徐州市建筑小区中水回用的研究

中国矿业大学硕士学位论文1绪论PAGE72PAGE711绪论Chapter1Introduction1.1淡水资源短缺现状（ActualityofFreshwaterResourceShortages）地球上的水资源，广义上是指“全部自然界任何形态的水、包括气态水、液态水和固态水的全部量”;狭义上是指在一定经济技术条件下较容易被人类利用的，可以逐年恢复的淡水资源。[1]广义上的水资源据联合国1977年统计约有13.86亿km3,其中淡水资源仅有0.35亿km3，仅占全球水总储量的2.53%。在淡水资源中，深层地下水、极地及高山冰川、永久积雪和永冻层冰占淡水总储量的97.01%，而与人类生产生活密切且较易开发利用的湖泊、河流、浅层地下水等淡水储量仅为0.1亿km3,只分别占地球水总储量的0.0091%和淡水总量的2.99%。[2]据资料报道，世界上有国际河流与湖泊214条(个)，其流域面积约占全球陆地面积的47%，储存水量约占世界淡水资源的一半。在非洲、南美洲和欧洲，国际河流流域面积占其大陆面积60%以上；在亚洲，约占65%的面积为国际河流流域。全世界有44个国家至少80%的土地面积位于国际河流流域，全球约有40%的人口生活在国际河流流域内。因此，淡水资源实质上是一种非常有限的国际性的自然资源。中国水资源总量约2.81万亿m3，居世界第六位，但人均水资源2300m3，仅相当世界人均占有量的1/4，公顷均水资源28500m3，相当于世界公顷占有量的4/5。总排名在世界第121位，是世界13个贫水国家之一。[3]我国北方黄河、淮河、海河三个流域人均水资源量仅为全国人均的1/5，到本世纪中，按16亿人口计，我国人均水资源量将比现在降低1/4目前，全球范围的水体污染己经到了比较严重的程度。据报道，全世界每年约有4000亿m3的污水排入江河湖泊，污染了全球径流总量的21.4%以上。美国180亿km3的河流中有16.5万km3受污染、1594.8万公顷湖泊中有327.9万公顷已受到污染；印度70%的地表水受到了污染；在中国进行监测的78条河流中，有54我国传统的社会经济发展模式以“高投入、高消耗、高污染”为特点，导致环境质量整体恶化，其中水环境恶化更为堪忧。据1992～1999年的国家环境质量通报报道，全国江河水域普遍受到不同程度的污染，除部分内陆河流及大型水库外，污染呈加重趋势。1996年我国七大水系污染轻重排序依次为:长江、珠江、松花江、淮河、黄河、海河、大辽河。我国湖泊普遍受到氮、磷等营养物的污染，富营养化问题己成为我国湖泊的主要环境和生态问题之一。我国四大海区沿岸近海海域水质恶化日趋明显，其中渤海、东海污染较重，南海较轻。重点河口、海湾、港口、大中城市附近海域污染较为严重。2003年中国水资源公报报道我国河流水质优于III类的占58.7%，比上年减少3.7%;在所评价的24个湖泊中，优于III类的为9个，4个受污染，11个受到严重污染。长江及其以南地区当前存在的主要问题是水体污染。由于城市发展加快，城市水设施的建设跟不上，而污水的排放控制不严，污水任意排放使部分城市周围的地表水源和地下水源受到严重污染，水质恶化，原本符合水质标准可供利用的水资源大幅度减少。长江以北，部分地区(如海滦河)由于地下水过量开采，地下水位大幅度持续下降己形成了大面积下降漏斗、河道断流、湖泊干涸，生态环境日趋恶化。20世纪90年代黄河进入了枯水期，中上游输入水偏少，黄河下游断流的频次、历时和河长不断增加。1997年黄河出现了近50年来最枯水年份，中上游输水比正常年份减少了约一半左右，造成黄河下游断流13次，断流河段最长达704km，在利津断流历时长达226天。黄河是中国的母亲河，它的断流已引起了国内外的关注。西北内陆地区土地资源丰富，进一步开发潜力大，但干旱地区绿洲生态农业的耗水量很大。除青海内陆河，新疆外流的国际河流额尔齐斯河和伊犁河水资源的开发利用程度较低外，其他河流开发利用程度均相当高，并且已引发了下游生态环境问题:天然绿洲及终端湖泊消亡和荒漠化的加剧。[5]缺水及污染问题如此严重，内陆干旱地区的生态环境十分脆弱，怎样合理利用水资源并防治污染是当今极为迫切的任务。历史上徐州市就是一个严重缺水的城市，而且属于40个水源性缺水城市。徐州市不仅缺优质水，也缺用于农灌、工业冷却、景观和城市杂用水等低水质要求的水源。徐州地区河流污染严重，更加重了本地区缺水的形势。江苏省从80年代就实行了江水北调工程，通过运河调入长江水，建立了地面水厂，缓解了生活用水紧张情况，初步控制了地下水水位连年迅速下降的严重局面。靠大运河补水，农业用水和工业冷却用水也得到一定程度的保证。但是，在干旱年份和农业集中用水高峰期，水的供需矛盾仍然十分突出,水资源短缺仍然是徐州市社会和经济可持续发展最重要的瓶颈因素。根据有关部门资料，徐州市多年平均地表水资源总量为104×108m3/a，其中本地水资源47×108m3/a，过境水资源57×108m3/a，过境水资源主要是指沭河、沂河和大运河。除非长江补水，运河提供的过境水资源数量很少。因为非补水时期运河流向是从山东向江苏流动，山东比江苏缺水程度还要严重，不可能让大量水资源流入徐州地区。沭河和沂河也来自山东，是过境水的主体，但由于年际水量波动太大，枯水季节和汛期水量相差悬殊，骆马湖调蓄能力很小（16因此，徐州地区地表水资源仅能利用本地部分，人均占有量557m3，亩均占有量503m3。和全国平均值2690m3/人,1760m3/亩比较，只有平均值的1/5和1/3。徐州地区地下水资源多年平均为25.85×108m3/a，占水资源总量的24.85%。地下水资源中，理论可开采量为16.7×108m3/a，占本地水资源量的35.5%。根据徐州城市总体规划（1995-2010），选用1987年为典型年计算，一般年份（保证率50%）缺水6徐州水资源主要分布在各县，城区缺水更为突出。主城区用水主要靠地下水和江水北调工程提供的长江水。徐州市区地下水资源量为0.8118×108m3/a，其中可采地下水资源0.7179×108m3/a，即每日大约可以供应20万m3。自来水公司和市区内大型企事业单位自备水井总计开采水量（1993年数据）1.2619×108m3/a，超采0.5440×108m徐州地区属于半润湿半干旱地区，年降水量在800～850mm，而且年际和年内分布很不均匀，农业生产需要进行补充灌溉。据统计，徐州地区10年7旱，旱灾发生频率远比水灾发生频率高。虽然江水北调工程为徐州市农业用水提供了丰富水源，而且省财政为农业用水进行大量补贴，但由于水稻等农作物用水比较集中，用水季节供水仍十分紧张。2005年，徐州市共通过运河各处翻水站调入长江水1.5×109m3随着徐州市工业发展和城市化进程的加快，工业废水和城市生活污水排放量逐年增加，农业面源污染也有加重的趋势，区域内多数地表水体普遍受到污染或严重污染。据统计，2002年全市46个主要河段及支流达到其水域功能要求的只占34.8％。南水北调主要输水水体中，京杭运河总体水质在Ⅳ类到Ⅴ类之间，局部河段劣于Ⅴ类，徐洪河总体水质在Ⅳ类左右，其上段房亭河劣于Ⅴ类，仅骆马湖达到Ⅲ类。运河和徐洪河等南水北调主要输水水体水质远达不到其水域功能的要求。1.2国内外研究现状及发展状况(ActualityofStudyandDevelopmentsatHomeandBroad)1.2.1国外研究现状及发展状况(ActualityofStudyandDevelopmentsatBroad)伴随着水的供需矛盾和水环境日趋恶化等现象的出现，世界上不少城市把污水处理回用作为开发新水源的途径之一，有人称其为“污水资源化”或“第二水源”。污水净化后的主要用途:一、作为城市自来水的补充水源；二、作为工业用水和城市杂用水；三、灌溉用水；四、人工回灌的水源。美国利用回收水始于1926年，到1971年己有358家工厂利用处理后的城市污水，回收量为5.1亿m3。