污水處理與資源化利用

第21卷第3期遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2002年6月Vol.21,No.3Journal of Liaoning Technical University (Natural Science)Jun，2002文章編號: 1080502030388-08污水處理與資源化利用于洋，周金娣，王顯軍(遼寧工程技術(shù)大學(xué)土建學(xué)院 遼寧明新123000摘要:通過(guò)對我國日前水資源儲最，需水概況，指出我國水資源態(tài)勢的嚴熏性。我閆水資源匱乏的主委因素是地面徑流量H益酸少，自日超量開(kāi)采地下水，用水浪費及水體/重朽染。提出污水回用的重要性，必要性及叮能性。井針對 H前我國水處理工作的艱巨性，提出今后對，工業(yè)廢水的處理必須遵循工業(yè)生產(chǎn)的循環(huán)經(jīng)濟原則，提高城市污水的北害化處理率:開(kāi)發(fā)水處理新T藝從而降低水處理費用，并且進(jìn)-步完善水處理理論科學(xué)。關(guān)鍵詞:水資源水污染，污水資源化，水處理中圖號: X52 .文獻標識碼: A0引言自20世紀70年代以來(lái)，世界上最熱門(mén)的話(huà)9 000億元。據世界觀(guān)察研究所預測: 2010年， 我題之- *就是水資源問(wèn)題。2000 年全世界有80多個(gè)國城市生活用水增長(cháng)60%，達800億m'，工業(yè)用國家約15億人口淡水不足，26個(gè)國家3億人口生水增長(cháng)62%，需水總量為6988億m',缺額為380活嚴重缺水，估計到2025年，全世界將有23億億m'; 2030年，需水總量為7000到8000億m',人口無(wú)安全用水①。與世界各國相比，我國的水缺額400到500億m'。據中國工程院日前發(fā)布的資源和水環(huán)境狀況更令人州憂(yōu)。立項研究報告指出:我國實(shí)際可利用的水資源量約8000到9500億m',即2030年，我國的需水1我國水資源概況量已接近可利用量的極限。我國水資源總最很豐富，河川年徑流量為272水資源不足的原因分析115億m',地下水儲量8 288 億m'，去除重復水.量后，總資源量為28124億m',居世界第4位(據全球變暖、厄爾尼諾、拉尼娜聯(lián)合效應的結1993年P(guān)AI公布的各國年徑流量統計數字重新排果，使我國北方和南方地區連續三年面臨歷史最列。但人均水資源量很低，1998 年為2 251m'，嚴重的干旱， 高溫少雨，大風(fēng)揚沙的天氣增加了2000年降為220m'，僅為世界人均量的25%弱。水分的蒸發(fā)，使江河湖泊水位持續降低，淮河干畝均水資源量為1 760m'，為世界平均量的65%左流甚全出現從未有過(guò)的斷流，水庫蓄水嚴重不足，右，被聯(lián)合國列為世界上13個(gè)貧水國之一。據國50%以上干涸，這是我因出現“水荒"的自然原囚。.際標準，凡人均淡水擁有量為1000m’的，為人類(lèi)長(cháng)期以來(lái)造成我國水資源匱乏的人為因素有以下生存起碼要求量，我國河北、遼寧、寧夏等六省幾點(diǎn)。區，人均淡水量已小于500 m',北京市僅為人均3002.1地面徑流量減少m'。2目前我國城市缺水60億m', 680 座城市中有我國大部分河流由于兩岸植被破壞,水土流失400多城市缺水, 40個(gè)城市嚴重缺水。全國有5 533嚴重，導致水體含沙量大，河床抬升,水量減少。例萬(wàn)公頃(占耕地面積的41.3%)耕地是無(wú)灌溉設施如，世界最著(zhù)名的“懸河”- _黃河，是我國第二大的干旱地，9933 萬(wàn)公頃的缺水草地，平均每年受河，排名世界第五位，但年徑流量?jì)H為592億m',旱耕地為2700公頃。因缺水，我因減少工業(yè)產(chǎn)值70列世界的24位。