会对自然环境造成污染；而采用隔离措施也会对自然环境造成一定程度的污染，并且浪费土地等资源，所以对待城市污水应该是经过人工处理成为另一种资源后回到生产过程。

城市污水的再生回用[2]是开源节流、减轻水体污染程度、改善生态环境、解决城市缺水问题的有效途径之一。

2.2 城市污水回用可行性分析

城市污水具有水量稳定集中，不受季节影响的特点。对城市污水进行再生回用不仅可以降低水环境的污染程度，而且可以缓解我国水资源日益短缺的危机。城市污水回收处理后，可用于建筑施工用水、道路清扫、冲洗厕所、车辆冲洗、消防及景观用水等，这些用水对水质的要求不高，城市污水经过处理后基本可以满足要求。研究表明,长期使用城市污水再生水不会对用水器具产生不利影响 ,对消防系统也不会产生危害;而且根据国内所做的中水管道挂片结垢及腐蚀实验可知,中水输水管道无需特殊防腐处理,其结垢程度不会影响输水能力[3]。由此可见,城市污水再生水可满足多种行业的需要,并且这些行业需水量巨大,所以城市污水回用有巨大的开发潜力。

现代城市污水回用已经有近百年的历史，技术上已经很成熟。与国外发达国家相比，我国的城市污水回用起步晚，但是已经取得了很大进步。“六五”计划是起步阶段,“七五”、“八五”、“九五”这15 a时间是技术储备、示范工程引导阶段,以“十五”进入全面启动阶段[4-5]。 “六五”、“七五”、“八五”、“九五”国家攻关课题及一些攻关项目,积累了城市污水再生回用的许多实践经验，并且产生了较完善的科学理论研究成果,同时还取得了成套技术成果,所有这些都将为我国城市污水再生回用提供理论依据和工程实际经验。由此可见,我国城市建设污水再生回用工程在技术上是完全可行的。

城市污水回用[2]是改善城市生态环境的客观需要，实现城市污水再生回用可以在一定程度上缓解环境污染的压力。城市污水的再生回用，将城市污水资源化，使得城市污水得以多次重复，减少了排入环境的污水量，降低了水环境的污染负荷，可以在一定程度上改善自然水环境。另一方面，城市污水的再生回用可以有效地控制地表水、地下水资源少受甚至免受污染，提高环境质量，对保障人民健康有重大意义。另外，相对于远距离调水和海水淡化来说，城市污水再生回用具有明显的经济优势和环境优势。

11月12日是该团九连回族退休职工麻花朵的81岁生日。当天，九连党支部书记张建云带着家人、带着早早准备好的生日蛋糕来到麻花朵老人家。当老人从张建云手中接过生日蛋糕时，老人非常高兴和感动。她说自己好多年都没过过生日了，都忘记自己的生日是哪一天了，没想到，与自己结亲的汉族儿子张建云却没忘记。她说这是过得最有意义的一个生日。

综上所述，我国城市污水再生回用水源稳定，有巨大的开发潜力，而且我国已经有了比较成熟的理论体系和工程实际经验，从经济效益和环境效益方面考虑也具有一定的可行性。城市污水再生回用可以使城市污水成为工业农业生产、人民生活及生态环境等领域的另一大水源，是实现水资源可持续利用的一种有效途径，因此，我们应该积极、合理地发展城市污水再生回用事业。

3 污水回用处理的技术方法[6]

城市污水回用处理技术是以城市污水处理技术为基础，结合给水处理技术、工业用水深度处理技术等发展的。以综合利用为目的，根据不同的用途采用不同的处理技术组合，使城市污水达到相应的回用水水质要求，将各种技术可行、经济合理的处理技术综合集成，达到污水资源化的目的。

3.1 预处理技术

城市污水处理技术以生物处理工艺为主体，以达到排放标准为目的，经过长期发展，目前已经相当成熟。污水二级处理出水水质的主要指标基本上能达到回用于农业的水质要求。除了浊度、固体物质和有机物等指标外，其他各项指标已经基本上接近回用于工业用水的水质控制指标。

对要求出水回用的污水处理厂，可以在技术上通过工艺改进和工艺参数优化，使二级处理后的城市污水达到或接近回用水的水质要求，在较大程度上减轻后续深度处理的负担。由《污水再生利用工程设计规范》可知：出水供给回用水厂的二级处理的设计应安全、稳妥，并应考虑低温和冲击负荷的影响。当回用水水质对氮、磷有要求时，宜采用二级强化处理。

3.2 深度处理技术

以多种回用途径提供高质量的回用水，需要对经过二级处理后的城市污水进行深度处理，去除污水处理厂出水中剩余的污染成分，达到回用水的水质要求。这些污染物质主要是氮、磷、胶体物质、细菌、病毒、微量有机物、重金属及影响回用的溶解性矿物质等。去除这些污染物的技术有的是从给水处理技术移植过来的，有的是单独针对某项污染物的。由于使用对象、水质要求与给水处理有所不同，所以不能简单套用给水处理的工艺方法和参数，应该根据回用水处理的要求采取相应的深度处理技术。

