中水工程结课论文

再生水回用于农业灌溉〈摘要>:随着水资源的日渐短缺和水环境污染的日趋严重，被称为“第二水源”的中水日显重要。现在，上游的污水处理、中游的中水再处理和下游的回用客户脱节，致使我国大量的城市中水都白白排放了。近年来，随着排放标准的提高，大量的城镇污水处理厂正在进行升级改造，广泛采用的工艺主要关注生化指标。但是，如果考虑回用水用户的具体要求，主要是离子成份的要求，可以看出，针对不同的再生水水源、回用水的水质要求，必须因地制宜地选择处理工艺，确定技术参数。如果参数不合理，必然会引起运行困难、维护频繁，出水水质、水量难以稳定地达到设计期望。再生水水源主要包括：城镇污水处理厂的排水、工业企业废水处理站的排水、工业企业生产环节的排水等。本文着重介绍再生水回用于农业方面的灌溉利用。〈关键词>：再生水回用、农业灌溉、水质处理〈英文摘要〉：Asthewaterresourceshortageandwaterenvironmentpollutionisseriouswitheachpassingday,knownas"thesecondsourceofwaterisbecomingmoreandmoreimportant.".Now,upstreamofthewastewatertreatment,watertreatmentandinthedownstreamofthereuseclientdisconnection,causeourcountrylargecitywaterwillbedischarged.Inrecentyears,alongwiththeemissionstandards,alargenumberofurbansewagetreatmentplantisbeingupgraded,widelyusedprocessmainlyfocusonbiochemicalindicators.However,ifweconsiderthewatertotheuser'sspecificrequirements,aremainlyioniccompositionrequirements,canbeseen,accordingtothedifferentregeneratedwatersource,waterqualityrequirements,mustsuitone'smeasurestolocalconditionstochoosethetreatmentprocess,determinetechnicalparameters.Ifaparameterisreasonable,definitelywillcausetheoperatingdifficulties,frequentmaintenance,waterquality,wateraredifficulttoachievetheexpecteddesign.Recycledwatersourcesinclude:urbansewagetreatmentplantdrainage,industrialwastewatertreatmentstationdrainage,industrialenterprisesinproductionanddrainage.<Keywords>:Recycledwater、sewage一、中水概述1、中水处理方式“中水”一词是相对于上水〔给水〕、下水〔排水〕而言的。中水回用技术系指将小区居民生活废〔污〕水(沐浴、盥洗、洗衣、厨房、厕所集中处理后，达到一定的标准回用于小区的绿化浇灌、车辆冲洗、道路冲洗、家庭坐便器冲洗等，从而达到节约用水的目的。中水因用途不同有三种处理方式：一种是将其处理到饮用水的标准而直接回用到日常生活中，即实现水资源直接循环利用，这种处理方式适用于水资源极度缺乏的地区，但投资高，工艺复杂；另一种是将其处理到非饮用水的标准，主要用于不与人体直接接触的用水，如便器的冲洗，地面、汽车清洗，绿化浇洒，消防，工业普通用水等，这是通常的中水处理方式。工业上可以利用中水回用技术将达到外排标准的工业污水进行再处理，一般会加上混床等设备使其达到软化水水平，可以进行工业循环再利用，达到节约资本，保护环境的目的。