資深專家分析城市污水資源化及再生水利用
一、城市缺水現(xiàn)狀及應(yīng)對對策
我國人均水資源占有量只有2300m3，約為世界人均水量的1/4，在世界排110位，被聯(lián)合國列為13個(gè)貧水國家之一。加之降水量時(shí)空變化大，水資源分布極不均衡，水量時(shí)空上的巨大變化和差異，使水的供需矛盾更加尖銳。另外，我國地表水資源和地下水資源污染非常嚴(yán)重，進(jìn)一步加劇了水資源的緊缺，使其所造成的影響愈顯突出。采煤、發(fā)電是山西省工業(yè)用水大戶，由于水源不足常因水短缺而限產(chǎn)和停產(chǎn)。太原市全市年人均占有水資源量為173m3，僅為全國人均水資源占有量的7.4%，根據(jù)聯(lián)合國規(guī)定的缺水標(biāo)準(zhǔn)，為極度缺水城市。在這種情況下，節(jié)水具有非常重要的意義。
解決城市缺水問題的唯一辦法是：“開源節(jié)流”。“開源”即：合理開發(fā)利用地下水、防治水污染提高水資源的可利用程度、擴(kuò)大可利用水資源的范圍各種類型低質(zhì)水和海水利用，以及水的再利用；跨流域或地區(qū)調(diào)水 、提高供水工程系統(tǒng)的供水能力；“節(jié)流”即：利用新技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、行政、法制和宣傳教育等多種手段，杜絕水的浪費(fèi)，提高水的有效利用率，節(jié)省或減少用水，限制需水量增長甚至削減需水量，使有限的水資源得以合理分配和利用。
二、城市污水資源化的經(jīng)濟(jì)性和可靠性
城市污水資源化是將污水進(jìn)行凈化處理后，進(jìn)行直接或間接的回用，使之成為城市水資源的一個(gè)重要的組成部分。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在城市用水中只有三分之一的水用于直接或間接飲用，其它三分之二理論上都可以由再生水代替。因?yàn)槌鞘形鬯|(zhì)相對穩(wěn)定，它不受氣候等自然條件的影響，又不需要長距離引水，只要處理得當(dāng)，可作為城市可利用的第二水源。隨著在污水廠建設(shè)的基礎(chǔ)上污水回用設(shè)施的逐步完善，必將給社會(huì)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。
1．污水再生利用的經(jīng)濟(jì)性
城市污水資源化是解決城市缺水的可行辦法，是節(jié)約用水的必然之路。同時(shí)，污水再生利用在經(jīng)濟(jì)方面也有其優(yōu)勢之處。
1 比遠(yuǎn)距離引水費(fèi)用低。將城市污水處理到雜用水程度，其基建投資一般相當(dāng)于從30km外引水，若處理到有較高要求的工藝用水，其投資一般相當(dāng)于從40－60km外引水。
2 污水再生利用既節(jié)約了水資源也可以削減污染負(fù)荷對環(huán)境的污染，其經(jīng)濟(jì)效益是雙重的。
2．污水再生利用的可靠性
1 水源穩(wěn)定
城市污水二級處理出水基本不受洪枯水文年變化的影響，只要人們生活水平不發(fā)生急劇的變化，排放的污水量就相當(dāng)穩(wěn)定。
2 水質(zhì)安全
首先，再生水要求水質(zhì)清澈透明，色度不能超過25度，濁度應(yīng)該小于5NTU，在感官性狀指標(biāo)上是能滿足的；其次，再生水在礦化度、含鹽量、氯化物含量等指標(biāo)與自來水相仿；再者，再生水在衛(wèi)生毒理學(xué)指標(biāo)上是安全的。
3 供水系統(tǒng)可靠
再生水供水系統(tǒng)按最高日最高時(shí)設(shè)計(jì)，采用環(huán)狀網(wǎng)和枝狀網(wǎng)相結(jié)合的供水方式，既可以節(jié)省工程投資，又可以保證供水的安全可靠。