80年代开始有近30家工厂连续使用处理后的城市污水，年用量约3亿m3。美国加州的奥兰治从1980年起将回收水作为人工回灌的水源，每天回灌1.9亿m3的二级处理水。得克萨斯州埃尔帕索的弗雷得赫维回收站，1986年把600多万m3达到饮用水标准的回收水引入地下水库，平均每天处理3.8万m3。美国加利福尼亚州每年利用净化污水2.7亿m3，相当100万人口一年的用水量，净化污水主要用于灌溉、浇灌公园花木。[6]以色列是东地中海国家，国土约2万km2。全国平均降雨量350mm，大多数地区每年有8个月需进行农业灌溉，在较干旱的地区，甚至在冬季也需要进行灌溉。自1948年以色列建国以来，水资源的开发和消耗迅速增长，目前所利用的水量已超过水资源容量的95%，年用水量达20亿m3。实际上以色列已无常规的淡水资源可供开发，水的需求只能采取增加人工降雨、废水回用、处理含盐水及海水淡化等措施予以解决。在总量2.9亿m3的废水中已有2亿m3得以处理回用于非食用作物的灌溉(85%用于棉花灌溉)。1980年，废污水再利用的水量占全国需水量的4%,2000年能满足全国总需水量的16%。到21世纪，达恩区污水再用工程完成后，城市污水的重复利用率将提高到80%日本是应用中水技术极为普遍的国家。据资料介绍，1993年日本全国有1963处杂用水利用设施，日利用水量27.7万m3。中水道技术的适用范围主要是:有一定规模的宾馆、饭店、机关、学校或住宅小区。其作用是将以上场合的生活污水处理后回用于市政和生活杂用。按照中水道系统的水源与服务范围的差异，日本中水道系统有三种形式:[7]①建筑物自身处理回用日本东京都规定，凡大型建筑物(5000m2以上)(包括宾馆、饭店、机关、学校等②集中的楼群小区处理回用在集中住宅区内或建筑楼群内，集中建设中水道系统，向居民和单位供水。③城市区域性处理回用把城市部分地区的污水集中处理后，送到中水道系统，供工业区或住宅用做非饮用水。东京和福冈两市建设的中水道系统，可使生活废水回收率达到20%以上。巴西圣保罗市在利用城市中水灌溉公园、花园，冲刷卫生间，冲洗道路、汽车，以及净化空气和美化环境等方面进行了大量研究和实践。表1-1为其他国家再生水利用情况。表1-1部分国家再生水利用实例Table1-1ApallingExampleofEpigeneticWaterinManyCountries国家城市再生水利用规模（×104m回用对象俄罗斯莫斯科55.5工业波兰费罗茨瓦夫17灌溉、地下水回灌墨西哥联邦区15.5浇灌花园沙特阿拉伯利雅得12石油提炼、灌溉印度孟买0.015～0.025商业大楼杂用水南非约翰内斯堡5电厂冷却水纳m比亚温得和克0.045饮用水在污水处理用做饮用水的研究与实践方面，许多国家做了大量的工作。二十世纪60和70年代，美国进行了一个大规模的研究计划—先进废水处理计划，来研究开发把废水转化成饮用水的新方法。在南非和英国也有类似的小规模的研究。典型的工程事例如:①南非1968年在温得霍克市建成的一座日处理量4536m3的城市污水再生水厂，处理后的出水水质达到了世界卫生组织公布的生活饮用水标准，出水作为该市自来水管网的补充水源;②美国科罗拉多州的丹佛市于1985年建成的饮用水直接回用示范工程，它把不含氯化物的二级出水直接转化为饮用水。[8]二级出水→石灰澄清→碳酸化→过滤→紫外线消毒→活性炭→反渗透→空气清洗→臭氧处理→氯化氨消毒美国丹佛市饮用水直接回用示范工程供水、出水与当地饮用水的比较见表1－2表1－2美国丹佛市饮用水直接回用示范工程供水、出水与当地饮用水Table1-2DemonstrationProjectofReclamedDrinkingWaterinDenver项目供水出水饮用水色度27﹤1﹤1PH值6.805.7～7.07.7亚甲蓝活性物质（mg/l）0.09﹤0.10.011.2.2国内研究现状及发展状况(ActualityofStudyandDevelopmentsatHome)我国也是缺水国家之一，全国近80%的城市存在着不同程度的缺水问题，缺水总量达1200亿m3/a，我国有50%面积属于干旱或半干旱地区，即便雨量充沛的一些沿海城市如大连、天津、青岛等城市，淡水资源也感紧张。我国水资源短缺的严峻形势，已经引起国家领导人和各级政府的重视，也迫使人们不得不把水资源开发的重点转向污水处理回用，并且对这个问题的认识也由被动转为主动。几年来，国家有关部门相继对城市污水处理回用工作提出要求如:1996年2月建设部发布了《城市中水设施管理暂行办法》，对中水设施的建设与管理提出了明确要求；1992年中国工程建设标准化协会颁布了《中水设施规范》，1996年12月，建设部、经贸委、国家计委印发的《节水型城市目标导则》，提出城市污水处理回用率≥60%的目标要求。[9]北京市人民政府(1987)60号文批转了“北京市中水设施建设管理试行办法”，其中规定:新建的面积2万m2以上的旅馆、饭店、公寓等，新建的面积3万m2以上的机关、科研单位、大专院校、大型文化体育建筑，按规定应配套建设中水设施的住宅小区、集中建设区等都应配套建设中水设施；现有建筑属前两项的可根据条件逐步配建中水设施。[10]北京新世纪饭店是一个有着700多套客房的五星级饭店。它在建设时按照中水设施建设的规定建了一座日处理能力300m3的小型中水处理设施，每间客房排放的洗浴废水都被汇集到处理设施。经过微生物氧化、过滤、杀菌、消毒等一系列技术处理后，再通过中水供水干管输送到大楼顶部的中水水箱，然后通过中水配水管网输送到各个客房的卫生间及非饮用水处。除了冲厕所外，饭店还把中水用于洗车和中央空调冷却循环水。这套中水设施一年可为饭店节约自来水近10万m地处房山区的北方温泉会议中心，以前因周围没有市政管网，污水随处流。当地群众因环境被污染意见很大。借中心改造的机遇，北方温泉会议中心建造了污水处理设施。中心所有污水经化粪池、隔油池收集于容量为180m3的调节池中，采用接触氧及活性炭吸附降解的工艺，使处理后的水质达C级景观用水标准，自流至荷花塘和人工湖，再从人工湖抽取喷灌草坪。污水处理工程总投资约60万元，日处理能力为150吨。工程投入使用后，不仅达到了中心污水零排放，结束了对周围环境的污染，而且解决了总容量为1.1万m3的荷花塘、人工湖的水源，总面积达6万m3绿化溉用水，每年节水7.17万m3。北方交通大学、北京航空航天大学等院校也都建成了利用洗浴水的中水回用设施，将经过处理后的中水用于冲洗厕所、校园绿化、操场降尘等。每个院校每年按一般水平测算，至少可节水2万～3万吨。目前北京市已建成北京市首都机场、万泉公寓、劲松宾馆、方庄小区、中国国际贸易中心、清华浴池等几十项中水工程，总设计能力约3000m3/d。大连、天津、青岛、太原、深圳等城市也相继建成了不同规模的中水工程。深圳市人民政府对中水设施也有具体规定，与北京市规定的区别在于与日用水量联系起来，规定日用水量超过250m3市设置中水条件之一，需建设中水设施的机关科研单位等建筑面积扩大到4万m2以上。从国内外污水回用的发展状况来看，中水回用现已受到比较普遍的重视，许多缺水地区已经建立了一批技术可靠、管理科学、运行稳定的回用工程。在中水回用方面，国内外对下列问题给予高度关注。（1）制定合理的、完善的回用水水质标准对于污水回用，仍存在一些对人体健康和环境的不确定因素。由于对污水回用还没有全面的科学依据，各国制定的回用水水质标准有较大差异。因此深入研究，结合不同中水回用的需要，制定合理的、完善的回用水水质标准，将大大推动污水回用的发展。（2）从国家到地方应出台一系列有关中水回用的强制性的国家法律和地方性法规，从法律制度上有效促进建筑小区中水回用的实施。（3）发展高效价廉的污水回用处理技术完善的污水回用处理技术是促进污水回用进一步发展的保证，目前，常用的污水回用处理方法有[13]:①固液分离:絮凝、沉淀和过滤;②生物处理:好氧生物处理、氧化塘和消毒;③深度处理:活性炭、空气吹脱、离子交换、石灰处理、膜工艺和反渗透。