城市污染循环利用系统设计研究

许梦琪

（陕西学前师范学院经济与管理系，陕西西安 710100）

西安市是我国著名的历史文化名城之一、重要的旅游城市之一。应用科学的方法，摸清西安市中心市区主要污染源及其污染特征，对主要污染因素进行科学分析，初步设想关于城市污染循环利用系统设计研究。为西安市环境的保护和管理提供一定科学依据，推进城市环保事业发展；对实现资源的循环利用、提升资源利用率以及实现城市的生态效益、社会效益和经济效益的共同提升具有重大意义。有助于在全社会营造爱护环境、保护环境的氛围；实现城市的可持续发展，营造良好城市环境。

1 研究区域概况

西安市是资源性缺水地区，全市水资源总量26.66 m3，人均地表水资源量约为3.16 m3，仅为全省、全国人均水资源占有量的1/3和1/6。

水污染问题严重，原本匮乏的水资源更紧张。地下水污染破坏日趋明显，山前污灌、生活污水等通过渗坑渗入地下水，使水质较差区和极差区面积剧增。

西安市大部分污水未经处理就近排入河道，使各河道受到不同程度污染。被污染的地表水失去了供水能力，直接或间接污染潜水和承压水，部分水资源不能利用，对人们的生活造成了极大威胁。

2 2016～2020年西安市水环境质量分析

2.1 西安市中心城区污水厂和自来水厂统计情况

对西安市中心城区污水厂和自来水厂进行粗略统计，调查统计分析了2016～2020年西安市水环境质量情况，以此作为试验的数据模型和实践基础。

西安市中心城区污水厂如表1所示。

表1 西安市中心城区污水厂汇总

2.2 2016～2020年西安市水环境质量分析

以西安市14～15条河流的33个断面、排污渠系的2个断面以及饮用水源地的4个监测点位为评价范围，以除水温、粪大肠菌群、总氮外的二十一项为评价因子，对各河流的水质状况、饮用水源地水质、排污渠水质按照国家标准进行评价。西安市河流水质逐年向好，绝大多水质达到Ⅱ类水质。工业污水是城市污水主要污染源，超标污染物主要以为氨氮、总磷为主。城市内污水处理厂结构单一；循环领域面窄，以单一污水处理方式为主；回用于市政用水某一领域，使用率低。

2.3 西安市中心城区水资源存在问题

（1）西安市水资源总量偏少浪费情况严重且污染物种类多，节约水源刻不容缓，亟须治理和保护。

（2）地表水开发不均影响水资源储备，地下水超量开采引发环境地质问题。

（3）工业生活污水大多未经处理直接排入河流，近几年有所改善，但仍存在处理率低、浪费严重等问题。

（4）城市雨水未得到充分利用，重复利用率低，忽视了部分可用的宝贵水资源。

西安市中心城区自来水厂如表2所示。

表2 西安市中心自来水厂汇总

3 通过污水循环系统缓解中心城区的水资源问题

3.1 系统功能

设计城市污水循环利用系统，通过循环利用城市污水缓解或解决一部分西安市中心城区水资源问题。

（1）形成污水循环利用的最大循环。

通过对废水进行二次处理、重复利用提高水资源利用效率，最大化利用城市工业污水、生活污水、城市雨水，改善以前只能局部循环问题。

（2）优化水资源配置。

一方面解决西安市水资源分布不平衡，利用效率低的问题；另一方面更合理分配西安市的地表水和地下水、一次性水资源和可再生水资源。

（3）多层级利用。

根据工业、农业、商业三个不同层次对水质的使用要求，合理分配循环处理层级和管网的铺设。

（4）采用新兴技术。

结合物理、化学、生物等水源自净、污水处理新思路、新方法和新工艺。

（5）生态防治。

防治范围不仅包括水污染治理，还包括提高环境用水承载能力、城市垃圾的循环利用等多方面。

（6）统一规划。

在城市的给排水专项规划中考虑循环利用系统的管线布置、各功能区联系，提前预留空间。

3.2 循环利用系统的优势

（1）潜力性。

城市污水不同层次回用于工业、农业及商业，对水短缺的地区比较经济合理。西安市中心城区的污水量大但回收率低，大量污水并没有得到充分利用，应用循环利用系统具有极大发展潜力。

