城市污水資源化的應用

第13卷第4期平頂山工學(xué)院學(xué)報Vol 13 No 42004年12月Jourmal of Pingdingshan Institute of TechnologyDec.2004文章編號∶671-966x(2004)4-0035-04城市污水資源化的應用朱偉萍何亞麗殷磊2(1.平頂山工學(xué)院河南平頂山4670012河南省焦作市水務(wù)有限責任公司河南焦作454100)摘要:水資源是人類(lèi)生存的基本條件是國民經(jīng)濟的生命線(xiàn)。隨著(zhù)我國改革開(kāi)放的深入經(jīng)濟的高速增長(cháng)人類(lèi)面臨著(zhù)日益嚴重的水資源短缺和水環(huán)境污染問(wèn)題而且成為制約我國經(jīng)濟可持續發(fā)展的重要因素。通過(guò)對我國水資源狀況污水資源化緊迫性、城市污水回用途徑的分析與展望并通過(guò)工程實(shí)例進(jìn)行了論證提出了城市污水回用的可行性及巨大的潛力城市污水資源化作為第二水源是解決城市水資源短缺的重要途徑。關(guān)鍵詞:污水資源化水資源城市污水回用中圖分類(lèi)號:X703文獻標識碼水資源是十分重要又很特殊的自然資源,它是人類(lèi)賴(lài)以生存的基本條件是人類(lèi)社會(huì )可持續發(fā)展的限制因素水也是一種有限的、無(wú)可替代旳寶貴資源。隨著(zhù)工業(yè)化進(jìn)程的加快和經(jīng)濟旳迅猛發(fā)展需水量增長(cháng)速度驚人加上對水資源的不合理開(kāi)發(fā)與利用以及用水的浪費使世界面臨著(zhù)水的危機并威脅著(zhù)人類(lèi)的生存和發(fā)展。據聯(lián)合國預測水將成為21世紀最有爭議的都市問(wèn)題。21世紀初在荷蘭海牙舉行的第二屆世界水論壇及部長(cháng)級會(huì )議上通過(guò)的《海牙宣言》呼吁世界各國盡快采取行動(dòng)合理利用和保護水資源并確定目標、戰略和實(shí)施進(jìn)度。因此合理開(kāi)發(fā)利用和保護水資源、節約用水是21世紀人類(lèi)面臨的嚴峻課題1我國水資源狀況地球上水的總量約為103m3其中淡水僅占3%。由于絕大多數的淡水以冰川形式存在可供人類(lèi)利用的淡水不到其總量的1%。許多發(fā)展中國家面臨著(zhù)十分嚴重的水問(wèn)題如印度的孟買(mǎi)、埃及的開(kāi)羅、墨西哥的墨西哥市、巴西的圣保羅以及中國的北京和上海等。我國水資源總量居世界第六位但人均占有水量?jì)H2400~2500m/d列世界第110位為世界人均占有水量的四分之一。而且我國水資源時(shí)空分布極不均勻可利用水資源量占天然水資源量的比重小水污染及水浪費現象嚴重使我國水資源日益短缺已被聯(lián)合國列為13個(gè)水資源貧乏的國家之一。全國669個(gè)城市中有400個(gè)城市水資源緊缺其中有110個(gè)城市嚴重缺水年缺水量60×105m3每年影響工業(yè)產(chǎn)值2000億元。北京、天津、長(cháng)春、大連、青島等大城市已受到水資源短缺的嚴重威脅。1.1我國各地水資源總量排序及人均占有水資源量從我國各地水資源總量及人均占有量排序上(見(jiàn)圖1圖2)清楚地表明了我國水資源量的地區分布及人均分布狀水資源總量?jì)|立方米終E求影糞王圖1我國各地的水資源總量z頂山工學(xué)院學(xué)報2004年12月況的不均勻性。其中我國有一半以上的省、市、自治區、直轄市人均占有量低于全國平均量。國際上認為水資源緊缺限值為人均年水資源量不低于1000m3目前我國已有10個(gè)省、市、自治區低于此限值。但是這些人地區經(jīng)濟發(fā)達城市現代化程度高在社會(huì )經(jīng)濟基均礎等方面都具有進(jìn)一步發(fā)展的巨大潛力而水資占源的短缺已成為可持續發(fā)展的制約因素有1.2污水資源化的緊迫性資5∞污水資源化是解決水資源短缺途徑中切實(shí)可量行的有效措施之一。將污水處理回用作為城市用全國人均2400水的第二水源,也是水資源的持續利用,具有開(kāi)方源節流與環(huán)境保護的綜合效益。黨和國家領(lǐng)導米人也十分重視水資源問(wèn)題,江澤民主席1998年就水資源問(wèn)題作過(guò)重要指示,指出要認真做好圍圍里馬水的資源開(kāi)發(fā)與節約用水工作,二者不可偏廢”。朱镕基總理在1999年《政府工作報告》中再次強調尤其要把水資源的合理開(kāi)發(fā)和節約用水工作圖2我國各地人均占有水資源單位mn3)放在突出位置"。隨著(zhù)我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快在人們的生產(chǎn)活動(dòng)中用水量越來(lái)越大相應的污水排放量也大污染了水源導致了水資源的功能下降使原本的水資源供需矛盾更加加劇嚴重地制約著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的可持續發(fā)展。