張強(qiáng)

（中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院第六設(shè)計(jì)院，廣東 東莞 523073）

我國(guó)是一個(gè)水資源短缺、水旱災(zāi)害頻繁的國(guó)家，與世界各國(guó)相比，我國(guó)的水資源偏少，雖然淡水資源總量約為2.8萬(wàn)億立方米，其中地下水資源量約為0.190萬(wàn)億立方米，占全球水資源總量的6.7%，居世界第6位，但人均水量為世界人均水平的1/4不到，在世界排第110位（按149個(gè)國(guó)家統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)一采用聯(lián)合國(guó)1990年人口統(tǒng)計(jì)結(jié)果），現(xiàn)已被列為世界13個(gè)貧水國(guó)家之一，解決水資源短缺的問(wèn)題迫在眉睫。污水回用在中東地區(qū)以及日本等缺水國(guó)家已經(jīng)發(fā)展了很多年，在我國(guó)的應(yīng)用主要是在1990年之后，這些日趨成熟的技術(shù)運(yùn)用將會(huì)對(duì)我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生良好的導(dǎo)向作用。

1 我國(guó)水資源現(xiàn)狀

我國(guó)幅員遼闊，江河、湖泊眾多，據(jù)統(tǒng)計(jì)：流域面積在100km2以上的河流約有5萬(wàn)多條，流域面積在1000km2以上的有1500條；我國(guó)也是多湖泊的國(guó)家，面積在1km2以上的湖泊有2300多個(gè)，總面積71787km2，總儲(chǔ)水量 7088×108m3，其中淡水儲(chǔ)量占1/3。在我國(guó)西部高山地區(qū)發(fā)現(xiàn)許多現(xiàn)代冰川，總面積達(dá)58651km2，冰川儲(chǔ)量51322×108m3，年平均融水量為563×108m3。此外，在廣大的丘陵山區(qū)和廣闊的平原、盆地等蘊(yùn)藏著豐富的地下水資源。

中國(guó)人口眾多，人均占有水資源僅為2300立方米，僅相當(dāng)于世界人均占有量的1/3，美國(guó)的1/6，加拿大的1/50。我國(guó)的水資源具有以下幾個(gè)特征：①總量豐富但人均占有量偏少。中國(guó)目前有15個(gè)省的人均水資源量低于1700立方米的用水緊張線。②水資源時(shí)間、空間分布不均。我國(guó)水資源地區(qū)分布具有東南多，西北少；沿海多，內(nèi)陸少；山區(qū)多，平原少的特點(diǎn)。在同一地區(qū)，不同時(shí)間分布也不均勻，一般夏多冬少。

2 污水回用的意義

污水回用工作歸根到底是為了應(yīng)對(duì)我國(guó)水資源短缺的局面而展開(kāi)的，由于我國(guó)水資源具有上述幾個(gè)方面的特征，因此污水回用就顯的尤為必要。污水回用有以下幾個(gè)方面的意義：①增加了水資源的來(lái)源，促進(jìn)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。我國(guó)由于經(jīng)濟(jì)處于高速發(fā)展階段，各行各業(yè)對(duì)于水資源的需求量比較大，其中農(nóng)業(yè)、工業(yè)尤甚。又由于我國(guó)水資源空間分布的不合理，北方很多重工業(yè)基地由于受水資源的限制其發(fā)展常常出現(xiàn)被動(dòng)的局面。通過(guò)污水回用，可以很大程度上解決我國(guó)北方地區(qū)水資源短缺的問(wèn)題，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。②間接減少了污水的排放量，有利于環(huán)境保護(hù)。污水排入環(huán)境后，在環(huán)境中積累，往往會(huì)造成各種環(huán)境問(wèn)題的產(chǎn)生，如赤潮、水體富營(yíng)養(yǎng)化等。通過(guò)污水的回用減少了排入環(huán)境中的污染物的量，有助于環(huán)境問(wèn)題的解決。（3）符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求?？沙掷m(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求我們“當(dāng)代人的發(fā)展應(yīng)在不危害后代人對(duì)環(huán)境、自然資源利用的前提下，和諧、有序、穩(wěn)定的發(fā)展”。我們當(dāng)代人應(yīng)提高水資源的循環(huán)利用率，為后代人預(yù)留更多更清潔的水資源，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

