生活污水作为中水水源的探讨

生活污水作为中水水源的探讨

1当前水的定义和来源1.1生活杂用水水质标准将生活污水作为水源，经过适当处理后，将生活污水用作各种水源，其水质指标介于上水和下水之间，称为中水。中水起名于日本,中水的定义有多种解释,在污水工程方面称为再生水,工厂方面称为回用水,一般以水质作为区分的标志。按其利用方式和地点,建设部也起草了《生活杂用水水质标准》(GJ25.1-89)。该标准主要考虑以下方面:①卫生要求:无有害物质,其主要衡量指标有大肠菌群数、细菌总数、悬浮物量、生化需氧量、化学耗氧量等;②感官要求:无不快的感觉,其主要衡量指标有浊度、色度、臭气、表面活性剂和油脂等;③设备维护要求:不引起设备、管道等严重腐蚀、结垢,其主要衡量指标有pH值、硬度、溶解性固体等。当然,本标准的起草从一定意义上限制了中水的利用途径,有一定的局限性。因此需要对不同用途的中水进行分析,根据其最终用途选择合适的处理技术也是必需的。另外,仅仅将生活污水作为中水水源限制了中水的发展和利用的规模及前景,其他各种水源如:雨水、污水处理厂尾水、厂矿生产废水等都可以作为中水水源。1.2污水水源的确定从广义的角度来讲,中水水源应该包括:冷却排水、淋浴排水、盥洗排水、厨房排水、厕所排水、城市污水处理厂尾水等。一般不宜采用工业污水作为中水水源,严禁将具有传染性和放散性的污水作为中水水源。对于住宅可考虑除厕所生活污水外其余排水作为中水水源;对于大型的公共建筑、旅馆、商住楼等,采用冷却排水、淋浴排水、盥浴排水作为中水水源;公共食堂、餐厅的污水水质污染程度较高,处理比较复杂,不宜采用;大型洗衣房的排水由于含有各种不同的洗涤剂,能否作为中水源须经试验确定。目前,国内有不少研究正在寻找中水水源的其他途径,如利用城市屋面雨水作为中水水源等,这些研究拓宽了中水发展和应用的思路。2预处理、生化/物化处理7张希衡.废水治理工程.北京:冶金工业出版社,1984中,预处理主要包括格栅和调节池,主要目的是去除污水中的固体杂质和达到均质的效果;生化/物化处理主要目的是去除污水的溶解性有机物,是中水回用处理的关键;后续处理主要以消毒处理为主,保证中水水质卫生安全。2.1除污水中有机物关于这种处理方法,目前较成熟和已被采用的方法大致可分为3类:(1)生物处理法:利用水中微生物的吸附、氧化分解污水中的有机物,从而达到去除污水中溶解性有机物的目的。包括好氧和厌氧微生物处理,一般好氧处理较多。(2)物理化学处理法:以混凝沉淀(气浮)技术及活性炭吸附相结合为基本方式,与传统的二级处理相比,提高了水质,但运行费用较高。(3)膜处理:采用超滤(微滤)或反渗透膜处理,其优点是SS去除率很高,占地面积与传统的二级处理相比,减少了很多。但由于国内膜处理工艺尚处于发展阶段,膜组件及膜处理费用昂贵,目前应用该工艺有一定技术和经济上的分歧。2.2工艺流程设计确定工艺流程时必须掌握中水原水的水量、水质和中水的使用要求,应根据上述条件选择经济合理、运行可靠的处理工艺;在选择工艺流程时,应考虑装置所占的面积和周围环境的限制以及噪声和臭气对周围环境带来的影响;中水水源的主要污染物是有机物,目前大多数以生物处理为主处理方法;消毒灭菌工艺也必不可少,一般采用含氯消毒剂进行消毒。中水处理的工艺流程主要取决于中水水源和中水的用途,中水水源不仅影响处理工艺的选择,而且影响处理成本,因此,中水水源的选择十分关键。目前,我国主要以小区生活污水作为中水水源,而以屋面雨水作为中水水源的研究也在兴起,处理后的水主要用于浇花、冲厕、洗车等。当以城市污水处理厂二级处理出水为中水水源时,可采用物化+消毒工艺,具体如下:源水→调节池→过滤池→消毒池→储水池→排放当以小区生活污水作为中水水源时,可采用生化+消毒工艺,具体如下:源水→水力筛→调节池→生化池→过滤池→消毒池→储水池→排放上述工艺设施可根据现场具体情况,设计成地上式或地埋式结构。当以屋面雨水作为中水水源时,可采用过滤+消毒工艺,具体流程见图1。目前,随着环保设备的日益成熟,一体化中水回用设备也逐渐发展起来。它将中水回用处理的各个单元进行模块化,可以将几个单元组合集中在1台设备内进行,其特点是结构紧凑、占地面积小、自动化程度高。缺点是仅限于小流量的处理,适用于单体建筑的生活污水处理,当污水量和水质波动较大时,需设置调节池。常用的设备主要有:组装式中水回用设备、膜生物反应器等。目前国内均有定型产品销售。