中水回用技术发展现状及存在问题探讨

2018-01-31李勇刘静王文鹏

绿色科技 2018年2期

关键词：中水回用模式技术

李勇刘静王文鹏

摘要：指出了中水回用是解决水资澡短缺的重要手段，是污水资源化的有效方法。总结了国内外中水回用发展的现状，分析了中水回用处理技术和模式。在前人研究成果的基础上，探讨了当前中水回用存在的问题，以提高水资源重复利用率，实现水资源的持续利用。

关键词：中水回用;技术;模式

中图分类号：X703.1

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）2-0049-02

1 引言

随着社会经济的发展，水资源短缺的问题日益严重，因此，采取合适的技术来实现水资源的重复利用是实现可持续发展的必经之路。中水回用便是其中一种高效便捷的措施。它不仅可以减少污水排放量，降低污水对天然水体的污染程度，而且可以提高水资源重复利用率，具有明显的经济效益、环境效益和社会效益。笔者通过查阅中水回用的相关文献资料，分析了中水回用现状，总结了现有的技术及模式，探讨了当前存在的问题，旨在为中水回用的研究提供参考，促进中水回用技术的进一步应用与发展。

2 中水回用現状

在发达国家，中水回用已作为一项较为成熟的技术得到了广泛应用。美国作为世界上中水回用技术应用最早的国家之一，已有8个地区开设了专门的中水回用工厂，大大提高了水资源的利用率[1]。日本也是中水回用实施较早的国家之一，由于其国土面积狭小、四面环海、淡水资源短缺，故20世纪60年代就开始实行中水回用技术，到70年代已小有规模。日本政府大力支持中水回用工作，制定了一系列奖励措施来推进中水回用的发展[2]。此外，在以色列、新加坡、俄罗斯、印度、澳洲及西欧、西亚、南非的一些国家，中水回用技术也得到了大力的推广，以缓解水资源短缺的问题。

自20世纪80年代开始，中水回用技术在中国得以逐步发展。1985年北京环境保护科学研究所建成了中国首项中水回用工程[3]，随后，青岛、天津、西安等其他水资源紧缺的地区也相继进行了中水回用在工业和民用方面的实验研究，建成了一系列的中水回用设施。但相对而言，中水回用在国内尚未形成有效的管理和推广应用机制。为推动再生水的利用，国家“十三五”规划目标为：由“污水处理”向“再生利用”转变，到2020年，实现再生水利用率进一步提高，京津冀地区不低于30%，缺水城市不低于20%，其他城市和县城力争达到15%。总体而言，中水回用技术在国内起步较晚，污水再生和回用水平整体不高，但由于污水产生量大，国家相关部门重视程度较高，故有着巨大的发展空间。

3 典型中水回用技术分析

3.1 活性炭吸附技术

活性炭以其极大的比表面积而对微量污染物有良好的吸附作用。污水在重力作用下通过一定厚度的活性炭介质，去除水中臭味、重金属、溶解性有机物、放射性元素及消毒副产物等。但该技术对进水水质要求较高，且活性炭在吸附一段时间后达到饱和，需进行清洗后才可重复利用。因此，该技术一般只作为微污染污水的预处理工艺或污水二级处理后的深度处理工艺使用[4]。

3.2 物理化学技术

物理化学技术是当前最热门的中水回用技术之一。与传统工艺相比，该技术具有流程较短，设备简单，可间歇运行，无需污泥处理，管理维护方便，出水水质较高等优势;但也有对进水水质要求较高，运行成本偏高等缺点。

3.3 生物处理技术

在实际中水回用过程中，常规生物处理技术的应用并不多，因为其出水水质不易达到回用标准，所以现在多采用生物处理法与其他技术联用的方式，主要包括好氧生物法、厌氧生物法及氧化沟、氧化塘等工艺。改良后的生物处理技术适用于有机物相对含量较高的杂排水和集约化程度较高的中水回用工程，具有耐受击负荷、出水水质高、运行成本小、运行较为稳定、剩余污泥量少、操作维护简单等优点。但因微生物生长对pH值、温度等的要求较高，应用该工艺时需注意将进水控制在微生物群落能够接受的环境条件下。