其年均含沙量居世界大河之首。中國煤化工:年均斷流超百收稿日期: 20-07-05YHCNMH G作者簡(jiǎn)介:干洋(1946-), 男，山東茌平人。副教授。本文編校:孫樹(shù)江①2000聯(lián)合園統計數字②2000中國水利水電科學(xué)院研究報告第3期于洋等:污水處理與資源化利用.389天，1997年，甚至達226天。正常年份,黃河年缺報: 1996 年，全國有78%的城市河段不適宜做飲水300化m'.用水源，50%的城市地下水受污染，2000 年，我50年代，我國湖泊總面積為7.1萬(wàn)km?,占陸國七大流域地表水斷面水質(zhì)滿(mǎn)足地面水三類(lèi)水質(zhì)地淡水資源的38%，80年代,湖泊總而積縮小1.86要求的也只有57.7%，13.8%的斷面 屬五類(lèi)水質(zhì)。萬(wàn)km?，蓄水量減少513億m'。近50年來(lái)，我國3污水的資源化利用年均消失天然湖泊20多個(gè)國。2.2盲 目超量開(kāi)采地下水解決我國日前用水緊缺的途徑是“開(kāi)源節因地面水日趨減少，對地下水的消耗量急劇流”，污水回用也是其中很重要的一種。 城市污水增長(cháng)，占全球液態(tài)淡水97%的地下水有0.1%是可或生活污水經(jīng)過(guò)處理后，達到一定的水質(zhì)標準，以再補允并可進(jìn)行持續開(kāi)發(fā)利用的。目前，我國可在一定范圍內重復使用的非飲用的雜用水，稱(chēng)對地F水的開(kāi)發(fā)速度已遠遠超過(guò)其自然補給率，為“再生水”1“中水”或“回用水"。城市污水可僅中國東部黃淮海平面下的蓄水層就為1.8億人提作為再生水資源，供工業(yè)/農業(yè)/漁業(yè)及市政等多方供飲用水:中西部農業(yè)灌溉大部分靠地下水，北面用水。工業(yè)方面，目前最多的用于冷卻水，其方城市用水量的50%來(lái)自地下水田。在某些地理條他如生產(chǎn)工藝用水，油井注水、礦石加工用水、件下，對地下水的超采可能引起地下蓄水層沉積洗滌水、消防水等。利用污水灌溉農田，在我國物變得致密，從而永久縮減蓄水層的貯水容量。已有久遠的歷史。污水中含有大量的N、P等植物營(yíng)養物，具提供肥料，改良上壤等優(yōu)點(diǎn)。但也必這種減少相當可觀(guān)，并且是不可逆轉的。須注意作物特點(diǎn)及污水性質(zhì)采用合理的灌溉制度2.3用水浪費及方法，制定嚴格的污水灌溉標準。至1998年底，我國在生產(chǎn)、生活的各個(gè)環(huán)節用水，都存在我國污灌農田面積已占總灌溉面積的7.3%， 節約著(zhù)極大的浪費。由于工藝設備和管理的落后，工天然水資源376億m8。城市污水回用于城建,業(yè)用水量遠遠大于發(fā)達國家，2000 年，我國工業(yè)主要做綠地、風(fēng)景區及娛樂(lè )用水。我國“十五”萬(wàn)元產(chǎn)值耗水91m'，是發(fā)達國家的5- -10倍，工計劃初步規定，城市污水處理量的10%，進(jìn)一步業(yè)用水重復利用率小于55%,而發(fā)達國家已達80%處理后，做再生水回用。以上。農業(yè)用水占我國總用水量的80%左右，且礦井水，是煤礦在開(kāi)采過(guò)程中的外排水，其因灌溉方法不當和灌渠的高滲漏率(全國僅灌渠特點(diǎn)是排放量大，毒性低。據統計，平均每開(kāi)采It滲漏損失率高達1700多億m2/年),用水有效率僅原煤排水4.36m'，以我國1998 年~2000年間，原為40%，只是發(fā)達國家的1/2. 城市生活用水同樣煤年均產(chǎn)量10億t計，外排礦井水達43.6億m/存在浪費，我國目前人均生活用水為歐洲國家的2年。礦井水稍加處理即可做工業(yè)用水，經(jīng)深度處.倍:城市輸配水管網(wǎng)及用水器具的漏水損失高達理作為飲用水也完全滿(mǎn)足我國飲用水標準。