3回收技术的前景分析3.1我国西部大开发战略下的污水回用我国人均占有水资源量约为世界人均占有量的1/4,总量少,而且存在严重的时空分布不均,其中81%集中分布在长江及其以南地区,且该地区耕地面积仅占全国的36%,致使我国北部地区水资源缺少情况更加严重。高速发展也对环境造成了巨大的影响,废水、废气和废渣的排放量每年递增,已经到了必须解决的地步。同时,伴随着我国西部大开发战略的确定和实施,随着西部社会经济的快速发展以及人口的增加,水资源的供需矛盾尤为突出。在上述大背景下,积极稳妥地开展中水回用工作就显得十分必要和及时。国际上,日本、南非、以色列、美国、澳大利亚、俄罗斯等国早已开展污水经处理后回用的工作。我国对城市污水处理与利用的研究,早在1958年就开始列入国家科研课题,20世纪60年代关于污水灌溉的研究已达到一定的水平,20世纪70年代中期进行了以回用为目的的城市污水深度处理小试,20世纪80年代初的青岛、大连、太原、北京、天津、西安等缺水大城市相继开展了污水回用于工业和民用的试验研究,有些城市已修建了回用试点工程并取得了积极的成果,不少公共建筑亦建设了水回用装置。但是,这些年来坚持回用并用得好的试点不多,这中间暴露了不少问题,既有思想认识问题,亦有管理体制问题和经济问题。总之,搞好中水回用、建立多种形式的中水系统是解决我国水环境问题的战略需要,对北方城市尤为重要。3.2城市中水回用的最大产量—中水系统运行的限制因素在中水系统真正大规模应用之前,有许多现实问题需要得到解决,以下为笔者认为的几个主要限制因素。(1)建设、运营资金限制。与城市污水处理系统不同的是,城市污水处理系统的建立是国家目前阶段的首要目标,全国所有的大中型城市基本已经或正在建立污水处理系统。污水处理系统除运行管理费外,已无需较大的固定资产投资;而中水回用子系统仍处于起始阶段,需要新建中水生产厂和中水供给管网,尚需较大规模的投入。因此,大规模中水回用系统的融资渠道需要拓宽,接受各种社会资金进行建设已经是一种趋势。(2)中水产量限制。理论上讲,城市的污水排放量一般为自来水用量的70%左右,即使城镇二级污水处理厂处理尾水排放量无损耗地转化为中水,其产量也必低于城市用水量的70%。如果城市污水处理率约为50%计算,目前中水的最大产量不会超过城市自来水用量的35%,因此中水生产厂的设计最大产量、城市规划设置中水供给管网均受限制。这也限制了大规模中水回用的发展。为了将污水处理成符合中水水质标准的水,一般要进行3个阶段的处理:预处理、生化/物化处理及后续处理。其中,预处理主要包括格栅和调节池,主要目的是去除污水中的固体杂质和达到均质的效果;生化/物化处理主要目的是去除污水的溶解性有机物,是中水回用处理的关键;后续处理主要以消毒处理为主,保证中水水质卫生安全。(3)中水处理技术存在的问题。现有中水系统采用的处理流程以生化和物化2种方法为主,其中又以生化处理工艺居多。根据已有的调查研究表明,中水设施的建设与运行仍存在着许多问题,已影响到中水回用技术的推广。这些问题包括:(1)水量平衡计算不切实际,从而使设计与实际处理规模相差较大,运行成本高;(2)调节池容积的确定,容积太大增加投资,容积偏小在运行中必须交替进行中水溢流和自来水补充;(3)处理水质不达标,所选工艺流程的处理能力和处理效果有限,使出水不理想。根据实践经验看来,水量平衡是目前中水系统设计与运行的一个主要问题。(4)中水用途与价格限制。中水的用途与自来水相比较具有其局限性,目前大部分中水主要还是应用在生活杂用水等方面。因此,其价格必然低于自来水。而中水需要经过处理后才能在市场上进行竞争,相对自来水而言,中水的应用前景在很大程度上取决于中水价格有多大程度的优势,而这也给中水回用提出了更高的要求。探索和推广先进的、简单的、低运营费用的中水处理工艺是解决问题的关键。另外,中水回用价格体系的规范和明确也远不如自来水价格体系。(5)用户的心理接受能力。自从提倡中水回用以来,最终用户的心理接受能力始终是一个需要解决的问题。中水也是产品,需要得到消费者的认可和接受才会有市场。目前,受限于我国教育发达程度和中水回用方面宣传的缺乏,中水回用在很多地方并不为最终用户接受和支持,特别是以污水处理厂尾水为中水水源的再生水。解决中水大规模应用必须解决中水回用这个市场瓶颈。当然,这是一个比较长期的过程。4中水回用的前景展望上述因素影响了中水回用的前景,中水回用系统能否盈利、能否发展壮大、中水用途能否拓宽、能否被最终用户接受等都