2、中水回用水质要求中水水质必须要满足以下条件：满足卫生要求。其指标主要有大肠菌群数、细菌总数、余氯量、悬浮韧、COD、BOD5、磷化物等。满足人们感观要求，即无不快的感觉。其衡量指标主要有浊度、色度、臭味等。满足设备构造方面的要求，即水质不易引起设备、管道的严重腐蚀和结垢。其衡量指标有pH值、硬度、蒸发残渣、溶解性物质等。近年来，我国对中水研究越来越深入，为保证中水作为生活杂用水的安全可靠和合理利用，于一九八九年正式颁布了《生活杂用水水质标准》(CJ25-1—89)。再生水回用要多工艺多途径相结合、因用而定。有关再生水回用的多个标准中，推荐的水质指标数值不尽相同，在工程实践中，难于执行。特别是关于城镇污水处理厂的氨氮、总氮、CODCr浓度，对后续的超滤、反渗透膜的污堵程度。本文建议开展大量的调研、科研工作，以便掌握规律，有条件时宜通过试验，科学地决定生化指标的处理标准，以及膜系统的通量、反洗、化学加强反洗、化学清清洗频率。再生水的用途主要包括：城市杂用水（又细分为城市绿化、冲洗厕所、道路清扫、车辆冲洗、建筑施工、消防等、景观环境用水（针对河道、湖泊、水景类水体，区分人体不直接接触的观赏性景观环境用水和非全身接触的娱乐性景观环境用水）、地下水回灌用水、工业用水（冷却用水、洗涤用水、锅炉补给水、工艺与产品用水等）、农田灌溉用水、绿地灌溉用水等。本文着重介绍中水用于农业灌溉。二、农田灌溉用再生水1、农业灌溉中水处理常用方法多级塘系统-灌溉由厌氧塘、兼性塘和熟化塘（或称最后净化塘）组成的多级串联塘系统，能高效地去除有机污染物，如COD和BOD；它还能比活性污泥法等多种常规生物处理工艺更加有效地降解、去除一些难降解的有机化合物。4种不同生产规模的污水处理工艺（完全混合活性污泥法，深井曝气活性污泥法和UNOX纯氧曝气活性污泥法和厌氧塘-兼性塘-好氧塘组成的串联塘系统）实际运行效果的对比研究确定，串联塘系统是能够有效地去除多种难降解有机化合物的唯一生物处理技术，其进水和出水样品的检测结果对比证明，芳烃类、胺类、醚类、酯类、酮类和酚类化合物都被去除了90%以上，而且在塘底沉积的污泥中没有检测到这些化合物的明显积累。用这样的再生水灌溉农田作物，不会使收获的作物富集超标的有毒有害的有机化合物。城市河道、湖泊和水库的生态和景观用再生水，其水质应根据被补给水体的水质来决定：以奥林匹克湖为例，它必须保持湖水清澈透明、控制藻类过量增长，且景色优美靓丽。为奥运会增光添彩。作为其补给水的再生水必须是高质量，如果按照“再生水回用于景观水体的水质标准”（CJ/T95-2000）来对二级出水作深度净化再生，其出水水质显然不能满足要求，因为其主要水质GB18918-2002的1A标准值还低，如TP为1mg/L；而现在奥林匹克湖水的TP浓度0.01-0.03mg/L；如果将1A标准的再生水补给奥林匹克湖，必将使该湖逐渐由清变浑变绿，最后会导致蓝藻爆发，满湖“绿油”，恶臭难闻。因此，负责补给该湖的清河再生水厂采用MBR并后加臭氧氧化-活性炭过滤，以及北小河再生水厂采用UF+RO工艺和设备生产高质量的再生水为该湖提供补给水和奥林匹克村其它建筑和设施提供非饮用的杂用水，是绝对必要的。膜生物反应器（MBR）和超滤、纳滤、反渗透技术和设备，不应是唯一的再生水生产技术和设备，它们仅适于生产高质量的再生水，在美国主要用作回注地下水层或饮用水库，即用作地下水源又用于提高地下水位防止海水入侵。作为水体景观补给水的再生水其水质，北京规定其主要指标应达到地表水环境质量标准(GB3838-2002)的4类标准，是适宜的。达到这个标准既可以使用MBR，也可以使用其它技术，但是UF+RO是杀鸡用牛刀，大才小用了。对于已建成和运行的先进二级污水处理厂出水稳定的达到1B排放标准：二沉池进水槽…|铁盐、铝盐或硅藻精土混凝剂…二沉池中混凝-絮凝沉淀…双层滤料滤池…UV消毒一水体作景观用水；如果要使再生水丁？含量更低，如TP0.1-0.2mg/L，则可采用如下再生流程:二沉池进水槽一|投加铁盐、铝盐或硅藻精土混凝剂…二沉池中混凝-絮凝沉淀一二次投加混凝剂一微絮凝接触滤池一UV消毒一水体作景观用水;对于厂区内有多余空闲土地的或其周围有空地可用的污水处理厂(尤其在中小城市)，可以在二沉池后建造多级净化塘系统。