3 污水回用方式及處理工藝介紹

3.1 污水回用方式介紹

污水回用方式從功能上分可以分為以下幾種：

（1）補(bǔ)充水源：用于補(bǔ)充地表水和地下水。補(bǔ)充河流、湖泊以及補(bǔ)給、防止海水入侵等。

（2）景觀環(huán)境用水：用于觀賞性景觀環(huán)境用水，娛樂(lè)性景觀環(huán)境用水，濕地環(huán)境用水。

（3）工業(yè)用水：用于洗滌用水，鍋爐用水以及工藝用水。

（4）城鎮(zhèn)雜用水：用于沖廁、街道清掃，各種車輛沖洗，建筑施工、混凝土養(yǎng)護(hù)與制備，消防用水等。

（5）農(nóng)林牧副業(yè)用水：用于農(nóng)田灌溉，造林育苗，淡水養(yǎng)殖，園林綠化等。

從以上可以看出現(xiàn)階段研究污水回用不僅僅能夠很大程度上解決我國(guó)的水資源短缺問(wèn)題，還能夠?qū)⑵渥鳛橐粋€(gè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

3.2 處理工藝介紹

3.2.1 工藝選擇概述

通常意義上來(lái)講，污水回用指的是將使用過(guò)的水經(jīng)過(guò)再處理進(jìn)行再利用的過(guò)程，這里涉及到兩層含義：污水的來(lái)源是指已經(jīng)利用后的水包括生活污水、工業(yè)污水以及污水處理廠處理后的出水等；還須進(jìn)行一定的處理工藝，我國(guó)部分城市污水回用工程實(shí)例見(jiàn)表1。

從表1中可以看出：對(duì)于常規(guī)對(duì)水質(zhì)要求不高的污水回用，傳統(tǒng)的混凝、沉淀、過(guò)濾工藝基本可以將水質(zhì)處理達(dá)到雜用水標(biāo)準(zhǔn)，個(gè)別情況下須增加深度處理工藝如生物接觸氧化工藝、生物吸附工藝、膜處理工藝、脫鹽工藝等。但具體工藝的選擇與回用水的對(duì)象有關(guān)，工藝選擇常須考慮的因素有回用水對(duì)象、輸送距離、進(jìn)水水質(zhì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、地方政策和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等，其中用水對(duì)象和進(jìn)水水質(zhì)對(duì)其其決定性作用。用戶對(duì)水質(zhì)要求較高則需對(duì)水質(zhì)進(jìn)行深度處理；如果污水的SS較高，往往需要增加一個(gè)混凝沉淀設(shè)施，確保出水的SS達(dá)標(biāo)。此外，當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)對(duì)回用水也會(huì)有影響：如果以工業(yè)為主，回用水水質(zhì)則較高；若僅僅用于市政雜用水和景觀用水，則水質(zhì)要求相對(duì)來(lái)說(shuō)較低。

3.2.2 常用工藝介紹

（1）生物處理法

生物處理法主要利用生物代謝作用將污水中的各種污染物去除，其中生物的種類和數(shù)量對(duì)污染物去除起關(guān)鍵作用。為了達(dá)到較為理想的去除效果，應(yīng)為反應(yīng)器中微生物創(chuàng)造適合生長(zhǎng)條件。污水回用工藝中常用的生物處理工藝如下：

①曝氣生物濾池：主要有彈性立體填料生物接觸氧化法和顆粒填料生物陶粒濾池。兩者在處理不同污水時(shí)有著明顯差異。a.彈性立體填料的生物接觸氧化池，其填料比表面積小，填料區(qū)孔隙率大，水頭損失接近于零，不易堵塞，適合于較高濃度的微污染原水的處理。但其處理效果就會(huì)不穩(wěn)定，容易受水質(zhì)和環(huán)境條件變化的影響。b.顆粒陶粒濾料具有一定的機(jī)械過(guò)濾作用，但容易堵塞，需要定期反沖洗，且反沖洗能耗較高。但其比表面積大，填料上生物膜與水中污染物的接觸機(jī)率大，實(shí)際接觸反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，所以定期的反沖洗生物陶粒濾池的處理效果較為穩(wěn)定。

