城市污水的资源化利用

第22卷第3期吉林建筑工程学院学报Vol 22 No. 32005年9月Journal of Jilin Architectural and Civil Engineering InstituteSep.2005文章编号:1009-128X2005)30051城市污水的资源化利用刘文1王刚2高昕3巴琦11吉林建筑工程学院环境工程系长春13021;2长春市经济适用房发展中心工程部长春1300113中国市政工程东北设计研究院长春130021)摘要水资源短缺水污染加剧日益成为人们关注的焦点.在这种情况下污水回用便成为一种稳定、可靠、经济的水源笔者就城市污水回用的可行性国内外发展概况城市污水回用于农业、工业和城市生活以及城市污水回用的经济性等方面作了分析论述关键词污水回用水资源经济分析中图分类号:IU992.3文献标识码:A0前言随着经济发展和城市化进程的加快城市缺水问题日益突岀.据统计洤全国669个城市中AO0个城市常年供水不足,10个城市严重缺水日缺水量达1600万m3年缺水量达60亿m1.天津、长春、大连、青岛唐山以及烟台等大中城市已受到水资源短缺的严重威胁由于缺水每年影响工业产值2000多亿元.因此当务之急是寻找新的水源.而污水作为一种新的水源方式己已渐渐被人们所重视城市污水就近可得易于收集易于处理数量巨大稳定可靠不受制于天不受制于人.作为城市第二水源要比海水、雨水实际比长距离引水经济.开辟这种非传统水源实现污水资源化对保障城市安全供水具有重要的战略意义.1国内外污水回用概况由乎水危机"的困扰许多国家和地区积极着手巩固和加强节水意识以及开展城市污水再生与回用工作城市污水回用就是将城镇居民在生活及生产过程中产生的污水处理后再重新回用于生产生活的污水资源化过程.其有两种不同程度的回用:种是将污、废水处理到饮用水程度而另一种则是将污、废水处理到非饮用水程度对于前一种因其投资较高、工艺复杂非特缺水地区一般不常采用.多数国家与地区是将污、废水处理到非饮用程度所以在此引出了中水概念.中水就是将人们在生活和生产中使用过的优质杂排水不含粪便污水和厨房用水)以及生活孓废冰经集流再生处理后回用充当地面清洁、浇花、洗车、空调冷却、冲厕、消防等不与人体直接接触的杂用水1.1国外发展概况目前世界上许多严重缺水的国家都在积极开发污水回用技术以实现污水的资源化利用缓解水资源危机并已取得了大量的成功经验以色列是在污水回用方面最具特色的国家之一它地处干旱和半干旱地区人均水资源占有量仅为476m3.以色列再生水利用最突出的特点是把再生水作为国家水量平衡的重要组成部分而且早在20世纪60年代就把污水再生利用列为一项国家政策.截至1987年已建造210个市政再生水利用工程规模最大为20万m3d最小为27m3/d,般介于0.5万m3/d-1万m3d之间21.100%的生活污水和72%的市政污水已实现再生利用其中A2%用于灌溉30%回灌地下和排入河道其余用于工业和城市绿化等.以色列污水利用量在总供水量中所占比例目前已超过10%污水利用率之高堪称世界第52吉林建筑工程学院学报22日本以有较多的中水道"(即中水系统烘生活杂用而著称.1955年,日本开始启用再生水利用工程,1978年由于受节能政策调整和城市水荒的影响至上而下政府都制定了中水利用指导计划从1980年开始以东京为首的中水利用设施建设迅速发展.迄今为止共有中水处理设施1369座中水约占污水回用量的40%21;日本城市污水集中处理再生利用和分散再生利用都大量存在其最突出的特点有两个(1)分散处理并回用于城市生活杂用的再生水所占比例很大(2)各个城市都有不同的工业用水水质标准.此外日本政府对供水设施建设和水价均有较高的补贴从而水价对于再生水设施建设的影响不是主要的表1为日本再生水利用的几个实例及其处理流程表1日本再生水利用工程实例处理流程东京都江东地区工业回用二级处理出水→混凝沉淀→活性炭→回用江崎市工业回用二级处理出水→加氯消毒→回用东京千代田区某楼中水回用杂排水→格栅→油水分离→亠曝气池→沉淀池一过滤池→加氯消毒→冲厕东京港区某楼中水回用杂排水→格网→膜处理→活性炭吸附→加氯消毒→冲厕川崎市再生水用于景观水体二级处理出水→好氧滤池→活性炭吸附→景观回用臭氧氧化→景观回用美国城市污水处理等级基本上都在二级以上处理率达到100%.自1920年在亚利桑那州修建的第一个分质供水系统用于浇灌绿地、冲厕、洗车等以来美国的城市污水再生利用已经从试验研究阶段进入生产应用阶段其范围涉及农业、工业、地下水回灌和景观娱乐等方面,其比例大致为6%用于各种回灌和景观31.5%用于工业5%用于地下回灌;1.5%用于娱乐、渔业等2.