为了保证污水回用安全可靠，下列问题需重点研究:[14]①再生水中微生物、化学污染物和有机污染物特性的评估；②再生水中微量污染物的健康危险评估；③评估微生物特性的检测技术；④研究如何提高污水中颗粒物质的去除率以提高消毒效率；⑤污水回用处理工艺的优化；⑥膜工艺的研究与应用；⑦土壤—蓄水层处理系统的可持续利用特性的评估；⑧再生水贮存系统对水质的影响。1.2.3国内建筑中水研究现状及发展状况(ActualityofStudyandDevelopmentsofReclaimedWaterinResidentialAreasatHome)（1）技术引进消化和研究实验阶段1984年在北京京西宾馆召开了了国土木工程学会第二次室内给水排水技术交流会,当时是处于日本中水技术的学习，工程技术设备引进、消化和工程应用试点研究阶段。主要技术特点是传统的生物处理技术和絮凝、沉淀、过滤的深度处理技术的应用（2）水工程设施建设实施阶段1987年3月在西安召开了中国土木工程学会建筑给水排水委员会成立大会暨技术交流会。随着中水技术进入工程实践的需要，会议决定编制《中水道设计导则》。国工程建设标准化协会建筑给水排水委员会也开始编制CECS标准《建筑中水设计规范》。北京市1987年京政发60号文件颁发了《中水设施建设管理试行办法》，这是我国第一个地方性有关中水的法规。相继深圳、大连等城市也颁发了《中水设施建设管理试行办法》，中水设施建设开始进入依法实施的阶段。1991年8月31日，中国工程建设标准化委员会颁发了《建筑中水设计规范》，适时满足了工程建设的需要。但中水设施的建设在全国很不平衡，更多的地方还足因缺水的情沉不同对缺水和水污染的形势及污废水资源化的重要性认识不足，实施不力。这个阶段技术发展的主要特点是各种处理工艺和处理方法都在实际工程应用中得到检验，如絮凝双滤、砂滤、活性炭滤、生物转盘法、臭氧化法以及膜滤等。（3）全而推行的新阶段1999年建设部标准定额司进行《建筑中水设计规范》修编的准备工作，于2001年4月19日在北京由建设部标准定额司、城建司主持召开国标《建筑中水设计规范》、《污水回用设计规范》两个规范编制工作会议。2001年12月28日《建筑中水设计规范》通过建设部组织的联合审查，准备上报发布。国标《建筑中水设计规范》的制定和发布，标志着我国中水设施建设进入全而推进的新阶段，体现在以下3个方而。①面临发展的新形势。2000年9月25口，国务院在北京召开了全国城市供水节水与水污染防治工作会议，温家宝作了重要讲话，指出城市供水、缺水，水污染已经面临十分严峻的形势，已经到了非解决不可的地步。国发[2000]36文发出了“关于加强城市供水节水和水污染防治工作的通知”。2000年底建设部贯彻中央有关指示，加紧做好南水北调工程的配套工作，大力开展中水和污废水的资源化工作，加强制定有关规范，决定将原CECS《建筑中水设计规范》、《污水处理利用设计规范》提升为国家标准，进行全而修编。关于再生水利用方而的两个规范、一个规程、一顶研究、几顶水质标准也同时进行编制、修编、研究。这此规范、规程、标准的出台，加大了污废水资源化的力度，回用设施的建设也出现新的局面。②回用设施建设得到了大力加强。城市的水污染防治和水的再生利用随着生态环境的建设将得到很好的结合，城市的污水处理利用力度加大，城市再生水的建设与建筑和社区环境建设相结合得到了加强，居住小区水的再生利用进一步展开，利用的方式和系统形式也多种多样。③回用技术发展登上了个新的台阶。2001年北京市城市节约用水办公室组织编写了《中水工程应用实例选编和评析》，对工程实践进行了全而总结，为我国中水技术的发展起到了承前启后的作用。国标《建筑中水设计规范》推出的多种处理工艺和利用方式，如膜分离（MFUFNFOF)技术、膜生物反应器、曝气生物滤池、生物活性炭、土壤生物系统、土壤毛吸处理利用系统（人工土地系统)等多种新的处理、利用方式，在国内外都有成功的应用。[15]

1.3课题研究的意义(PurportofSubjectStudy)1.3.1徐州城市发展对水资源需求预测(ForecastonDemandofWaterResourceswithDevelopmentofXuzhouCity根据2003年8月制定的《徐州市总体规划纲要》，徐州市要建设成为江苏省三大都市圈之一。徐州市作为徐州都市圈的首位城市，要发挥以下八个方面作用：全国重要交通枢纽、国家级历史文化名城和区域性旅游服务中心、区域加工制造业中心、区域商贸中心、区域物流中心、区域信息中心、区域公共服务中心、和全市的行政管理中心。徐州都市圈的发展是城市化必然结果。城市化不仅包括人口的增加，也包括人们生活方式的相应变化。《徐州市总体规划纲要》预计，2020年徐州市平均日综合人均用水指标将上升到380L/人,d，最高日用水量为420L/人,d[16]。徐州主城区和市区用水量见表1-3：表1-3徐州市主城区各片区用水量预测(×10m8/a)Table1-3WaterConsumptionPredictionofEveryRegioninMainCityZoneofXuzhou城区旧城区城南新区铜山新区金山桥坝山片区九里山城东新区主城区计20021.782320050.76140.31190.11930.16510.27520.06420.33022.027320100.87910.36010.13770.19060.31780.07420.38132.330220201.15120.47160.18030.24970.41610.09710.49933.0514根据上述预测，徐州市主城区随着城市人口增加和生活水平提高，生活日用水量从2002年的4.88×105m3,增加到2005年5.54×105m3，2010年6.38×105m3，2020年8.36×105m3。考虑工业结构调整等因素，《徐州市总体规划纲要》估计2020年工业用水和自备井取水日用水量为2.07《徐州市总体规划纲要》确定，2010年城市水源以开发利用地下水为主，日开采4.1×105m3，占主城区供水量的67%。地表水为辅助水源，以微山湖为主要地表水源，开发量占主城区供水量的33%，总计2.0城市发展和城市人口的增加，不仅增加了城镇生活用水量，而且随着工业发展、工业结构调整带来的节水效果将逐渐消失，工业用水量也将缓慢增加。特别是人口增加和城市化发展，增加了对蔬菜、肉类和鱼类等农产品的需求，园地农业、设施农业和人工养殖农业比重将大幅度增加，农业需水量也将逐年增加[17]。这部分用水量的增加在《徐州市总体规划纲要》中没有进行预测。1.3.2南水北调（东线）工程对徐州市供水的影响(InfluenceofSouth-northWaterTransferring(Eastern)ProjectonWaterSupplyofXuzhou)通过南水北调东线工程，可以满足城市发展中对居民和工业用水的需求，但受南水北调供水成本的限制，一般农业和一般公共用水的水源不仅没有增加，反而更加紧张。因为经济承受能力很小的农业、市政、以及一些工业企业，将面临有好水用不起，能满足水质要求的劣质水源又大幅度减少，水量不能满足需求的不利局面。扩大用水量后，城市污水处理厂的尾水也大量增加，在有限环境容量约束下，尾水的出路更为困难。徐州地区具有特殊的水文条件，大部分区域排水最终进入贯穿全境的大运河及其相关湖泊，而这些水体作为南水北调输水线路和调蓄水体，大量的污水达不到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级排放标准，尾水寻找出路成为一个难题。另一方面，徐州城镇地区多数水体处于闸控状态，自净能力很弱，加上水污染治理工程的滞后，使得不少水体污染比较严重而又缺乏补充水源，无法发挥城镇景观河流（湖泊）的作用。