②生物活性炭工藝（BAC）：生物活性炭工藝是通過(guò)在活性炭上固定微生物，提高其吸附容量，延長(zhǎng)其使用壽命，從而增強(qiáng)對(duì)水中有機(jī)物的降解能力。BAC工藝對(duì)有機(jī)物的去除主要依靠其微生物的作用，吸附作用次之。在運(yùn)行過(guò)程初期，對(duì)有機(jī)物的去除是活性炭的吸附作用；然后，是活性炭的吸附及微生物的共同作用；運(yùn)行穩(wěn)定后，大量微生物覆蓋在活性炭表面上，形成內(nèi)層為厭氧層、外層為好氧層的微生物群落結(jié)構(gòu)。通過(guò)內(nèi)層和外層的交互作用除去污水中的主要污染物。

（2）物化處理法

物化處理法是指在污水回用過(guò)程中，利用材料的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)與進(jìn)水中的污染物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)達(dá)到去除污染物的目的。物理法主要針對(duì)污水中的污染物的物理性質(zhì)，采用物理方法如沉淀、過(guò)濾等將水中的污染物去除；化學(xué)法是指利用投加化學(xué)藥品等方法，使其與污水中的物質(zhì)發(fā)生一系列的反應(yīng)如凝聚、絮凝等過(guò)程進(jìn)而達(dá)到提高水質(zhì)的目的。

物化處理法是污水處理中使用最早、應(yīng)用最廣泛、機(jī)理研究較為清楚的方法，具有處理效果穩(wěn)定、工藝流程簡(jiǎn)單、操作管理方便等特點(diǎn)。同時(shí)由于物化處理對(duì)于材料和反應(yīng)物的要求比較高，也就決定了其具有較高的運(yùn)行管理費(fèi)用；而且，由于常規(guī)的化學(xué)處理由于反應(yīng)不完全，或者是生成很多反應(yīng)副產(chǎn)物進(jìn)入到環(huán)境中重新對(duì)環(huán)境造成危害，影響人們的人身安全和身體健康。因此，須在原有的混凝、沉淀、過(guò)濾工藝基礎(chǔ)上考慮采用新的工藝模式，提高處理效果、降低運(yùn)行費(fèi)用。

表1 我國(guó)污水回用工程實(shí)例

（3）膜處理工藝

膜工藝處理污水技術(shù)指利用膜的吸附、機(jī)械攔阻、吸附架橋等作用，將污水中的物質(zhì)去除的工藝過(guò)程。膜工藝具有雖具有處理效率高、工藝流程短，但因其投資高、運(yùn)行費(fèi)用高，若考慮其復(fù)雜的預(yù)處理過(guò)程則使得投資和運(yùn)行費(fèi)用更高。目前在我國(guó)大規(guī)模的污水回用工程領(lǐng)域少有應(yīng)用。

4 結(jié)論

污水回用是順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展要求提出并展開(kāi)實(shí)施的，是為人類的后代謀福利的惠民工程，綜合考慮污水回用的實(shí)行具有以下幾個(gè)方面的意義：

（1）減少供水壓力，提升經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力

水資源作為一項(xiàng)可重復(fù)利用的資源，充分發(fā)揮這一優(yōu)勢(shì)具有重大意義。通過(guò)污水回用可以在很大程度上緩解我國(guó)缺水地區(qū)的供水壓力問(wèn)題，確保安全可靠的供水對(duì)于提高我國(guó)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，同時(shí)提高國(guó)民收入具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。

（2）節(jié)能環(huán)保

污水回用將本應(yīng)排入環(huán)境實(shí)體中的污水再次回收利用，通過(guò)深度的處理設(shè)施將其凈化并重新利用，減少了排入環(huán)境中的污染物含量，進(jìn)而提升了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境狀況。

（3）節(jié)約供水成本

污水作為一個(gè)潛在的資源，長(zhǎng)期以來(lái)人們總是須對(duì)其處理后排入環(huán)境中。通過(guò)污水回用工程，減少工業(yè)對(duì)自來(lái)水的搶奪，也降低的工廠的供水成本，對(duì)于降低工廠的運(yùn)行成本，提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力意義重大。

綜上所述，污水回用工程是一個(gè)為后代謀福利的工程，是一個(gè)見(jiàn)效快的工程，是持續(xù)發(fā)展的工程，是綠色的工程，值得被推廣和實(shí)施。

[1]安鼎年，張俊貞.污水回用技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展遠(yuǎn)景[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2003.

[2]王湛.膜分離技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：化工出版社，2000.

[3]楊平平，孟建麗.淺談城市污水回用[J].山西建筑，2004，30（16）:203-204.