1、第五章 污水再生及其利用,第一節(jié) 污水再生概念 第二節(jié) 再生水應(yīng)用領(lǐng)域 第三節(jié) 污水再生方法,隨著世界性的水危機(jī)逐漸凸顯，為了保護(hù)有限的水資源，滿足不斷增長的用水需求，全球很多地區(qū)都將目光轉(zhuǎn)向污水的再生利用。 污水再生利用不僅能有效保護(hù)有限的優(yōu)質(zhì)淡水資源，還能滿足不斷增長的用水需求。,20世紀(jì)上半葉在水和污水處理的物理、化學(xué)和生物方面的技術(shù)進(jìn)步，導(dǎo)致了污水再生利用時代的到來。國際上，美國、日本、以色列、南非、澳大利亞、俄羅斯等國早已開展污水經(jīng)處理后回用的工作。目前國內(nèi)外污水處理市場發(fā)展非常迅速， 各種處理技術(shù)也日趨成熟，而污水處理并不是最終目的，充分利用資源是根本的出發(fā)點， 這樣既可以節(jié)約水資

2、源又保護(hù)了環(huán)境。 國家已經(jīng)確定在“十二五”期間加大對水資源節(jié)約政策的實施力度，首次將再生水設(shè)施建設(shè)列入“十二五”規(guī)劃中。,第一節(jié) 污水再生概念,一、污水再生概念 1污水再生概念 2再生水分類 二、污水再生的必要性 1現(xiàn)狀與需求 2污水再生的必要性 3再生水用途 4再生水發(fā)展歷史 三、再生水要求與標(biāo)準(zhǔn) 四、再生水消毒,城市污水也是一種可再生利用的資源，是一種水量供給穩(wěn)定而可靠的潛在水資源。城市污水再生利用是節(jié)約和科學(xué)利用水資源的有效途徑之一，是自然水資源進(jìn)入良性社會循環(huán)的保障，能夠?qū)υ摮鞘挟a(chǎn)生諸多經(jīng)濟(jì)和社會、生態(tài)效益。 當(dāng)前，隨著城市化進(jìn)程的加快，城市水資源日益緊缺的問題越來越嚴(yán)重，因此，城市污

3、水再生利用問題越來越受到社會重視。,一、污水再生概念,1污水再生概念 污水再生是指污水和廢水經(jīng)處理凈化后，水質(zhì)改善達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，滿足某種使用要求或可在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用的非飲用水。 再生水是由中水演化而來?！爸兴敝从谌毡?，通常人們把自來水叫做“上水”，把污水叫“下水”，而中水的水質(zhì)介于上水和下水之間，故名“中水”。 近年來為了統(tǒng)一用詞，也為了更嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確地定義事物，在新制定的規(guī)范、學(xué)術(shù)刊物和書籍中，“中水”這個名詞正逐漸被“再生水”所替代。,圖5-1 城市再生水循環(huán)示意圖,2再生水分類 再生水按處理方式分為市政再生水和建筑小區(qū)再生水兩種。兩種再生水，或者說兩種處理方式的應(yīng)用現(xiàn)在都十分廣泛

4、。 城市再生水（也稱市政再生水），是城市污水處理廠出水經(jīng)深度處理后再通過再生水管網(wǎng)輸送至用戶的非飲用水。此種再生水出水水質(zhì)、水量穩(wěn)定，常用于城市大面積公共綠地及公園的灌溉，還常用作工業(yè)用水，如發(fā)電廠、冶金系統(tǒng)、紡織系統(tǒng)等的冷卻用水等； 建筑小區(qū)再生水，是用多個分散的小型污水處理廠來替代集中的大污水處理廠，如城市中居住小區(qū)、辦公樓、賓館、影劇院、機(jī)場、碼頭、工礦企業(yè)等的生活污水自成系統(tǒng)，就地處理再生后用作非飲用水。,二、污水再生的必要性,1現(xiàn)狀與需求 2污水再生的必要性 3再生水用途,1現(xiàn)狀與需求,2010 年全國廢水排放總量為617.3 億噸，年末城市污水處理廠日處理能力10262萬立方米，城