而徐州特大城市圈的定位和重要火电基地的现实，对水资源（包括非优质水资源）的需求有很大的增加，发展城市中水回用可以帮助解决这些区域经济和城市建设面临的难题[18]。大量事业单位、大型居民小区污水处理站处理后的尾水（分散中水）根据不同用户对水质要求进一步处理后加以利用，可以为徐州经济发展提供稳定的非优质水源，大大提升徐州市节水水平，不仅扭转目前地下水超量开采现状，而且可以减小对过境水体的依赖，缓解徐州水资源供需矛盾[19]。中水利用又能够通过替代自来水和优质长江水用量从而减少城市排水量，减少徐州市寻找尾水排海的压力。通过中水回用建立的污水处理厂（站）和利用质量保证体系和社会监督体系（政府和公众）保证污水处理厂（站）污水处理水平和可靠达标水平的提高，有效控制水污染，大幅度减少污水排放带来的生态风险和健康风险。这是一个能获取三赢（节水、尾水出路、水污染控制）的产业，符合国家制定的城市污水处理规划和污染防治技术政策，也符合中央在启动南水北调东线工程时提出的“先节水、后用水、先治污、后通水”的政策性要求[20]。徐州市发展中水利用事业，不仅有可观的经济效益，也符合循环经济理念，能够为徐州市社会和经济可持续发展做出很大贡献。同时，中水利用不仅是一个重大的节水措施或劣质水资源化的措施，它还是徐州城市河道（中水的重要用户之一，用作景观用水）水质达标、水环境综合整治、城市生态环境和可持续发展能力建设的一个重要方面，是南水北调东线工程清水走廊安全保障的重要措施。因为只有把徐州市大量的生活污水在当地得到消耗性利用，在利用过程中水质得到进一步净化，才能够保证大运河、洪泽湖和南四湖、骆马湖等南水北调工程设计输水线路和蓄水水体不受徐州地区污水的影响。和导污工程比较，是一个积极的、具有战略性的措施[21]。1.3.3徐州市实施中水回用工程的必要性(NecessityofActualizingRecyclingofReclaimedWaterinXuzhou)随着经济的迅速发展，城市规模不断向周围扩展。在众多城市的边缘地区以及旅游景区出现了新的建筑小区，有宾馆、住宅、学校、休闲娱乐设施、医院等。由于这些小区没有市政管网，有的虽然在市政管网规划范围内，但因市政污水处理设施的建设滞后于城市的发展，在短期内还无法建设完整的市政系统。有的小区远离城市，今后也不可能排入市政污水处理厂。小区的污水都就近排入地面水体，污染了周围环境，特别是有些旅游景点，地面水体水质恶化，与周围环境极不协调，人民群众要求治理的呼声越来越高。与此同时，各地环保部门加大了对小区污水污染治理的力度，一般要求进行二级处理，多数要求达到国家《污水综合排放标准》中的一级标准。小区污水治理存在着较大的市场。徐州地区作为全国水资源缺乏的城市之一，由于城市地下水的过量开采，加上日益严重的工业污染和天气干旱，使得这个城市的淡水资源越来越少，一些大企业因缺水而开工不足，有些年份甚至市民用水也实行计划供应，进入中国40个严重缺水城市之列。最近几年，随着徐州市城市规模的扩大，房地产开发投资的热潮，各种大型规模（建筑面积超过10万m2）的居民小区、新扩院校等建筑小区如雨后春笋般地出现在徐州城郊的各个地方，如永嘉太阳花园、华美叠翠园、绿地世纪城、华厦小康城、滨湖花园、苏商·御景湾、如意家园·如意广场、铜山汉王2005-3地块等等，大约有30多家。尤其对于云龙湖西岸杏山子新建的开元四季新城居民小区、矿大南湖校区等，所处位置非常特殊，位于云龙湖风景保护区，而此处又不在城市污水管网的覆盖范围之内，离城市污水处理厂的距离很远。云龙湖属于风景保护区，严禁各种工业、生活污水排入，而环湖截污管网初建时主要考虑的是沿湖周围的饭店，设计容量达不到这么大量的生活污水的排放要求，而作为此处的污水也无法进入城市污水管网，因此这种类型的大型居民小区的中水回用更是势在必行。最近几年主要大型建筑小区开发情况见图1－12004年－2006年主要大型建筑小区开发示意图。以其中的如意家园·如意广场为例，统计一下新开发建设的该小区新增加的自来水用水量和排水量。如意家园、如意广场项目总投资为42313万元，总占地面积约18.7公顷，总用地面积169832m2，总建筑面积315900m2，其中：商办建筑面积170700m2，住宅建筑面积145200m2。如意家园、如意广场项目场地分A区、B区，A地块（如意广场）为商办综合楼；B地块（如意家园）为居民住宅、公共配套设施和休闲景观等小区居民人数约6160人，城市居民生活用水量按《城市居民生活用水标准》（GB/T50331-2002）核定，生活用水量180L/人·d计，则小区内居民用水量为1109t/d、40.48万t/a。集中商业及公建用水定额为8.0L/m2·d，用水量为1854t/d、67.67万t/a。居民生活和集中商办及公建用水总量为2963t/d、108.15万t/a，采用城市自来水。根据《建筑小区中水工程》，居民区绿化及草地用水量标准为（1.50～2.00）L/(m2·次)，水泥或沥青路面道路洒水用水量标准为（0.20～0.50）L/(m2·次)，一般情况下，浇洒用水量不超过总用水量的5％。以5％计算，建设项目浇洒道路和绿化用水量约148t/d、5.40万t/a，采用城市自来水。冲洗汽车（小型汽车）用水量标准为（250～400）L/(辆·次)，每日汽车冲洗次数按30％计算，则冲洗汽车用水量为68t/d，2.48万t/a，采用城市自来水。综上所述，建设项目总用水量为3179t/d、116.03万t/a。根据《建筑中水设计规范》（GB50336-2002），建筑物排水量可按总用水量的85%计，本项目生活污水排放总量2576t/d、94.02目前徐州市区已经建成并运行的污水处理厂有3个，即奎河污水处理厂、荆马河污水处理厂、三八河污水处理厂。奎河污水处理厂设计处理能力16.5万t/d，目前已达到日处理量15万吨的水平，基本满负荷运转；徐州市三八河污水处理厂位于三八河下游的乔家湖村北的三八河北岸，一期工程规模3万t/d，目前已接纳污水量为2.8万t/d，二期工程还未动工；荆马河污水处理厂日处理能力10万吨，徐州市北部地区工厂企业比较多，工业排污水量较大，也基本满负荷运转。三个污水处理厂也基本达到了它的设计处理能力，对这几个污水处理厂按照目前的规模已经几乎没有能力处理这么大量生活污水了。实际上，徐州市的几个污水处理厂由于经费不足无法正常开工运转，长期处于半开半停或闲置状态。附徐州市市区污水处理厂位置图1－2。现在新建的大型建筑小区基本都在市郊，离中心城区较远，很多不在城市污水管网的覆盖范围内，离城市污水处理厂也比较远，这么大量的生活污水的出路何在?1.3.4推行中水回用的不利条件(AdverseConditionofPushingRecyclingofReclaimedWater)徐州地区实行污水资源化，推广应用中水也有一些不利条件：（1）经济相对落后，水污染方面历史欠账较多，缺乏水污染综合整治方面的资金；（2）长期使用“福利”水，企业、市民和农民的节水意识不强，对中水回用有一定顾虑[22]；（3）缺乏地方性配套政策促进中水利用和扶持中水产业，没有鼓励中水利用的机制和引导型经济政策，缺乏水资源定量管理和收费能力；（4）中水市场需要培育，承担中水项目设计和施工、运行管理的地方企业需要扶持，有关人才需要培养；（5）景观河流和养鱼水库等敏感水体联系密切，中水景观利用存在一定风险。1.4研究目的(PurposeofResearch)中水回用是水资源有效利用的一种形式和途径，也是社会发展的产物。以居民小区为例，随着人民生活水平的改善，用水量逐年上升，中水回用是将居民生活污水经过处理后回用于居民家中作杂用水或生活用水，既减少了居民小区的排水量，又可以低于自来水水费的价格为居民提供水源，从而降低水费支出，其社会效益、环境效益是不言而喻的。中水回用是对居民小区用水及排水进行根本性的变革，改变了原有的居民用水方式，能全方位节约用水。