美国再生水利用模式的突出特点是集中处理回用很少直接用于城市生活杂用再生水利用工程主要分布于水资源短缺、地下水严重超采的西南部、中南部和加利福尼亚州、亚利桑那州、得克萨斯州以及佛罗里达州等.美国的再生水水质标准各州不一并且,不同的回用对象水质标准也不一样但都很严格.此外俄罗斯、英国、阿根廷、巴西、智利、秘鲁、科威特、塞浦路斯、突尼斯以及中东诸国等也都开始启用污水再生利用工程以弥补日益缺乏的水资源其中用于农业灌溉的比例最大.其他国家的再生水利用情况见表2表2部分国家再生水利用实例国家城市再生水利用规模/万m3/d回用对象俄罗斯莫斯科工业费罗茨瓦夫17.0灌溉、地下水回灌墨西哥联邦区浇灌花园沙特阿拉伯利雅得12.0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电厂冷却水纳米比亚温得和克饮用水1.2国内发展概况根据国家十五计划纲要要求ρ005年我国城市污水处理规模将超过4000万mld城市污水集中处理率将达到45%这给城市污水再利用创造了基本条件我国污水的再生利用理论研究和实践经历了六五”期间的起步阶段1980-1985y,七五”到九五”期间的技术储备和示范工程引导阶段1980-2000和目前的发展阶段3]我国自20世纪50年代就开始采用污水灌溉的方式回用污水但是真正将污水经深度处理后再回用于城市生活和工业生产却仅有20年的历史.率先采用污水回用的是大楼污水的再利用.随着社会经济的发展和人们环境意识的不断提高污水回用逐渐扩展到缺水城市的许多行业.但直到20世纪80年代中期此项节水措施仍处于起步阶段.20世纪80年代末随着我国大部分城市水危杋的频频岀现和污水回用技术旳日趋成熟污水回用的研究与实践才能得以迅速发展″八五”的实践表明污水回用措施既节水又能减轻环境第3期刘文王刚高昕巴琦城市污水的资源化利用53中水回用作为市政及其它杂用水以缓解其面临的淡水危机北京市从1984年开始进行中水回用工程示范建设并在1987出台的《北京市中水设施建设管理试行办法》中明确规定:凡建筑面积超过2万m2的旅馆、饭店、公寓以及建筑面积3万m2以上的机关科研单位和新建生活小区都要建立中水设施以此为契机北京市中水设施建设得到了较快地发展至1995年北京市已有中水设施115个日回用污水已达1.2万m3,中水建设已初具规模冯马志毅等对太原市建筑中水回用进行的经济分析结果表明2010年的回用成本仅为0.368元/m3不仅低于太原市供给企事业单位的自来水价格1.90元/m3甚至比城市生活用水的价格1.20元/m3还要低更低于桑拿业9.0元/m3的供水价格.此外天津、深圳、上海以及大连等城市的中水建设也初见成效4-6二级处理岀水经深度处理后再供给工业生产和城市生活作低质用水是污水资源化的另一种形式:八玒"期间大连舂柳污水处理厂将二级岀水深度处理后回用给煤气厂代替新鲜水这是我国最早的示范工程此后北京、天津等大城市也进行了工程示范建设纪庄子污水处理厂采用A2/厌氧/缺氧/好氧冮艺处理污水并建成了处理能力为2000m3/d的污水资源化示范工程净化水的50%用于污泥脱水机房冲洗滤布其余用作冲厕水、煤厂及污水厂的杂用水沃津东郊污水处理厂设计规模40万m3/d其中设计回用污水量7万m3北京高碑店污水处理厂每天处理污水50万m3二级出水中有30万m3用于农田灌溉20万m3回用于工业主要提供给通州东方化工厂和华能高碑店热电厂作冷却用水.高碑店污水处理厂二期工程于1999年10月投入运行污水处理量达100万m3/d回用水量也有所增加782污水回用对象2,1农业灌溉这是污水资源化的一个古老而永不过时的方向.大约从19世纪60年代起,世界许多地方如德、英、俄等国就将城市污水用于灌溉大面积草地.现今美国洛杉矶等加州西部一些城市、亚利桑那州、得克萨斯州等都将处理后的污水用于农业灌溉.原苏联曾计划在1980年底有50%的城市污水处理后用于农灌.在以色列污水回用于农业的比例达85%~100%29我国自20世纪60年代以来许多地方积极推行污灌积累了正反两方面的丰富经验10污水回用往往将农业灌溉推为首选对象其理由主要有两点(1)农业灌溉需要水量很大污水回用于农业有广阔天地全球淡水总量中大约有70%-80%用于农业不到20%用于工业6%用于生活、2)污水灌溉对农业和污水处理都有好处.仅对农业而言能够很方便地将水与肥同时供应到农田除水价外每立方米污水中所含的氮、磷、钾等肥分就值14美分.总体来看当前污水回用于农业有三个问题需要解决〔1)水质应以利用生活污水为主而且根据土地与作物要求先对污水进行必要处理防止危害环境以及长期灌溉后土壤板结作物中积累残毒等.(2)长年利用对非灌溉季节的污水岀路要事先妥善安排(3)管理污水灌溉涉及许多科学技术应因地制宜不断总结经验.