為了緩解水資源旳供需矛盾和日益嚴重的水環(huán)境惡化的世界性難題污水資源化已迫在眉睫。2城市污水資源化的展望2.1城市污水回用范圍城市污水經(jīng)過(guò)二級處理和一定深度處理后的再生水水質(zhì)達到回用標準可作為水資源加以利用利用應以不直接與人體接觸為準。主要回用于丬城市公共事業(yè)用水如園林澆灌、噴灑馬路和補給市政景觀(guān)水堿2冮業(yè)生產(chǎn)用水緩解工業(yè)用水矛盾特別是循環(huán)用水占工業(yè)用水70%~80%如電力、石油、化工等行業(yè)冷卻水占90%以上3)農業(yè)灌溉,既可以減少農業(yè)對水資源的用量又可以成為農作物的營(yíng)養物質(zhì)有利于農作物的生長(cháng);地下回灌水維持地下水的含量平衡防止地下水水位降低δ)洗用水如洗車(chē)、廁所的沖洗為環(huán)境用水如改善惡化的環(huán)墩通過(guò)濕地改善水質(zhì)建設新濕地、補充河流水量以保護野生動(dòng)物的棲息地或維持湖泊的審美價(jià)值。2.2城市污水回用的可行性①技術(shù)上的可行性。處理工藝是在傳統的二級處理污水基礎上對污水再進(jìn)行適當的深度處理使其水質(zhì)達到適于回用的標準。對此冖些國家已經(jīng)做了大量工作并在城市污水再生利用方面建成了一批實(shí)際工程。我國也建成了大連污水回用示范工程及北京高碑店污水回用工程另外在天津、太原、青島等城市也建成了污水回用工程。②城市污水量大且集中水量水質(zhì)相對穩定不受季節等因素影響適應于工業(yè)用水水量、水質(zhì)比較穩定的特點(diǎn)。③污水回用工程一般均建造在城市附近與遠距離輸水相比大大減少了管線(xiàn)的基建投資和管理運行費用與新建水廠(chǎng)相比只需污水廠(chǎng)一次性的基建投資和運行費減少了新建水廠(chǎng)的投資和制水成本大連污水回用示范工程的運行效果表明回用水處理成本約為自來(lái)水成本的1④城市污水回用潛力巨大。城市污水中只有0.1%的污染物質(zhì)絕大部分是可以再用的清水。與城市供水量幾乎相當的城市污水排入下水道是一種很大的水資源浪費至少有相當于城市供水量的50%以上可以安全回用。全國城市污水年排放量大約在420億m但是城市污水的處理率僅為30%二級處理率為15%。根據十五”計劃綱要的要求到2005年我國城市污水集中處理率要達到45%。這給污水回用創(chuàng )造了基本條件。如果污水回用率平均達到20%",五”末期年污水回用量可達到40億m3這樣即可解決全國城市缺水量的上。由此可見(jiàn)我國污水回用的潛力是巨大的。2.3污水資源化工程實(shí)例2.3.1大連污水回用示范工程大連市屬于嚴重缺水城市(用水量標準僅為17L人d)雖然已投資幾十億元人民幣修建了跨水工程但仍不能滿(mǎn)足日益增長(cháng)的用水量霈求。為解決部分工廠(chǎng)因缺水而停產(chǎn)的問(wèn)題大連市修建了以城市污水為水源的深度凈化水第13卷第4期朱偉萍等城市污水資源化的應用池→清水池→工廠(chǎng)投入運行后出水水質(zhì)神H值為8.5~6.9xOD為80-4mg/L:O5為8.9-0.3mgL濁度為1l-0.1度色度為55-10度NH4-N為60~0.20mg/L丌-P為5.2~0.01mg/L基本滿(mǎn)足循環(huán)冷卻用水要求。經(jīng)濟效益每年可為大連市提供365萬(wàn)m3的水回用于工業(yè)。如果電費以0.48元/度,消耗藥費0.8元/m3,計算運行成本再生水的處理成本為0.25元/m3。大連市自來(lái)水成本為1.48元/m3再生水成本只是自來(lái)水成本的16每年可產(chǎn)生的經(jīng)濟效益是相當可觀(guān)的。社會(huì )及環(huán)境效益大連市污水回用示范工程不僅創(chuàng )造了經(jīng)濟效益也為大連這座美麗的城市解決水危機創(chuàng )造了有利的條件達到了堿少生活污水對環(huán)境的污染和節約用水的目的保證了水”這個(gè)有限資源的再利用為大連市經(jīng)濟的可持續發(fā)展打下了良好的基礎。2.3.2青島海泊河污水處理廠(chǎng)污水回用實(shí)例海泊河污廠(chǎng)污水回用工程處理能力為40000m3/d工藝流程見(jiàn)圖3。進(jìn)水處理后的回用水主要用于工業(yè)冷卻、電管廠(chǎng)沖灰、市區景觀(guān)和生活雜用等對水質(zhì)應常規指標的最高要求為sS為5mg/L機械混合池濁度為5~7NIU色度為30倍稀釋倍數)BOD為10mg/L:Cod-為50mg/l而該污水處理廠(chǎng)污水回用工程的出水水管式混合器質(zhì)為鐘H=6.5~8.5≤5mg/L濁度≤5NIU色度≤25倍稀釋倍數)BOD加藥間加氯間≤10mg/L:od2≤50mg/L完全滿(mǎn)足用一D水質(zhì)較好時(shí)的工藝流程戶(hù)對水質(zhì)常規指標的要求水質(zhì)較差時(shí)的工藝流程經(jīng)濟效益每年可為城市提供1460萬(wàn)m3回用水代替自來(lái)水每年可以為城圖3青島海泊河污水回用工程流程圖市創(chuàng )造7256萬(wàn)元的收益。