据测算，如果普遍采用中水设施，徐州市最多可节约50%的生活用水，这样能够节约大量的新鲜用水量，可有效提高水资源的利用效率，保障水资源的良性循环，缓解徐州地区的缺水问题，都是非常有效的。但是徐州市没有强制性的中水回用的管理办法，居民小区的中水回用在徐州基本上还没有普遍实施。到目前为止，徐州市已建的和规划在建的大型居民小区只有两三家建成并投入使用的中水回用设施。大型建筑小区人口密集，新鲜用水量和污水排放量都特别大，对水资源的需求和浪费也比较严重，在全国的中水回用的大形势下，徐州的中水回用势在必行，必须立即提到日程上来。同时，在中水回用技术上，我们应该积极探索寻求出一条适合徐州地方状况的工艺先进、结构紧凑、运行费用低、管理维护方便、处理效果好的中水回用的污水处理方案，同时在政策法规上，徐州地区应该及时出台相应的中水回用的强制性的地方性法规。本文通过对徐州市华厦小康城商住小区和矿大南湖新校区的中水处理系统进行技术研究，探讨建筑小区可被处理回用的污水处理方法及中水回用技术，以供徐州市日后的中水工程设计和运营提供参考，具有实际应用价值。1.5研究的主要内容(MainContent)本文采用实证分析与理论研究相结合、国内资料与国外信息相结合、定量分析与定性分析相结合的研究方法。在对徐州市水资源现状分析的基础上，分析中水回用的技术及常用处理方法的利弊，通过对国内中水回用工程和技术的介绍和对比，结合我市的具体情况，确定我市建筑小区中水回用方案和回用路线、工艺。具体思路是：首先确定采用分散式的污水回用方式，即小区自建中水处理设施并回用于该小区；其次研究中水回用水源的选用、中水处理工艺的采选（探讨几种中水处理工艺），重点介绍周期循环活性污泥法（CASS工艺）、中水供水安全、消毒工序等。同时结合徐州华厦集团有限公司华厦小康城商住小区和矿大南湖新校区中水回用工程进行居民小区中水回用实例具体分析，针对建筑小区的污水排放情况、中水回用情况、水量平衡、中水工程的经济效益分析等进行研究，确定一条适合徐州地区的居民小区有效的中水回用之路。最后以参照济南市的中水回用现状，探讨徐州市全面实施中水回用经济效益分析和相关中水回用政策法规的制定研讨。2中水回用方式的选用及安全防护措施2中水回用方式的选用及安全防护措施Chapter2ChoiceofWaterSupplyMethodandSafeProtectionMeasureofRecyclingofReclaimedWater2.1中水回用方式的选用(ChoiceofSupplyMethodofReclaimedWater)污水回用有集中式再生回用与分散式再生回用两种方式，集中式是指沿着水体的上下游城市均设置各自的给水系统和排水系统，建设深度处理的城市污水处理厂，经处理后的出水水质必须达到国家规定的排水标准才允许排入水体。下游城镇取水后再经过净化处理达到一定水质标准后，供生产、生活或消防使用；分散式是指在距离污水处理厂较远的居住区，建立独立的小型污水回用处理厂，把污水的一部分经净化处理后就地供给附近的用户使用。建筑中水回用属于分散式污水再生回用系统，其集流的污水水质有优质排水(不含粪便和厨房污水)、杂排水(除粪便污水以外的生活污水)和生活污水（包括粪便污水）3种，经再生处理后的水质应达到生活杂用水水质，供生活洗涤、冲洗便器、绿化和浇灌道路等方面使用。与集中回用相比，分散回用可以节约输送管线费用，但增加了污水处理设施和回用设施的投入，因此选择集中还是分散的回用方式，主要取决于两种回用方式的成本和效益的比较。我国大部分地区收取污水处理费0.2～0.6元/m3二级污水处理厂污水处理费应需0.6～0.8元/m3，加上管网需0.8～1.2元/m3多污水厂不能按设计能力运行，每吨水处理成本还要增加。收费远低于处理成本，污水处理越多就亏得越多。另外，中水回用难、使用率低，污水厂很难以中水利用取得经费的补充。我市城市污水管网建设严重滞后于城市发展，据调查，15年以上的排污管道有20～60%遭到不同程度的破坏，近18%无法正常使用。在很多地区，污水管道不汇集到一起，而是就近引入江河。这使得污水的收集十分困难，有的地方污水收集率达不到20%。污水管不纳污、污水处理设施“晒太阳”，在全国并不少见。很多城市热衷于建大型污水处理厂，一些地方领导把它作为政绩工程，规模越大政绩越大。实际上，污水厂规模大，管理难度也大，运行成本也高，更重要的是资金需求大，建设周期长，收效慢,而且规模大，污水收集区也大，集污管道长，甚至要多级提升。如果中水回用，还要长距离的中水管道，投资和工期都相应增加。另外，规模大，环境风险也大，一旦出现故障，容易造成较大排污事故，造成较大环境危害。另外污水厂设计进水污染负荷偏高也很普遍，增加了投资，浪费了处理能力，甚至影响处理设施的正常运行，提高处理成本。城市污水集中处理模式越来越多的受到质疑，“就地收集、就地处理、就地回用”的分散处理模式逐渐兴起，一些试验显示了很好的效果。福建、广东、浙江等地建成了诸如生活小区、集贸市场、洗车场等比较专项的污水处理站。一些地方尝试了污水生态处理。厦门鼓浪屿一个利用4000多m2绿地的生态土壤深度污水处理工程已经建成，日处理污水500吨。沈阳满堂河生态污水处理厂采用浮动生物床预处理水平潜流式人工湿地辅之以二级处理技术的组合工艺，占地6000多m2，日处理污水２～３万吨，在污水低成本有效处理的同时，形成了独特的人工湿地景观，使污水处理与生态景观形成了有机的结合。徐州市新建的大型建筑小区绿化面积比较大，许多都布设了人为水景，结合这个实际情况，宜采取污水分散处理模式。小区生活污水通过化粪池处理后，经收集汇入小区中水处理站处理后回用，处理回用的中水除了冲厕和洗车外，还可以用于大量的绿化浇洒和水景补充水用，对小区污水就地处理，就地利用，形成小区水景景观与污水处理一体化系统。该系统应与小区统一规划同步建设。系统的运行管理纳入小区物业管理，运行费用由小区业主的污水处理费或物业管理费承担。分散式中水回用系统以园林的形式建污水处理厂，以污水处理的技术建园林，高效利用资源，节省建设投资，降低处理成本，减少管理费用，综合效益显著。其主要优点：1、便于管理。系统没有难管理的技术设备，可以与其他物业一起纳入小区物业管理。污水处理费用以小区业主的污水处理费或物业管理费的形式承担，更能体现“谁污染谁治理”的原则，同时业主直接了解和监督污水处理费的使用，有利于保障污水的正常处理。2、工程量少。系统就近收集污水，不需长距离集污水管。污水处理过程中有大部分污水经处理后充分回用，从小区排出的污水量大大减少。进入小区排水沟的污水水质已接近地表水水质标准，排水沟兼作氧化沟，应当雨污合流，有利于有氧条件下的自净化。因此城市排水管网和小区排水管道都大大减少，建设投资也随之减少。未进行污水集中管网改造的城市则不需改造；原来以河沟排污的区域更可将排污河恢复为景观河。3、处理效率高。小区污水来源稳定，主要为居民住宅、宾馆饭店及类似的生活污水中的杂排水，其他来源如洗车场的废水应经过必要的预处理后汇集到小区集水池。因而水质稳定、水量较小、小型的体系有利于针对污水具体情况进行控制管理，灵活选择设计适当的处理工艺，确保污水的处理率和处理质量，达到事半功倍的效果；中水处理所占的场地小，其位置选择方便、灵活。进入园林小湖的水质已基本达到非接触景观用水水质标准，可作景观用水，同时在景观湖设置喷泉设施，兼作曝气深化处理。4、中水回用方便。在专项污水处理站的实例中，处理后的出水就地利用，大大降低了污水处理和中水回用成本，节约了淡水资源。小区中水处理设施对经化粪池处理后的生活污水进一步处理,，处理后的水质完全可用于绿化、洗车、冲厕、路面洒水等，还可根据用水要求分别利用不同处理程度的废水，节约污水处理费用。这样的大部分的杂排水经过处理后回用于当地小区作为中水补充水源，有利于减少市政投资、减轻财政负担。以小区污水处理系统替代集中式城市污水处理厂，还可以消除污水处理厂建设和运营的财政黑洞，避免或减轻国家的巨额建设投资和长期运营费用负担。