礦井20%，年均60化m',儀便器漏水每年損失水量達水作為再生水的利用對緩解我國礦區.特別是北方50億m⑤。礦區缺水是非常有益的。另外，因礦井水水質(zhì)較城市污水好，所以處理礦井水的投資費用遠遠低2.4水體污染于城市污水處理廠(chǎng)，-般為城市污水處理廠(chǎng)投資近十年，我國年均排放廢水量為600億m',的10%-20%。其中50%來(lái)自工業(yè)排放，在年均300億m3的工業(yè)廢水中，縣及縣以上企業(yè)的廢水處理率低于70%，4污水處理而處理達標率僅為50%左右，我國城市生活污水4.1 污水處理任務(wù)的艱巨性排放量占廢水排放量的50%以上，且呈逐年上升趨勢，而污水處理率非常低，1998 年僅為16.52%，污水處理對保護我國的水資源及解決水匱乏仍有80%以上污水直接排放。處理或稍加處理未司題都縣--頂坶木性的保證.本世紀水處理任務(wù)達標的廢水年均達400億m',據中國環(huán)境狀況公中國煤化工對國家的經(jīng)濟可持2000國家林業(yè)局研究報告fHCNMHG@200美國世界觀(guān)察地下水的沖擊)，帕亞薩始帕特⑤2001 $鵬在紀念第九屆“世界水日”講話(huà)⑥2000中國環(huán)境狀況公報390遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).第21卷續發(fā)展產(chǎn)生瓶頸效應甚至水質(zhì)災害。廢水濃度的達標排放。歷史事實(shí)證明這并不能有目前，我國水環(huán)境污染控制雖已取得很大成效防止水污染的發(fā)展，而且治污的投資效益也不績(jì)，但是水環(huán)境質(zhì)量仍很差，中國七大重點(diǎn)流域理想。T流仍有42.3%的斷面水質(zhì)低于三類(lèi)水質(zhì)標準，失對工業(yè)廢水的處理不能僅停留在終端的達標去作為飲用水的功能。從90年代中期開(kāi)始，治理排放，必須從生產(chǎn)源頭開(kāi)始。遵循工業(yè)生產(chǎn)的循的三河三湖.工程計劃，并實(shí)施工業(yè)廢水達標的“零環(huán)經(jīng)濟原則，即減量化，再利用和資源化。實(shí)施點(diǎn)行動(dòng)”。雖然在執行過(guò)程中，行動(dòng)之轟轟烈烈，清潔生產(chǎn)，采用清潔原料或減少單位產(chǎn)品的使用.投資之巨大，都是我國水污染治理史上前所未有量;通過(guò)重新設計制造工藝，增加工業(yè)循環(huán)水的的，但是效果卻十分的有限?；春铀卫碛媱澲欣寐蕘?lái)節約水資源;達到最終廢水排放的減量要興建的52座城市污水處理廠(chǎng)，至今只建成4座, .化。廢水治理由排放型、處理型工藝向資源型治使淮河斷面水質(zhì)仍有46%低于四類(lèi)標準。今年8理工藝轉化，是廢水處理的必然趨勢，也是工業(yè)月初，又因蚌埠開(kāi)閘，蓄積已久的“污水團”集廢水由達標排放轉向控制總量排放的途徑。中下泄到干流中，造成沿淮地區飲水困難，發(fā)生加快建設城市污水處理廠(chǎng)，提高城市污水的無(wú)害自1994年以來(lái)的第二次特大污染事故。滇池與太化處理率，可以緩解水資源供需矛盾，實(shí)現污水湖的藍藻泛濫并沒(méi)有制止住，又發(fā)生太湖流域“清資源化。在建立城市污水處理廠(chǎng)時(shí)，必須考慮增澄漾”水質(zhì)被嚴電污染事故。加水處理的深度。即不僅要有效去除大腸桿菌總更令人擔憂(yōu)的是，當國家花費巨大精力在治懸浮物.耗氧污染物等，還必須加大N.P等植物營(yíng)理“三河三湖”時(shí)非重點(diǎn)治理水域的污染情況卻養物及其他有毒有害有異味的污染物的去除率，在增加。長(cháng)江三峽庫區的水質(zhì)問(wèn)題，近日又成為這是防止水體富營(yíng)養化的必然措施。