德国鲁尔河协会的近百座污水处理厂中，有40%采用最后多级净化塘来对二沉池出水做进一步净化，其出水水质达到德国地表水水质3级标准；这些净化塘的设计科学合先进，其进水和出水均匀布水系统，以及各座单元塘之间的过水通道种植芦苇、蒲草等挺水植物，保证塘中水流呈推流式水力流态。并形成塘一湿地复合体，能高效地对二级出水进行深度净化。2、中水回用于农田灌溉在污水再生和回用中，农田灌溉占的比例最大。例如美国污水回用于农业占其回用水总量的51%，我国北京再生水的最大用途也是农田灌溉，再生水农田灌溉面积58万亩，再生水年用量2.8亿m3，占再生水年总用量6.2亿m3的45.2%。用处理污水灌溉农田作物，其产量比清水灌溉高。这是因为污水不仅含有水分，还含有作物需要的营养物，如氮、磷、钾等。印度污水灌溉农作物的增产效果列于下表。我国的大面积污水灌溉的增产统计是，每使用1m3生活污水灌溉农田，小麦和水稻均平均增产0.5kg。表：印度不同水灌溉的作物产量(t/hm2a)灌溉水类别小麦蒙加豆水稻马铃薯棉花原污水3.340.902.9723.112.56沉淀污水3.450.872.9420.782.30稳定塘出水3.450.782.9822.312.41淡水+氮、磷、钾2.700.722.0317.161.70为了保证农田灌溉的水质安全，1989年世界卫生组织(WHO)颁布了处理污水用于作物灌溉的微生物指标指南，其目的是保护那些在污水灌溉农田上作业的和使用污水灌溉作物的人们的健康。该指南中控制的两类微生物引起的疾病是：肠道线虫引起的寄生虫病，如人体内的蛔虫和人体内的钩虫和Ancylostomaduodenale)；由病原粪便细菌如沙门氏菌属(Salmonellae)、志贺氏菌属(Shigellae)、弯曲杆菌属(Campylobacter)和霍乱弧菌属(Choleravibrios)引起的疾病。WHO污水灌溉指南规定，对于不直接被人食用的作物灌溉，其灌溉用污水含的肠道线虫卵W1个/L；不过近来利兹大学的研究表明，10个/L肠道线虫卵含量也不会出现问题。对于人类直接食用包括生食作物的污水灌溉，WHO指南中对其灌溉用污水水质的要求是，肠道线虫卵含量W1个/L；粪便大肠菌数^1000cfu/100mL。为了保护处理污水灌溉作物的质量，灌溉用污水的物理化学性质应符合联合国食物和农业组织(FAO)的灌溉水质指南。对于处理的生活污水和不含大量工业废水的城市污水来说，只规定了3项指标：硼的浓度、电导率和钠吸收率。硼来源于家用洗涤剂，0.5mg/L的浓度就对柑橘类果树有毒害作用；但是大多数作物能承受的浓度为2mg/L。3、加大中水技术在农业中的利用如何应对特大干旱，来自农业界的政协委员许传山认为，当前和长远应加大蓄水基础设施的建设和加大节水技术研究应用方面的投入势在必行，许传山在提案中特别提及加大中水技术在农业中的利用，并建议中水利用技术可以在兰山区和沂水县率先试行。临沂市的降雨受大气环流西太平洋副热带高压的影响，有春季干旱，夏季降水集中，伴有秋旱规律。在6月14日进入汛期的几率为50%，7月10日进入汛期的几率为90%以上。按常年降雨规律来看，今年的干旱还要至少持续4个月之久。大旱之下，从当前和长远来看加大蓄水基础设施的建设和加大节水技术研究应用的投入势在必行。许传山告诉记者，人们平时所饮用的自来水，被称之为“上水”，而生活污水和工业废水被称为“下水”。而“中水”则介于上下水之间，指“下水”经过处理后达到一定水质标准后的水。而且，中水经过严格处理后，各项指标都达到了相关标准。虽然它不能饮用，但可以被有效利用。中水首先经过一级湿地，通过耐污水的水菠菜、水花生利用后，再经过二级人工湿地如柳、蒲、苇或生态林，最后进入湿地水稻莲藕农田或果园利用。许传山建议中水农田利用技术可以在兰山区和沂水县率先试行。4、中水回用于农业灌溉实例中水再利用农民巧致富库尔勒市经济牧场利用中水灌溉农业助农增收纪实在库尔勒市经济牧场场长郭忠华和数百家农户眼中，中水却成了不可多得的宝贝。从去年开始，经济牧场利用中水灌溉，不仅破解了农业灌溉缺水的瓶颈，还帮助当地百姓增收致富，可谓是一举多得。