即使对小区污水处理系统的建设和运行费用实行补贴，也可以通过减免城市设施配套费等形式实现，减少直接支付，也可以按直接投资打折补贴。也有利于城市污水处理的市场化运作，保证与小区同时设计同时建设同时投入使用。小区环境还可明显改善，实现环境建设的价值。建筑小区中水循环方式是指在建筑小区内建设污水处理和回用设施，将小区居民住户产生的生活污水处理后回用于厕所冲水、卫生保洁、汽车冲洗、绿化浇水、水景补充水、消防用水等。小区园林景观与污水生态处理一体化系统是小型化、生态型、综合利用的分散式城市污水处理的优化模式，它克服了大型集中污水处理厂的巨额投资、高昂费用、低效利用的缺点，高效利用资源，投资少，成本低，见效快，效益好，运行稳定，有良好的环境、经济和社会效益，可望得到广泛应用。综上所述，本文建议徐州市大型建筑小区采用分散式中水回用的方式，小区内产生的生活污水就地处理并回用，从而减少污水的排放量和对新鲜水的需求量。2.2中水安全防护措施(SafeProtectionMeasureofReclaimedWater)（1）中水管道严禁与生活饮用水给水管道连接。（2）中水池（箱）内的自来水补水管应采取自来水防污染措施，补水管出水口应高于中水贮存池（箱）内溢流水位，其间距不得小于2.5倍管径。严禁采用淹没式浮球阀补水。（3）中水管道应采取下列防止误接、误用、误饮的措施。①中水管道外壁应按有关标准的规定涂色和标志。②水池（箱）、阀门、水表及给水栓、取水口均应有明显的“中水”标志。③公共场所及绿化的中水取水口应设带锁装置。④工程验收时应逐段进行检查，防止误接。3中水水源的选用3中水水源的选用Chapter3HeadwaterChoiceofReclaimedofWater3.1中水定义(DefinitionofReclaimedofWater)中水是指将人们在生活和生产中产生的污水经集流再生处理后达到相关标准的水。其水质指标低于城市给水中饮用水水质标准，但又高于污水允许排入地表水体的排放标准，亦即其水质居于生活饮用水水质和允许排放污水水质标准之间。城市给水（上水）与城市排水（下水）之间的可被再利用的水，主要是指城市生活污水或城市污水经一定的处理后达到一定的水质标准，并在一定的范围内可使用的非饮用水。中水回用即城市污水或生活污水经污水处理厂处理后，作为城市给水，回用于农业、工业、市政工程以及生活杂用等方面，是污水资源化、有效地利用水资源的直接措施。由于用过的水不可避免的受到污染，回用水对象对水质要求又复杂多变，因此，需要针对不同的回用水对象制定不同的回用水水质标准[23]。3.2中水回用水质标准(WaterQualityStandardofRecyclingofReclaimedWater)回用水水质标准是保证用水安全可靠及选择经济合理的水处理工艺流程的基本依据，我国污水再生利用的政策法规、标准及规范从“七五”至今经历了较长的发展、完善过程，概括起来有以下内容[24]：（1）“七五”期间北京市发布了“北京市水设施建设管理试行办法”（1987），国家颁布了“生活杂用水水质标准”（CJ25.1-89）；（2）“八五”期间建设部发布了“城市中水设施管理暂行办法”（1995）；国家颁布了“景观娱乐用水水质标准”（GB1294-91）；制定了行业规范：建筑中水设计规范、污水回用设计规范；（3）“九五”期间制定了行业标准：再生水回用于景观水体水质标准；（4）“十五”期间再生水利用被写入“十五”纲要，国家颁布了一系列规范和标准：①“建筑中水设计规范”、“污水再生利用工程设计规范”②《城市污水再生利用分类》（GB/T18919-2002）③《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）④《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）⑤《城市污水再生利用工业用水水质》⑥《城市污水再生利用补充水源水质》根据中水回用用途的不同，还应当分别满足以下水环境质量标准：（1）农田灌溉水质标准（GB5084-92）（2）渔业水质标准（GB11607-89）（3）地下水质量标准（GB/T14848-93）（再生水回灌地下水）3.3中水水源(HeadwaterofRecyclingofWater)中水水源的选择是中水工程设计中的一个关键问题，一般应根据下述要求选用:(1)中水水源选择应根据原水水质、水量、排水状况和中水回用的水质水量来确定。例如原水和回用水的水量不仅要平衡，原水还应有10%～15%的余量;原水水源要求供水可靠;原水水质经适当处理后能达到回用水的水质标准等。(2)中水水源一般为生活废水、生活污水、冷却水等。医院污水(尤其是传染病和结核病医院的污水)、生产污水等由于含有多种病菌病毒或其它有毒有害杂质，成分较为复杂，不宜做为中水水源。[25](3)中水水源按污染程度不等一般分为下述六种类型。选择中水水源时可以根据处理难易程度和水量大小按照下列顺序进行排列:①冷却水。②沐浴排水。③洗排水。④洗衣排水。⑤厨房排水。⑥厕所排水。（4）实际中水水源一般不上单一水源，多为上述六种原水的组合。一般可以分成下列三种组合:①盥洗排水和沐浴排水(有时也包括冷却水)组合。该组合称为优质杂排水，为中水水源水质最好者，应优先选用。②盥洗排水、沐浴排水和厨房排水组合，该组合称为杂排水，比1)组合水质差一些。③生活污水，即所有生活排水之总称，包括厕所排水。这种水质最差。3.4原水水质（WaterQualityofRawWater）原水水质一般随建筑物类型和用途不同而异。表3－1列出各类建筑各种排水污染浓度的主要综合指标。表3－1各类建筑各种排水污染浓度Table3-1PollutantConcentrationofEachDrainageofVariousConstruction建筑类别住宅宾馆、饭店办公楼BOD5(mg/l)COD(mg/l)SS(mg/l)BOD5(mg/l)COD(mg/l)SS(mg/l)BOD5(mg/l)COD(mg/l)SS(mg/l)厕所220～260300～600250250300～360200300360～480250厨房500～800900～1350250淋浴50～60120～13510040～50120～15080盥洗60～7090～12020070150～18015070～80120～150200（1）当宾馆、饭店、办公楼如设有厨房和淋浴设施时，其排水污染浓度没有系统的资料。现将北京市一些较大宾馆、饭店和日本大阪府厅舍别馆的统计数据列出:①办公楼:淋浴:BOD556～71mg/L,CODcr103～142mg/L,SS44～63mg/L厨房:BOD515～300mg/L(夏季)、108～980mg/L(冬季)，CODcr732～844mg/L,SS218～296mg/L②宾馆、饭店的厨房排水水质，可以参照办公楼的厨房数据选用。（2）空调冷却水排污水水质指标，目前国内还没有统计资料。国外有关资料:温度:29～320CCOD:106mg/LBOD5:4mg/LSS:6～20mg/L总固体:1100～1300mg/L（3）优质杂排水、杂排水、生活污水的综合水质指标国内尚无统计资料。日本工程设计中常用组合排水水质数据，[26]列于表3－2表3－2组合排水水质Table3-2WaterQualityofIntegratedDrainage 组合类型水质项目 中水原水水质项目优质杂排水杂排水生活污水BOD5(mg/l)100300300COD(mg/l)80200200SS(mg/l)100250250ABS(mg/l)113093.5中水应用的要求（ApplyingQuestofRecyclingofWater）中水不同于生活饮用水，根据中水水质标准的规定，中水只能在一定范围内使用。目前在国内中水主要回用于冲洗厕所、绿化、洗车、浇洒道路和冷却用水等作杂用水使用。