此外，還必眾多環(huán)境專(zhuān)家矚目的焦點(diǎn)。到目前為止，新區沿須增強水的活性，提高水的功能。依據排放水體線(xiàn)尚未設計-座污水及垃圾處理設施，廢棄的舊原本條件、屬性和功能，在采用物理生物技術(shù)去城無(wú)清理規劃，沿江堆放的垃圾尚未運走。若大除水中有毒有害物質(zhì)的同時(shí)，保持水中適宜礦物壩蓄水后，僅重慶段垃圾(總量286萬(wàn)噸)淹沒(méi)質(zhì)的含量及有益于人體健康的微量元素，并賦予水中后，垃圾中的有機物按70%發(fā)酵，就可使整水以能量。使水分子團變小，增強水的溶解力、個(gè)庫區水中的COD理論值增加7個(gè)單位，造成整滲透力、代謝力和擴散力等，即恢復水的正常構個(gè)水體水質(zhì)下降，隨著(zhù)2003年- -期蓄水的臨近，架及功能。這不僅是城市污水處理面臨的重大課治理工作變得更加緊迫否則將是“一江污水向東題，也是治理污染水體及其他廢水時(shí)必須注意的流”，重蹈葛洲壩截流后，黃柏河的覆轍;長(cháng)江中-大問(wèn)題。F游六省市，已基本完成2000 年工業(yè)企業(yè)“一我國城市污水處理能力極弱，與經(jīng)濟快速發(fā)控雙達標”任務(wù)，但沿江城市生活污水治理工作展和城市化進(jìn)程的加快極不相稱(chēng)。這由兩方面原仍停滯不前，使長(cháng)江成為沿江城市的“下水道”。因造成: - -是當前水處理技術(shù)和工藝不適應形勢廣東省本為河流眾多，水資源豐富的省份，目前發(fā)展的需要，水處理設施的建造和運行費用偏高卻因用水浪費(生活用水量居全國之首), 2000 年(工業(yè)廢水就更嚴 重)，二是水資源沒(méi)有實(shí)現市場(chǎng)排污水量106.5 億m',為全國第-。 造成西江.韓化，水價(jià)偏低，尤其沒(méi)有施行“污染者負擔”的江水質(zhì)污染嚴重，部分地區水質(zhì)已為劣V類(lèi),廣排放污水收費制度。我們水處理科技人員應開(kāi)發(fā)東省將繼上海市后成為我國另- -座水質(zhì)性缺水的出具有突破性的水處理新工藝，實(shí)現建造及運行省份。費用降低25%以上的目標。另外，應從政策上解決資金來(lái)源，實(shí)施水工業(yè)的市場(chǎng)化水價(jià)概念和污4.2 污水處理的展望水排放收費制度，使解決城市污水處理問(wèn)題有足我國的水處理工作是在經(jīng)濟高速發(fā)展的80年夠的資金，從而實(shí)現我國水資源水質(zhì)高于II類(lèi)標代，工業(yè)廢水大量排放，水體被嚴重污染的環(huán)境準的目標中國煤化工中形成并發(fā)展起來(lái)的，水處理工作的重點(diǎn)是工業(yè)水YHCNMHG的緊迫性對第3期于洋等: 污水處理與資源化利用391污水處理工作的新技術(shù)、新材料、新工藝的開(kāi)發(fā)時(shí)，還應盡早完善水處理理論科學(xué)。目前，我們提出了更高的要求。我們不能局限于走引進(jìn)、消不僅不能對沉淀池中低速水流條件下懸浮物的分化的老路，而應高屋建瓴，將最先進(jìn)的科技成果離過(guò)程進(jìn)行精確描述，也尤法對膜分離技術(shù)中的應用到水處理領(lǐng)域中來(lái)，在水處理領(lǐng)域實(shí)現飛躍動(dòng)量及質(zhì)量傳遞過(guò)程進(jìn)行理論分析:更為可悲的與突破。目前，由國內專(zhuān)家研制的“膜生物反應是,水處理設備的構型越復雜，其各部分的確定越器”(即MBR),“電暈法”技術(shù)可以使水處理技要依賴(lài)于規范; -套現代化的水處理設備，一方術(shù)從傳統的生物氧化法階段轉向生物物理或化學(xué)面存在著(zhù)用一系列復雜的微分方程描述的理論，物理法時(shí)代。納米材料在水處理領(lǐng)域的應用更是另方面又存在著(zhù)只能靠規范進(jìn)行描述的工藝流- -例。