此外目前城市污水的收集处理与排放属市政当局投资管理而污灌后受益归农民如何处理好供需双方的责权利也是一大关键.2,2工业每个城市从用水量和排水量看工业都是大户.美国工业用水量约为生活用水的7倍.太原市历年工业用水量占到全市总用水量的74%~81%工业排水量占全市总排水量60%~73%.面对清水日缺、水价渐涨的现实工业除了尽力将本厂废水循环利用、循序再用以提高水的重复利用率之外对城市污水再用于工业也日渐重视.据统计羡国357个城市污水回用总量中的40.5%是回用于工业的泊利恒钢厂几年来一直利用城市污水作为工业用水原苏联有36个工厂利用处理后的城市污水每天回用量达55.5万m3.日本东京三河岛污水处理厂日处理污水13.8万m3其中l1万m3/d的出水供应340个工厂的工业用水.名古屋市的污水经混凝、沉淀、过滤后供给12个工厂再用29我国太原北郊污水厂将其出水回用作太钢补充冷却水已有多年11工业用水由于其用途不同对水质的要求差异很大水质要求越高水处理的费用也越大.理想的回用对吉林建筑工程学院学报22大考虑循环使用之外补充用水量就占工业总用水量的30%以上所以应作为污水回用于工业的首选对象、(2)工艺低质用水.包括洗涤、冲灰、除尘、直冷、产品用水等其用水量占到工业总用水量的37%~50%(太原2.3城市生活城市生活用水量比工业用水量小得多.以太原市为例历年的城市生活用水量只占城市总用水量的19%~26%11其中有1/3以上用于公共建筑、绿化和浇洒其余为居民生活用水世界上将城市污水经处理后直接用作生活饮用水源是有先例的.如南非的温得霍克市和美国堪萨斯州的査纽特等而且由于处理得当均未发生卫生问题21.但是大多数地区对此仍持保守态度如美国环保局认为除非别无水源可用否则尽可能不以再生污水作为饮用水源目前再生污水回用于城市的对象一般只限于以下两方面(1)市政用水即浇洒、绿化、景观、消防、补充河湖等用水(2)杂用水即冲洗汽车、建筑施工、公共建筑以及居民住宅的冲洗厕所用水等.这类用水从水质上讲要求不高容易满足洏从水量上讲只占全市总用水量的7%-10%与灌溉用水和工业用水相比水量少得多12-141污水回用的经济性城市污水采取分区集中回用时与开发其它水资源相比在经济上是有优势的.(1)比远距离引水便宜将城市污水处理到可以回用作杂用水的程度其基建投资只相当于从30km外引水若处理到可回用作较高要求的工艺用水其投资相当于从40km-60km外引水15、(2)比海水淡化经济城市污水中所含的杂质少于0.1%而且可用深度处理方法加以去除而海水则含有3.5%的溶解盐和大量有机物其杂质含量为污水二级处理出水的35倍以上因此无论基建费或单位成本海水淡化都超过污水回用161(3)污水回用既节约了水资源也消除了环境污染其经济效益是双重的.据估计3,若将美国全部城市污水都加以回用其代价不过合全美国每人每月1美元污水回用的基建投资、运行成本即其经济性是决定其能否广泛应用的关键因素之一.一般来讲污水回用的基建投资包括以下几个方面(1)污水收集系绽主要是收集和输送污水的管道系统舶费用(2)污水处理系统主要是处理设备建构籯物连接管道等舶费用(3)回用供水系缬主要是供水管道系统费用(4)污泥处理系统主要是污泥脱水系统舶的费用.污水回用运行成本主要包括电费、设备折旧维修费、药剂费、人工费等具体到某一污水回用工程其基建投资和运行费用与其规模、型式、使用对象以及服务面积等有关结语随着经济和社会的发展水资源紧缺问题日益突岀从另一方面来说污水排放量也日益增加所以实现污水资源化是解决上述两个问题的最佳选择.目前制约污水资源化进程的关键因素是人们的节水意识和水价政策.节约水资源的价值不是从眼前利益岀发进行技术经济分析能评价出来的必须站在可持续发展的角度来认识这一问题如何立足于目前的经济技术条件制定出适合于社会主义市场经济体制的水资源政策促进污水资源化进程是我们面临的一个重大课题参考文献[1]钟淋涓方国华贺军,我国污水处理回用发展状况分析〔J].水利科技与经济2004,∝3)115-152[2]周军王佳伟应启锋王洪臣.城市污水再生利用现状分析〔J.给水排水2004302)12-163]周彤鮑宪枝赵丽君污水回用是解决城市缺水的有效途径—中国污水回用历程污水回用决策与技术[M〕.北京北学工业出版社2002:5-484]唐志伟.北京污水资源化与回用问题〔J].中国给水排水,1995,(5)20-22.刘文王刚高昕巴琦城市污水的资源化利用55[7]朱月海,水的循环与重复利厭M].上海洞济大学出版社200071-738]张忠徉钱易.城市可持续发展与水污染防治对策〔M〕.北京中国建筑工业出版社』9885-8[9]张悦,污水再生利用缓解城市缺水危机N〕.