三、污水再生利用存在的問題及對策
1．缺乏對污水再生利用的系統(tǒng)規(guī)劃
目前我國尚未建立城市污水再生利用規(guī)劃指標(biāo)體系，在太原市城市建設(shè)總體規(guī)劃中，在水資源的綜合利用方面缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃，尤其是缺乏城市污水再生利用規(guī)劃，這勢必會(huì)造成重復(fù)建設(shè)和決策失誤。因此，太原市城市污水再生利用工程應(yīng)納入城市總體規(guī)劃以及城市水資源合理分配與開發(fā)利用計(jì)劃。
2．城市污水收集與處理回供設(shè)施不到位
城市污水的收集與處理是城市污水再生利用的重要前提條件，目前太原市的城市污水管網(wǎng)建設(shè)滯后于城市發(fā)展，二級生物處理率低。再生水設(shè)施的建設(shè)，特別是直接給用戶輸送再生水的支管建設(shè)不配套。因此，強(qiáng)化城市污水管網(wǎng)與污水處理工程、回供設(shè)施的建設(shè)是推動(dòng)城市污水再生利用的關(guān)鍵。
3．對污水再生利用技術(shù)的認(rèn)識(shí)存在誤區(qū)
多年來，我國污水廠建設(shè)一般都是政府撥款。為了節(jié)省財(cái)政，不少城市出現(xiàn)了用外國貸款建設(shè)污水廠的浪潮，購買國外設(shè)備和儀表，請外國工程師作規(guī)劃設(shè)計(jì)，代價(jià)昂貴，同時(shí)也影響了我國水工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步。
為此，太原市政府有關(guān)主管部門、專家、工程技術(shù)與管理人員應(yīng)相互聯(lián)合，不斷推廣自身的技術(shù)，走有中國特色、太原特色的水工業(yè)發(fā)展之路。
4．相關(guān)法規(guī)和政策不夠完善
城市污水再生利用需要健全的法制保障和全面的統(tǒng)一管理，而太原市污水再生利用的法規(guī)和政策還需要完善。因此，應(yīng)對再生水的利用出臺(tái)強(qiáng)制性的政策，用具體的條例對再生水的使用做明確規(guī)定。對水資源排序，真正實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的水用在高要求的地方，低質(zhì)的水用在低需求上，實(shí)現(xiàn)一個(gè)水資源總的合理分配。
此外，再生水與自來水的比價(jià)關(guān)系不合理，用戶使用再生水就會(huì)缺乏足夠的經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)力。為了推廣再生水，必須合理確定再生水價(jià)格與自來水價(jià)格的比價(jià)關(guān)系，鼓勵(lì)使用再生水。
四、城市污水資源化方向
1．工業(yè)用水
許多國家建有專門供給工業(yè)大戶用水的工業(yè)水道系統(tǒng)，與用自來水相比，生產(chǎn)成本大為降低。再生水除作為冷卻水外，還可以作為產(chǎn)品處理用水、原料用水及鍋爐用水。
2．農(nóng)業(yè)灌溉用水
與其他用水相比，農(nóng)業(yè)用水對水質(zhì)要求不高，用作農(nóng)田灌溉有著廣闊的前途。但是必須要注意，污水作為灌溉水，一定要經(jīng)過嚴(yán)格處理，以達(dá)到其相應(yīng)的水質(zhì)指標(biāo)要求，否則會(huì)導(dǎo)致二次污染。
3．市政用水
市政用水主要包括環(huán)衛(wèi)用水、消防、建筑施工用水、洗車用水、綠化用水、水體補(bǔ)充用水及空調(diào)冷卻設(shè)備補(bǔ)充用水。