若回用水以0.8元/m3收費則每年還可以為處理廠(chǎng)回收資金1168萬(wàn)元作為處理廠(chǎng)的經(jīng)營(yíng)費補貼從而為城市污水處理提供了保證。由此可見(jiàn)經(jīng)濟效益是非?？捎^(guān)的。社會(huì )及環(huán)境效益海泊河污水處理廠(chǎng)的回用水作為工業(yè)用水及其他雜用水不僅可以減輕城市供水負擔而且為青島市開(kāi)辟了第二水源緩解了青島市用水的緊張狀況為青島市的經(jīng)濟可持續發(fā)展提供了有利的保證。2.3.3洛陽(yáng)石化總廠(chǎng)用CASS+物化工藝”處理生活污水及回用示例工藝流程如圖4。cASS池反滲透鍋爐用水加水質(zhì)穩定劑,消毒劑后用作循環(huán)冷卻水補克水圖4洛陽(yáng)石化總廠(chǎng)生活污水回用工程流程圖z頂山工學(xué)院學(xué)報2004年12月經(jīng)濟效益每年可為洛陽(yáng)石化總廠(chǎng)提供365萬(wàn)m3的回用水用于循環(huán)冷卻及鍋爐用水。如果每深度處理1m3污水:能耗費用為0.51元藥劑活性炭等易耗材料費共0.49元人工費用為0.13元設備折舊費按10年折舊為0.40元。則毎深度處理1m3的污水不計折舊的處理費用為1.13元計設備折舊則為1.53元。工業(yè)用水的價(jià)格按2.8元/m3排污費按0.1元/m3計。則回用的凈收益為按10年折舊計算)1.37元/m3每抨產(chǎn)生的經(jīng)濟效益是十分顯著(zhù)的社會(huì )與環(huán)境效益冮程的運行不僅為公司找到一條穩定的第二水源”解決了企業(yè)的水饑渴”矛盾而且每年可節約大量的新鮮水緩解了本地區的缺水危機社會(huì )效益十分突出。此外每年可削減外排污水約365萬(wàn)t對于地區的水環(huán)境保護和生態(tài)恢復都有重要的意義。3結論①城市污水資源化在技術(shù)條件、經(jīng)濟效益、環(huán)境效益上都是可行的有推廣使用價(jià)值②城市污水資源化開(kāi)辟了第二水源諴少了城市新鮮水的取用量諴輕了城市供水不足的壓力和負擔,一定程度上緩解了供需矛盾③城市污水資源化堿少了污水排放量堿輕了對水體污染減少了治理環(huán)境的投資。參考文南[I光燾城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規劃M(mǎn)]北京中國建筑工業(yè)出版社1993[2脹張自杰排水工程M]北京中國建筑工業(yè)出版社200[4肖錦陳元彩.中國西部開(kāi)發(fā)與城市污水回用J工業(yè)水處理2002x3)3-093)32-33.[3脹奎沈春花城市污水再生工藝流程探訌J]河北工程技術(shù)高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報,9Application of recycle of urban sewage as resourceZHU Wei-ping HE Ya-Ii' YIN LeiAbstract :Water resource is the essence of life as well as the important factorWith the implemenopen-up policy and the rapid increasing of econang increasingly serious shortage of water becomes the important factors preventinountry s economy from developing continuously. Based on the discussion of the water condition ,the approach of urban sewage reuseand engineering examples. The possibility of urban wastewater reuse and its great potential are analyzed. It is pointed out that urbawastewater resourcizing making the sewage the second water resource is the important measure of resolving water shortageKey Words resourcizing of sewage water resource Reuse of urban sewang