該技術(shù)的核心是將納米材料對通用的污水程:不僅如此，目前廣泛采用的描述水質(zhì)的參數處理凈水劑、絮凝劑和殺茵消毒劑，加以物化改也具有相當大的不精確性或不確定性，缺乏精確性，形成多元復合型高效水處理劑。該水處理劑的理論，制約了水處理技術(shù)的發(fā)展。因此，結合配合成套設備和工藝，叮曠泛應用于城市污水和水處理技術(shù)特點(diǎn)創(chuàng )造一套水處理專(zhuān)用的基礎科學(xué)工業(yè)廢水的治理，建廠(chǎng)與運行費用只相當于傳統與技術(shù)基礎科學(xué)學(xué)科是水環(huán)境現實(shí)的需要，是時(shí)方法的60%，該方法使污水充分曝氣、混凝，提代發(fā)展的需要。高污泥的沉降效率，縮短了工藝流程，節省處理參考文獻:時(shí)間和空間，使T.藝穩定可靠。另外，在去除或(1) }輝， 周金娜，環(huán)境科學(xué)基礎(M.北京科學(xué)哉及出版社2000穩定污泥中的有害物質(zhì)的同時(shí)，適當補充N(xiāo)、P等[2]劉鴻亮，韓國剛，嚴濟|心，等中國水環(huán)境預測與對策概論|M1.北京.平衡肥份，使污泥成為生態(tài)肥料。運用該方法治中國環(huán)境科學(xué)出版社，1988.理污水，可使污水處理由排放型治理工藝向資源[31陳家琦，王浩，水資源學(xué)概論M.北京:中國水利水電出版批，1996.型治理工藝的轉變成為可能。41于詳，周金娣，南岳阜新地區礦井水資源化1.德國柏林.柏林工業(yè)在我們對污水處理技術(shù)提出更高要求的同大學(xué)學(xué)報，1996. 343511:45-46.6The Wastewater Treatment and ReuseYU Yang, ZHOU Jjin-di, WANG Xian-jun(Colee of Civi and Architetural Engineering, Liaoning Technology University,Fuxin 13000,China)Abstract: The gave stuation of water resoure in China at present is pointed out by summarizing the reserve andconsumpion. The water resoure is highly inadequate becuse the surface runoff has reduced day by day, thegroundwater rnoff has ben mined bindly. Water has been plluted sriusey.,eople have wasted a lot of water,The wastewater reuse is nesr, important and prsible To counter arduousnes in the wastewater teatmen,the article puts forward a principle about circulaing econolmy in the teatment of industial wastewater,developing new technology in order to reduce cost and heighten teaing ratio of the sewage disposal in city, andperfect further the theory in wastewater treatment.Key words: water resources; water contamination; wastewater reuse; wastewaler treatment中國煤化工MYHCNMHG