3.4 膜分离技术

常见的膜分离技术有纳滤、超滤、微滤、反渗透和电渗析等[5]。该技术具有设备简单、能耗较低、无需添加任何药剂、SS去除效率高、无二次污染等优势，被视为21世纪最具应用前景的水处理技术之一。且相较于传统分离工艺，该技术能够在常温下操作且无相变，出水水质高且稳定。但其缺点在于膜的生产技术要求较高，膜易被污染，不易清理，故工艺建设使用成本较高。因此，为推进膜分离技术的广泛应用，在未来的研究中应致力于解决膜生产及膜污染问题。

3.5 膜生物反应器

膜生物反应器（MBR）是将膜处理单元与生物处理单元相结合的新型膜处理工艺，它不仅可以利用膜自身的选择透过性将大分子物质过滤，而且可以利用依附在膜上的菌群使水中的小分子物质得以分解。MBR处理工艺兼具膜分离技术和生物处理技术的优点，集膜分离、生物反应、好氧过程、曝气于一体，具有体积紧凑、结构合理、节省占地面积、运行管理简便、出水水质较高、受水力负荷变动影响小、可实现自动化控制等优势。因此，该工艺在景区、公园、小区及工业园区的中水回用项目中得到了广泛地应用。

3.6 人工湿地处理法

相较于传统方法，人工湿地处理法具有工作效率高、运行管理方便、技术要求低、投资成本小、可行性高等优点。且因人工湿地本身存在一定的景观价值和社会价值[6]，故采用人工湿地处理法进行中水回用不仅可以有效地提高水资源的利用效率，改善水环境，而且极其符合国家生态文明建设的要求和现代社会的发展需求。

但根据近年来国家开展中水回用的具体工作情况来看，人工湿地处理法也具有一定的局限性，如湿地占地面积较大、池底渗漏可能造成地下水污染、出水水质受多种因素影响等。另外，受气候条件和地域条件限制，植被生长存在一定的问题，不能保证中水回用能够长期稳定进行。

4 典型区域中水回用模式

中水回用模式的正确选择不仅有利于提高污水回用率，而且具有明显的经济效益。下面以部分区域中水回用工程为例介绍几种中水回用模式。

4.1 集中居住区一以高校为例

高校人口集中，污水排放量大且水质较高，是首选的中水原水;且高校建筑布局分区明显，排水自然形成水质分流，可实现分类回收处理。因此研究高校小区的中水回用模式对节约水资源、提高污水重复利用率具有重大意义。

高校小区污水水源单一、水质较高，可回用于需非饮用水的各个区域。且因学校结构规划较为合理，污水管网相对完善，一般无需另建新的管道进行中水输送，节省了建设成本和收集管网费用。高校小区中水回用一般采用的方法除膜生物反应器处理系统外，还有周期循环式活性污泥法、人工湿地处理工艺等。具体处理时需结合具体情况，因地制宜，综合考虑。

4.2 农村地区

一些近郊的农村地区种植业、畜牧业发达，需水量大，可采用“灌溉回用”模式，将生活污水等经深度处理后输送到农田进行滴灌和喷灌。由于土壤和植物具有净化和过滤功能，再生水灌溉不仅可以有效减少重金属和生化需氧量等污染物的排放，防止水体二次污染;而且可以提高土壤肥力，促进植株生长，一举多得。

但是，污水中的重金属可能会破坏土壤和微生物的活性，且在进入食物链后，会形成对人体健康有害的累积毒药。此外，氮磷等营养元素及致病细菌等也是需被监控的关键因子。因此，再生水灌溉应选取合适的水源，制定合理的监测调控手段，防止其对农田及附近水体的二次污染，避免污染物积累对人体造成毒害。

5 存在问题

5.1 公民意识薄弱

由于知识宣传和政策推广力度不够，公众对中水供应的质量和可靠性存在质疑，缺乏自觉使用中水的积极性。

5.2 投入资金不足

中国中水回用资金多为国家、政府补贴，很少有私营企业投资。

5.3 城市建設结构不合理

中国城市的建设很少考虑到中水分配问题。公用事业走廊留下的空间不足以容纳再生水分配管网，且改装费用昂贵，不利于中水回用工程的实施。

5.4 政策法规缺乏一致性

政府未对再生水的水质标准和价格、处理和生产能力、输水和配送方式作出统一规定，也未对用于监测和管理中水应用的现场操作手册等提出详尽要求。