五、城市污水資源化的技術(shù)路線
1．城市污水處理回用的基本方法及其功能分類如下：
（1）物理方法，主要有：篩濾截留、重力分離、離心分離、高梯度磁分離等。
（2）化學(xué)方法，主要有：化學(xué)沉淀、中和、氧化與還原、電解、離子交換、萃取、汽提與吹脫、吸附處理等。
（3）物理化學(xué)方法，主要有：電滲析、擴(kuò)散滲析、反滲透、超濾等。
（4）生物法，主要有：活性污泥法好氧處理 、生物膜法好氧處理 、生物穩(wěn)定塘好氧、厭氧、兼性 、土地處理好氧處理 等。
2．城市污水處理回用的工藝流程
目前采用較多的以回用為目的的城市污水處理工藝包括二級處理和深度處理 主要由前處理技術(shù)、中心處理技術(shù)和后處理技術(shù)組成。中心技術(shù)以去除有機(jī)物為目的，有膜分離和生物處理兩種。
優(yōu)質(zhì)雜排水或雜排水作為中水原水時(shí)，因水中有機(jī)物濃度較低，處理目的主要是去除原水中的懸浮物和少量有機(jī)物，可采用以物化處理為主的工藝流程，或采用生物處理和物化處理相結(jié)合的工藝流程。
當(dāng)含有糞便污水時(shí)，因中水原水中有機(jī)物或懸浮物濃度高，處理目的是同時(shí)去除水中的有機(jī)物和懸浮物，宜采用二段生物處理與物化處理相結(jié)合的工藝。
當(dāng)利用城市污水處理廠二級處理出水作為再生水水源時(shí)，宜選用物化處理或與生化處理結(jié)合的深度處理工藝流程。
再生水處理工藝流程的確定，通常要參考已應(yīng)用成功的處理工藝流程。有關(guān)文獻(xiàn)和手冊上推薦了八種常見的城市污水回用目的的處理方案。
再生水處理基本工藝流程即：污水經(jīng)過格柵，其中可能堵塞水泵機(jī)組及管道閥門的較粗大懸浮物被去除，并保證后續(xù)處理設(shè)施能正常運(yùn)行；初沉池主要降低污水中的懸浮固體濃度；生物處理利用水中的微生物氧化降解水中溶解性及膠體有機(jī)物，可分為好氧、厭氧生物處理；濾池過濾 利用石英砂的攔截作用、沉淀作用、慣性作用及吸附等作用，以降低水中懸浮物的含量，同時(shí)部分細(xì)菌、病毒也隨著懸浮物一同得以去除；殺菌消毒 是用物理的、化學(xué)的和生物的方法殺滅病原微生物，其目的是預(yù)防和控制傳染病的發(fā)生、傳播和蔓延；清水池起調(diào)節(jié)水量的作用，解決處理、回用水量不均衡的矛盾。如果水中的有機(jī)物含量不是很多，則可以省去生物法處理單元，采用膜分離微濾、超濾、反滲透等膜 技術(shù)去除水中的污染物。對于膜處理后殘留的少量溶解性有機(jī)物和其他污染物，利用活性炭吸附作用去除。
如果水中的有機(jī)物含量不是很多，且主要由膠體組成時(shí)。還可以利用混凝沉淀來去除這類有機(jī)物初沉不投藥，初步去除水中大的顆粒污染物 ，沉淀出水再經(jīng)過膜進(jìn)一步凈化。
在經(jīng)濟(jì)條件許可的情況下，生物處理之后用膜分離技術(shù)替代沉淀、過濾膜裝置的投資、運(yùn)行費(fèi)用比沉淀、過濾都大 ，膜分離出水水質(zhì)遠(yuǎn)好于沉淀、過濾之后的水質(zhì)。
六、結(jié)語
城市污水資源化是解決城市缺水的可行辦法，污水回用水源穩(wěn)定，基本不受水文年變化的影響，再生水水質(zhì)安全，是節(jié)約用水的必然之路。污水回用比城市遠(yuǎn)距離天然水源地引水費(fèi)用低，在節(jié)約水資源的同時(shí)也減輕了對環(huán)境的污染，其效益是雙重的，有關(guān)部分應(yīng)加快此項(xiàng)工作的規(guī)劃與實(shí)施。
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