中水回用除了满足水量要求外，还应符合下列要求:(1)首先应满足不同的用途，选用不同的水质。(2)卫生标准是中水回用的重要指标，卫生上应安全可靠，必须达标。卫生指标有大肠菌群数、细菌总数、悬浮物，生化需氧量、化学需氧量等。(3)中水还应符合人们的感官要求，即无不快感觉，以解除人们使用中水的心里障碍。主要指标不浊度、色度、臭味、表面活性剂、油脂等。(4)中水回用的水质不应引起设备和管道腐蚀和结垢。主要指标有pH值、硬度、蒸发残渣、溶解性物质等。4中水处理技术原理和处理工艺比选4中水处理技术原理和处理工艺比选Chapter4TechnicalPrincipleandProcessComparingofRecyclingofWaterTreatment4.1中水处理技术原理(TechnicalPrincipleofRecyclingofWater)生活污水属于典型的有机废水，好氧技术特别适宜于COD50-4000mg/L范围内的有机废水处理;而利用炭吸附法处理低浓度废水则更为经济有效;另外，厌氧生化法的预处理方法常用于浓度超过4000mg/L的废水;当有机物浓度在50000mg/L以上，则蒸发、焚烧或湿式燃烧等方法更为经济。[27]所以，有机废水的处理技术多种多样，因水质不同而有所差异，需要根据所处理废水中含有的污染物成分、性质不同选择适当的处理方法。常用的污水处理方法有物理法、物化及化学法、生物法三大类。（1）物理法物理法是用机械方法去除废水中固体悬浮物杂质，一般包括:筛除、沉淀、气浮、过滤和膜分离等技术。主要单元或处理构筑物有格栅、沉淀池、气浮池、过滤二池、膜处理设备等。（2）物理化学及化学法利用化学反应及药剂作用，转化、分离、回收或处理污水中的污染物质，常用于工业废水的处理过程，包括混凝、吸附、催化氧化、电解等。混凝法是应用最多的技术之一，国内外有关混凝技术的研究热点主要集中在对混凝机理分析，高效复合混凝剂的研制开发及现有混凝剂的复配使用等方面，方法是通过对现有混凝剂结构中引入新的离子或基团，或将聚合物与其它化合物复合，生成与污染物结合更牢固、效率更高的复合混凝剂，以达到最大限度去除水中溶解性、分散相有机物的目的。[28]通过近几十年来的不断研究与发展，混凝法在工业废水处理上应用较广，工艺技术也较为成熟，但药剂用量大，沉渣需处理，存在二次污染等缺点，影响该技术的进一步推广。相比之下，吸附法具有出水水质好，占地少、吸附速度快、稳定性好等优点。在一般的情况下，可选用活性炭、吸附树脂、硅藻土及高岭土等材料作为吸附剂使用。但该方法的缺点是预处理过程相当繁琐，材料的一次性投资大，吸附剂再生困难等。因此，如何降低运行费用，开发廉价吸附剂及对现有吸附剂进行改性处理，提高废水COD、BOD的去除率是吸附法今后发展的方向之一。催化氧化法是在传统化学氧化法基础上改进与强化，一般可分为多相催化氧化法和光催化氧化法，常用催化剂有Forton试剂等。与其它化学法相比，催化氧化法具有氧化彻底、设备简单、操作方便等优点。但由于催化剂价格较高，导致废水处理成本增大，使其应用范围大大缩小。因此，开发廉价的催化剂及研究催化和分离一体化的固定相催化是催化氧化法近年来的研究重点。（3）生物法生物法是利用微生物的新陈代谢作用处理污水中呈溶解或胶体状有机污染物质的一种水处理方法。生物法可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法，其中好氧法广泛用于生活污水及性质与之相近的工业废水的处理过程。根据微生物在水中所处的状态不同，生物法又可分为活性污泥法和生物膜法，经过近几十年的不断努力，活性污泥法和生物膜法的形式已发展为多种多样。①活性污泥法:包括传统活性污泥法、完全混合活性污泥法、阶段曝气活性污泥法、吸附一再生活性污泥法、延时曝气活性污泥法及高负荷活性污泥法、AB法、氧化沟工艺、SBR工艺、CASS工艺等。②生物膜法:有普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池、生物转盘及生物接触氧化等。③自然处理法:稳定塘法、土地处理法。④厌氧处理法:UASB反应器、复合式厌氧反应器、厌氧生物膜法。⑤其它处理方法:脱氮除磷A/0与AZ/0法。4.2中水处理工艺比选(ProcessComparingofRecyclingofWater)目前，中水处理技术很多，包括生物接触氧化，曝气生物滤池，膜一生物反应器，CASS工艺等。选用工艺时应考虑污水原水水质、中水用途与水质要求、工艺本身的处理能力、运行稳定性，占地与运行管理等。（1）采用以接触氧化为主要工艺的“物化一生化一物化”的三级处理工艺:污水→格栅→初沉→接触氧化→二沉→过滤→消毒→中水回用针对生活污水特点，采用目前较为成熟的生物处理技术接触氧化法，然后经沉淀、过滤和消毒后，进行回用。水质参数按一般生活污水水质设计计算，出水可以基本达到国家生活杂用水水质标准。技术特点:投资省，占地小，工期短;处理效果稳定可靠;可通过先进的控制技术，实现全过程自动控制。设备特点:可以是地上式或地埋式;对周围环境无影响;操作简单、维修方便;运行费用低。也可采用一体化设备:①初沉池②生物接触氧化池③二沉池④消毒池⑤污泥池⑥风机房⑦风机、水泵、配电装置组成。（2）采用曝气生物滤池工艺(BIOFOR)污水→格栅→初沉→曝气生物滤池→消毒→中水回用曝气生物滤池是集生物膜吸附、生物膜絮凝、生物化学反应、过滤净化于一体的生物净化工艺。BIOFOR采用高滤速过滤，工艺所需的占地面积仅为常规工艺的1/10-1/5。生物膜定期更新，特别适用于以下场合:要求处理出水水质高(如达到生活杂用水水质标CJ25.1-89);占地面积紧张;水温低，实践表明，在水温6一10℃的范围内，BIOFOR可正常运行:水量变化大。BIOFOR具有很强的抗冲击负荷能力，甚至在停止运行后，再次启动需要很短的时间即可完全恢复正常的处理效果。基建投资低，运行费用少。BIOFOR同时具有高滤速和高负荷的特征，在占地面积小的同时，池体体积也大大缩小，有效地降低了基建投资;同时BIOFOR的氧利用率高，曝气量仅为常规工艺的1/6左右，有效地降低了曝气所需的动力费用。环境质量高，BIOFO(3)膜生物反应器工艺(MBR)污水→格栅→调节池→膜生物反应器→消毒→中水回用膜生物反应器技术(MBR)是20世纪末发展起来的水处理高新技术，它利用了膜分离的选择透过性与高效性，又利用了生物处理有效性及彻底性，将水中的有害物质最大限度地去除，因此，该技术处理后的污水水质清澈，有机物含量极低，可直接回用，该项技术目前己被许多发达国家广泛应用，在有些国家污水经过处理后可直接饮用。MBR工艺减少了传统工艺大部分的处理单元，大幅节省了基建投资和占地，污水在处理设备中停留时间由传统工艺的8-12小时减少到4小时，且避免了传统处理难以去除的气味，水质优于国家建设部“生活杂用水水质标准”。最重要的是它做到了污水的分散处理，可随时处理随时使用，避免了长距离运输，而且完全的自动化控制使得运行管理简单。（4）周期循环活性污泥法工艺（CASS）污水→格栅→沉砂池→CASS反应器→消毒→中水回用CASS工艺是在SBR的基础上发展起来的，是21世纪国内外普遍使用的成熟的有机废水处理工艺。该污水处理具有高效的有机物去除率，同时具有良好的除磷脱氮效果，设备投资少，运行费用低，管理操作简便。该工艺非常成熟，适用条件较广。上述几种生物膜的污水处理工艺由于生物膜容易堵塞和腐化，膜的反清洗较复杂，制膜成本和能耗较高，由于这些原因，生物膜法在徐州市的应用很少，原徐州溶剂厂生物膜处理工艺的失败就是一个非常典型的例子。本文着重介绍目前国内外运行比较成熟先进的CASS工艺，同时结合华厦集团有限公司华厦小康城商住小区的中水回用的工程来论证该工艺的可行性。