2010年郭忠华来到库尔勒市经济牧场担任场长，当他看到休耕农户们生活很困难，心中很是焦急。去年，郭忠华在实际工作中发现水资源利用上存在着“浪费”现象，每年的春灌、冬灌后，大量可二次利用的排碱水（也称为中水）从排碱渠排走，郭忠华品尝后发现，前20天的排碱水是甜的。他请专家经多方测定后认为完全可以灌溉土地。这个意外的发现促使郭忠华场长在2010年利用排碱水试种了100亩甘草，发现仅仅一年灌溉一遍，出苗可以达到90%，而且甘草具有很强的耐旱、耐碱性，对水资源的依赖性特别少。郭忠华算了一笔账，春灌20天的出水量，预计可灌溉土地1000—1500亩，通过3年的努力，能够将休耕的6000亩地恢复。如今这6000亩地休耕以后就跟荒漠一样，一刮风就尘土飞扬，如果种上干草，实现了生态效益，地上有了植被，起风的时候就少了尘土。并且还有经济效益，一亩地甘草两年能产1吨至2吨，现在甘草一公斤是4元。成本核算灌溉一次水，包括种子、地膜，人工，一亩地一年花不到500元，每年能挣1000至2000元钱。休耕就等于撂荒，牧场现有许多耕地都是在项目区内，由于休耕等原因致使原先修建的农田设施得不到充分利用，造成了资源浪费。同时中水利用有利于节约现有水资源，每年扬水泵用于排碱水所需电费高达10余万，水的二次利用，不仅可用于浇灌甘草种植地，带来经济效益，还节约了大额电费，直接受益于民。在水资源紧张的情况下，库尔勒市经济牧场第一次利用中水来种植甘草，这种做法是一个创举。如今使用中水种植甘草虽然有风险但也取得了一些经验，如果成功，希望上游、下游的各灌区都能学习经济牧场的经验，根据自身的实际情况调整产业结构。5、以色列使用中水回用灌溉农田在以色列的节水经验中，将中水用于农业灌溉，是获得低成本、高效益目标的最佳选择。而采取全国或地区性统筹规划建设各类输水管线的方案，则是发挥中水最佳利用效果的关键所在。以色列之所以选择将中水用于农业灌溉有多方面的原因，但最根本原因还是综合成本效益因素。首先，与欧美等一些发达国家不同，以色列属于严重缺水的干旱地区，回收得到的中水不可能全部，或大部排入地表和地下水体。据以色列的水专家介绍，由于农业发展本身需要大量的灌溉用水，而且农业灌溉用水相比其它用途的水质指标要低，所以将由废水处理得到的中水直接用于农业灌溉，可以最大程度地降低废水处理的成本。其次，如果将废水处理指标提高到市政生活用水的标准，那么，所需的处理成本将非常大，往往得不偿失。如果不是缺水十分严重的地区，而且除了人们的生活用水外，没有其它用水之处（如园林绿化、农业灌溉等），将中水标准做到饮用水那么高，完全没有必要。其三，若想在洗车、冲便器或消防等方面使用中水，那么，必须另外铺设相应的供水管线，建立供水控制系统等。这不仅需要一大笔投入，而且，会遇到许多施工难题，如在城区以及旧的建筑物中铺设水管就非常困难。犹太人早在建国之前大力发展农业生产时，就比较重视水资源的合理开发和利用。20世纪70年代以后，随着废水处理能力的提高，循环用水的利用率也随之增加。处理后的生活废水中水，除极少量作为补充水，被注入到地下水层外，大多数中水都被并入农业灌溉系统。位于特拉维夫市以南约10公里处的以色列最大的污水处理厂沙夫丹污水处理厂，是一个负责本地区200多万人口生活废水处理的污水厂。每天，从这个日处理能力30多万吨的污水处理厂里流出来的中水，通过第三条管线，被导入到几十个分布于内盖夫沙漠不同地区、用于农业灌溉的水库之中。泵站控制中心，根据各地农业用水需求情况，以及各水库中水的存量，及时调配各水库的出水量。由于以色列在水资源开发和利用方面，一直延续高度集中的国家管理体制，国有水公司控制着全国饮用水供应量的90%，总供水占全国用水量的70%，污水处理、海水淡化，以及输水管道和泵站控制系统等，皆由其统一建设和管理，因此，促成了全国性统一水网的建设和发展。目前，以色列已经建成了世界最为发达的供水（包括市政用水和农业灌溉用水）管道和控制系统。管线不仅有饮用水供水管和排污管，而且供农业灌溉使用的第三类管道也非常发达。全国输水管线总长度超过了10500公里。三、总结由中国水网和清华大学联合主办的“2009水业高级