人民日报海外版)200110]籍国东姜兆春赵丽辉,我国污水资源化的现状分析与对策探讨〔J].环境科学进展9985)85-95[I1]刘如平.城市污水处理行业发展建设的问题探讨J〕.科技情报开发与经济200x5)57-5812]任洪强王晓蓉.城市污水处理及资源化技木〔J〕.化工技术经济200X11)40-43[13]叶雯刘美南.我国城市污水再生利用的现状与对策〔J).中国给水排水200x(12)31-33[14]王小英韩宝平刘怀忠.废水资源化的问题与出路J〕.中国人口资源与环境200x(2)53-5615]茹继平李大鹏.城市污水再利用新模式的探讨〔J〕.中国给水排水20015)33-351[16]国家城市给水排水工程技术研究中心.中国城市污水处理现状及规划〔N〕.中国环保产业网2003Reusing for Municipal sewageLIU Wen', WANG Gang GAo XinBA Qi(1 Department of Environmental Engineering Jilin Architectural and Civil Engineering Institute Changchun 130021;2 Department of Engineering Changchun Economical and Applicable house Development Center Changchun 1300213 China Northeast Design and Research Academe of Municipal Engineering Changchun 130021)Abstract: Shortage and pollution of water resource has become the focus cared by the public. To solve theproblem sewage reusing is a feasible method. Sewage reusing can obtain stable reliable and economical waterresource from the polluted water. In this article the feasibility of sewage reusing and its situation are discussedhe municipal sewage can be reused to agriculture Industry and urban. Its economical efficiency is also illustratein the articleKeywords ' sewage reusing water resource 'economic analysis上接第32页)Researching on the measured Nanometer level film thicknessWith michelson s InterferometerWANG En-shi DENG Yu SONG Xiao-dong(Jilin Architectural and Civil Engineering Institute Changhan 130021)Abstract Nanometer technology and materials are coming into our daily live. The research of Nanometer film arefocused by people. How to measure rapidly and accurately the thickness of nanometer is one of important methodsof research and product nanometer film. In this paper authors present that how to apply wave theory of light tomeasure nanometer film thickness by used Michelsons interferometer. It will supply a new method in theresearch field of nanometer technical materialsKeywords nanometer film computer technology michelson's interferometer