4.3周期循环活性污泥法(CASS工艺)(CASSProcess)4.3.1CASS工艺原理(PrincipleofCASS)CASS(CyclicActivatedSludgeSystem)是在间歇活性污泥（SequenceBatchReactor,简称SBR）的基础上发展起来的，即在SBR池内进水端增加了一个生物选择区（可曝气或不曝气的预反应区），后部出水采用可升降的自动撇水装置；其工作过程分为曝气、沉淀和排水三个阶段，运行过程中连续进水，排水方式灵活，周期循环进行(沉淀期、排水期仍连续进水)。图4－1周期循环活性污泥法（CASS）工作原理Graph4-1PrincipleofCASSProcess4.3.2CASS工艺流程(FlowofCASS)如下图所示：污水连续进入预反应区（曝气或不曝气均可），经过隔墙底部进入主反应区，在保证供氧的条件下，使有机物得到彻底分解。根据进水水质及排放标准设计运行控制参数，如有机负荷、工作周期、水力停留时间等。对生活污水通常设计4小时为一个工作周期，其中曝气2小时，沉淀1小时，排水1小时。CASS法工艺流程为图4－2。图4－2CASS法工艺流程Graph4－2FlowofCASSProcess传统活性污泥法工艺流程为图4－3图4－3传统活性污泥法工艺流程Graph4-3FlowofTraditionalActivatedSludgeProcesses4.3.3CASS工艺主要设备的特点(CharacteristicofMainEquipment)生物选择区的特点设置生物选择区的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌，其容积约占整个池子的10%。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累--再生理论，使活性污泥在选择器中经历一个高负荷的吸附阶段(基质积累)，随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质降解的全过程和污泥再生。据有关资料介绍，污泥膨胀的直接原因是丝状菌的过量繁殖。由于丝状菌比菌胶团的比表面积大，因此有利于摄取低浓度底物。但一般丝状菌的比增殖速率比非丝状菌小，在高底物浓度下菌胶团和丝状菌都以较大速率降解底物与增殖，但由于胶团细菌比增殖速率较大，其增殖量也较大，从而较丝状菌占优势，这样利用基质作为推动力选择性地培养胶团细菌，使其成为曝气池中的优势菌。所以，在CASS池进水端增加一个设计合理的生物选择器，可以有效地抑制丝状菌的生长和繁殖，克服污泥膨胀，提高系统的运行稳定性。CASS工艺对污染物质降解是一个时间上的推流过程，集反应、沉淀、排水于一体，是一个好氧-缺氧-厌氧交替运行的过程，同时具有一定脱氮除磷效果。曝气方式的特点CASS工艺采用潜水射流式水下曝气器，该曝气器是由潜水泵和射流器组成，强制喷出的水流通过射流器的喷嘴产生吸力，将水面以上的空气由空气管吸入射流器，在扩散段与水混合，混合液从射流器喷出，在池中形成强烈的涡流，大量的氧气溶解在水中。CASS型潜水射流曝气机的特点：①极高的溶氧效率②对流和循环达到了最佳的混合搅拌效果③强制流动避免了污泥沉淀④防治了污泥和杂质的堵塞⑤噪音低⑥搅拌与溶氧同时进行，可省去鼓风机⑦省去了鼓风机房和空气管道系统，节省投资⑧安装维护方便，不受运行干扰由于小区大都是居民居住区，对环境的要求比较高，因此污水厂建设时应充分考虑噪音扰民问题和污水厂操作人员的工作环境，采用水下潜水射流曝气机代替传统的鼓风机曝气可有效解决噪音污染。另外，由于CASS工艺独特的运行方式，采用水下曝气机可省去复杂的管路及阀门，安装、维修方便，使用灵活，可根据进出水情况开不同的台数，在保证效果的条件下，达到经济运行的目的。撇水方式的特点撇水机是CASS工艺的关键组成部分，其性能是否稳定可靠直接影响到CASS工艺的正常运行。目前，国内外对撇水机仍在进行研究和开发，按照目前所用的原理，撇水机可分为三种类型，即浮球式、旋转式和虹吸式。撇水机研制的关键是解决滗水过程中，堰口、导水软管和升降控制装置与水流之间形成的动态平衡，使之可随排水量的不同调整浮动水堰浸没的深度，并随水位均匀地升降，将排水对底层污泥的干扰降低到最低限度，保证出水水质稳定。与传统活性污泥法的比较与传统活性污泥工艺相比，CASS工艺具有以下优点：（1）建设费用低。省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备，建设费用可节省10%～25%。以10万吨的城市污水处理厂为例，传统活性污泥法的总投资约1.5亿，CASS法总投资约1.1亿。（2）工艺流程短，占地面积少；污水厂主要构筑物为集水池、沉砂池、CASS曝气池、污泥池，而没有初次沉淀池、二次沉淀池等，布局紧凑，占地面积可减少20－35%。以10万吨的城市污水处理厂为例，传统活性污泥法的占地面积约为180亩，CASS法的占地面积约60亩。（3）运转费用省。由于曝气是周期性的，池内溶解氧的浓度也是变化的，沉淀阶段和排水阶段溶解氧降低，重新开始曝气时，氧浓度梯度大，传递效率高，节能效果显著，运转费用可节省10%～25%。（4）有机物去除率高，出水水质好。通过合理的设计和良好的管理，对城市COD为400mg/l时，出水小于30mg/l以下。（5）管理简单，运行可靠。污水处理厂设备种类和数量较少，控制系统比较简单，工艺本身决定了不易发生污泥膨胀，所以，控制系统简单，运行安全可靠。（6）污泥产量低，污泥性质稳定。（7）不仅能有效去除污水中有机碳源污染物，而且具有良好的脱氮、除磷功能。（8）无异味。与SBR工艺的比较与SBR工艺相比，CASS工艺具有以下优点：（1）其反应池由预反应区和主反应区组成，因此，对难降解有机物的去除效果更好。（2）进水过程是连续的，因此，进水管道上无需电磁阀门等控制元件，单个池子可独立运行，而SBR进水过程是间歇的，应用中一般要2个或2个以上的池子交替使用。（3）排水是由可升降的堰式撇水机完成的，随水面逐渐下降，均匀将处理后的清水排出，最大限度降低了排水时水流对底部污泥的搅动。（4）CASS法每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3，而SBR则为3/4，所以，CASS法比SBR法的抗冲击能力更好。CASS工艺处理效果CASS生物处理法是周期循环活性污泥法的简称，该工艺最早在美国应用，资料显示在名尼苏达州草原污水处理厂、密执安州地区废水处理厂应用均获得了良好的处理效果。此工艺的COD去除率达85％，BOD去除率达95％，并能达到良好的除磷脱氮效果。该工艺应用比较广泛，美国、加拿大、澳大利亚已有270家污水处理厂应用该工艺。在我国上海、昆明、北京等地也应用该工艺处理生活污水和工业废水，已有几十个工程实例。目前，该工艺已成功应用于生活污水、医院污水、食品废水等方面的治理，受到环保部门和广大用户的广泛关注和一致好评。采用CASS工艺处理小区污水，出水水质稳定，优于一般传统生物处理工艺，其出水接近《生活杂用水水质标准》(CJ25.1-89)，主要项目见表4－1。[29]通过过滤和消毒处理后，就可以作为中水回用。表4－1生活杂用水水质标准Table4-1WaterQualityStandardofMunicipalMiscellaneousWater项目便器冲洗、城市道路浇洒洗车、扫除溶解性固体(mg/L)12001000悬浮性固体(mg/L)105色度(度)3030臭无不快感觉无不快感觉pH6.5～9.06.5～9.0BOD(mg/L)1010COD(mg/L)5050氨氮(mg/L)2010总大肠菌群(个/L)334.4消毒(Disinfection)消毒的主要目的是利用物理或化学方法杀灭污水中的病原体微生物，防止对人类及禽畜的健康产生危害或对生态环境造成污染。城市污水二级处理出水中的微生物一般黏附在悬浮固体上，经过一定的深度处理后，细菌的相对含量大幅度减少，但其绝对值仍然很可观