城市污水回用的深度处理单元技术有混凝沉淀、化学除磷、过滤、消毒等，对回用水质的要求更高时，可以采用活性炭吸附、脱氨、离子交换、微滤、超滤、纳滤、反渗透、臭氧氧化等深度处理技术。

3.3 处理技术组合与集成

回用水的用途不同，采用的水质控制指标和处理方法也不同。即便是回用水用途相同，也会因为源水水质的不同采取不同的处理工艺和参数。因此，城市污水回用处理工艺应根据处理规模、回用水水源的水质、回用水的用途，并结合当地的实际情况，经过全面的技术、经济比较，将各个单元处理技术进行合理的组合，使其成为技术可行、经济合理的污水回用处理工艺。衡量城市污水回用处理技术组合的主要技术经济指标有处理单位回用水量的投资、电耗和成本、占地面积、运行可靠性、管理维护的难易程度、总体经济和社会效益等。

3.4 污水回用的安全措施

用水安全是城市污水回用的基础，必须采取严格的安全措施和监测手段，保障回用安全。主要的安全措施有：污水回用系统的设计和运行应保证供水水质稳定、水量可靠，并应备有新鲜水供应系统；回用水厂与用户之间保持畅通的信息联系；回用水管道严禁与饮用水管道连接，并有防渗防漏措施；不间断运行的回用水水厂，供电按一级负荷设计；回用水厂的主要设施应设有故障报警装置；在回用水水源收集系统中的工业废水接入口，应设置水质监测点和控制闸门；回用水厂和用户应设置水质和用水设备监测设施，控制用水质量等。

4 城市污水回用现状

为缓解城市所面临的水危机，青岛市于1982年就将中水回用作为市政及其他杂用水。北京市1984年开始进行中水回用工程示范，并在1987年出台的《北京市中水设施建设管理试行办法》中明确规定:凡建筑面积超过2×104m2的旅馆、饭店和公寓以及建筑面积在3×104m2以上的机关、科研单位和新建生活小区都要建立中水设施[8]。1990年我国将“污水净化与资源化技术研究”列入“八五”国家科技攻关计划，组织了城市污水资源化和土地处理与稳定塘系统的科技攻关并建立了示范工程，研制成套技术设施并推广应用，其中大连春柳污水处理厂将二级处理污水进行深度处理后回用煤气厂代替新水，是我国最早进行的污水回用示范工程。此外，天津、深圳、上海和西安等城市的污水回用建设也初见成效[7]。

我国的污水回用事业虽然已经取得了一定的发展，但是与发达国家相比，还是有较大的差距。随着城市化进程的加快，我国的城市污水排放量已开始成倍增长，目前已经达到414×104m3，相比之下，我国的污水处理率却增长缓慢，二级处理率目前还不足15%，污水回用率则更低。据专家预测，到2010年，我国能实现污水处理回用率60%以上；到2020年，全国城市污水回用率预测可提高到55%以上[7]。由此可知，我国的污水回用事业有巨大的发展潜力。

5 城市污水回用存在的问题

城市污水主要由生活污水和工业废水等组成，总量为全国污水总量的30%～40%，能否合理有效地回收和处理城市污水,是关系到国计民生、生态环境的一个大问题。统计资料显示，截止2006年，我国650多个城市共建有城市污水处理工厂810余座，日污水处理能力达到了6310万m3[9]。这是我国城市污水回用处理事业取得的一大进步，但是这样的处理规模仅占到全国城市污水总量的57.1%，与发达国家80%的平均水平相比，还存在很大差距。这说明我国的城市污水回用还存在着一定问题。

首先，很长一段时间里，人们对于污水的认识都是污水只能是作为废水，直接排入河流内的。随着城市化进程的加快，城市规模的不断扩大，城市水危机的问题也日益严重。为了解决城市水危机这一问题，人们逐渐将目光转移到城市污水上，从而转变了人们固有的污水就是废水的观念，将城市污水进行收集处理及回用，变废为宝，发挥其应有的作用。

其次，目前我国的污水处理采用的是一级处理或者一级加强处理，没有考虑污水中氮、磷等元素的影响，处理之后的污水没有进行消毒工艺，不符合城市污水处理回用的要求。

再次是水价问题。目前回用水水价低是影响城市污水回用事业可持续发展的一个因素。北京市再生水利用是在政府补贴下进行的,到2014年北京再生水使用规模要达到8亿m3，在没有提高水价情况下，北京市的财政补贴规模要达到5.6亿元，这在中小城市是无法负担的[10]。

除此之外，还应该合理布局污水处理厂，提高利用社会资金进行污水处理的能力等等,以进一步发展我国的城市污水回用事业。