（2）迫切性。

西安市年污水排放量约70 万m3/d，以每年6.5%的速度增加，污水资源化是城市水循环的着眼点，需要研究污水处理、循环利用技术水平和污水资源应用的方向。

（3）清洁性。

强调城市污水不同层次的循环利用，重视对三个产业之间用水循环过程的研究，多角度、多领域选择清洁生产模式，改进工艺和流程，形成多产业用水闭环，进一步提高多次重复循环用水的利用效率。

（4）可操作性。

结合西安市实际，依据西安市城市总体规划的要求，根据西安市自来水厂、污水处理厂的实际情况、具体位置、技术水平的多方面问题的具体分析，优化给水排水规划的建议，制定西安市中心城区的污水循环系统。

3.3 循环利用系统的保证措施

城市污染循环利用指各类工业、商业和生活废水，经过处理后重新用于满足非饮用水、非食品级加工工业为目的，达到可持续发展的目标。

（1）完善法律法规，强化管理。

严格执法贯彻执行《中华人民共和国水污染防治法》等法律法规，依据西安市水质标准、水环境保护法律体系，对污水的排放标准进行严格控制，建立流域水资源保护监督管理体系。

（2）提高水资源的利用率和重复利用率。

西安市低效的水资源利用加剧了水资源的供需矛盾和严重浪费局面。采用先进的生产工艺，重复利用，降低生产成本，进而实现经济效益和环境效益的统一。

（3）发展污水回用处理技术。

①物理法。

滤网截留法：格栅、筛网、过滤；

重力分离法：沉淀池、沉砂池、气浮池、隔油池；

离心分离法：旋流分离器、离心机。

②化学法。

中和法；

混凝法；

化学沉淀法：氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、钡盐沉淀法；

氧化还原法。

③物理化学法。

吸附法：物理吸附、化学吸附、生物吸附；

离子交换法：有机离子、无机离子；

膜分离法：电渗析法、反渗透法、超滤法；

萃取法。

④生物法。

好氧生物处理法：活性污泥法、生物膜法；

厌氧生物处理法：厌氧滤池、厌氧流化床、升流式厌氧污泥床、厌氧颗粒污泥膨胀床；

自然生物处理法：稳定塘（好氧塘、厌氧塘、兼性塘、曝气塘）、土地处理（慢速渗析系统、快速渗析系统、地表漫流系统、地下渗滤系统）、湿地处理。

通过物理、化学、生物方法结合，根据西安市水污染类型及程度，合理布置污水循环利用系统，形成农业-工业-商业-生活的污水大循环利用。

4 循环利用系统流程设计

中水回用是水资源可持续循环利用的主要途径，根据中水回用的各级水质不同，可划分为初级、中级、高级三类。

（1）初级回用。

城市污水经一、二级处理后的水，可用于水质要求较低的农灌、绿化和建筑施工用水等，经济技术简单可行，为第一循环。

（2）中级回用。

中级回用指二级处理后的出水，经除磷、脱氮法等再经过合理调节、过滤和消毒，可用于冶炼、发电、化工等行业。西安市的此类工业很多，为第二个小循环。

（3）高级回用。

水质达到国家杂用水水质标准，可用于公用设施和住宅冲洗厕所、体育场馆、高尔夫球场、浇灌花草树木、蔬菜竹产基地、清洁浇洒道路、清洗车辆或基建施工、设备冷却、工业用水及其他可接受其水质标准的用水。

可取代占自来水总用量达30%～40%的市政用水，可稳定成为城市水源的重要部分。西安市并未有效利用此部分水，为第三循环。

结合遥感技术、地理信息系统、大数据运算，将污水处理厂作为中坚力量，加以合理调配，有效结合工业污水、农业污水、商业污水，利用中水的三级回用，使三个小循环建立联系，打破城市污水使用边界，在符合水质要求的前提下，形成更大的城市污水循环系统，在城市整体中充分发挥作用。

5 结语

综上所述，可持续发展战略下的城市污水循环利用系统还需要进一步推进，在宣传度、认知度和践行度等方面加大投入，不断完善，推陈出新，营造全民共建节水氛围，树立循环污水的意识，努力实现可持续发展。