5、市污水處理率76.9%。給城市污水再生利用創(chuàng)造了基本條件。 2010年，全國再生水的用量只有16.6億立方米，城市污水處理回用率8.5%，僅占全國廢污水排放量的2。北京是全國再生水開發(fā)和利用最好的城市，但再生水利用也只占全市用水總量的18.4%。 中國水資源短缺，城市缺水問題非常突出，目前全國600多個城市中，有400多個城市缺水，其中約200個城市嚴(yán)重缺水，日缺水量達(dá)1600萬m3，年缺水量60億m3。與此同時，全國城市污水處理回用遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家水平。 在非傳統(tǒng)水源中，污水再生利用具有廣闊的前景。國家“十二五”規(guī)劃已經(jīng)將再生水納入水資源開發(fā)利用的范疇。,“十二五”全國及部分省城市污水處理回用

6、率指標(biāo),到2015年全國城市污水處理回收利用率達(dá)到10%，宜居城市和生態(tài)城市污水處理廠尾水再生回用率達(dá)到30%以上。 無錫市區(qū)“十二五”污水處理及再生利用專項規(guī)劃其再生水利用率33%； 北京市將實現(xiàn)再生水利用量不低于10億立方米，利用率達(dá)到75%，河流、湖泊、郊野公園全部使用再生水。以緩解水資源短缺問題。,2污水再生的必要性,經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快， 以及水污染的日益嚴(yán)重，導(dǎo)致我國的城市缺水問題十分突出。 一方面城市缺水十分嚴(yán)重， 另一方面大量的城市污水經(jīng)治理后又白白流失，浪費了大量的可利用資源。與城市供水量幾乎相等的城市污水中只有0.1%的污染物質(zhì)，遠(yuǎn)低于海水中3.5%的量值。水是唯一

7、不可替代的，也是唯一可重復(fù)利用的資源。城市污水就近可得，易于收集，再生處理比海水淡化成本低廉，基建投資比遠(yuǎn)距離引水經(jīng)濟(jì)。 城市污水可以作為可靠的第二水源，這已成為當(dāng)今世界各國在解決缺水問題時的共識。因此，水資源循環(huán)利用已經(jīng)成為必然趨勢，污水作為資源再生利用十分必要。,3再生水用途,再生水不能飲用，但它可以用于一些對水質(zhì)要求不高的場合。 回用對象：市政雜用水（公園綠化及河湖補(bǔ)水用水、城市綠化用水、道路路面噴灑用水等）、生活雜用水（包括廁所沖洗、汽車洗滌）和工業(yè)用戶（重點是回用至熱電廠和化工廠等冷卻用水以及城市污水處理廠內(nèi)部雜用水等）。,三、再生水要求與標(biāo)準(zhǔn),三、再生水要求與標(biāo)準(zhǔn),四、再生水消毒,

8、（一）再生水消毒技術(shù) 1. 化學(xué)消毒方法 2. 物理消毒方法 3. 組合消毒 （二）消毒對前處理的要求 1水質(zhì)對消毒效果的影響 2消毒前的基本水質(zhì)要求 3消毒效果的評價指標(biāo),隨著再生水回用的快速發(fā)展，使得人們對再生水安全日趨重視，消毒技術(shù)是保障再生水安全的一道重要屏障。 污水經(jīng)深度處理后細(xì)菌的相對含量大幅度減少，但其絕對值仍然很可觀，并可能存在病原菌。如果將其排放到附近河道，或作為城市景觀、環(huán)境用水及雜用水，可能對健康造成一定的危害。為了確保污水排放或再生利用過程中的衛(wèi)生安全，必須進(jìn)行殺菌消毒，以滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中的細(xì)菌學(xué)指標(biāo)要求。,（一）再生水消毒技術(shù),1. 化學(xué)消毒方法 （1）氯消毒 （2）二

9、氧化氯消毒 （3）臭氧消毒法 2. 物理消毒方法-主要指紫外線消毒法 3. 組合消毒,（1）氯消毒,液氯具有強(qiáng)大的殺菌力、低廉的價格和在水中消毒持續(xù)時間長等特點，對于再生水廠來說，液氯是最常用的消毒劑。一般認(rèn)為氯消毒的原理是氯溶解于水生成的次氯酸（HClO）起作用。HClO 為中性小分子，容易擴(kuò)散到帶負(fù)電的細(xì)菌表面，然后穿透細(xì)菌的細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，氧化并破壞細(xì)菌的酶系統(tǒng)致使細(xì)菌死亡。 氯消毒最大的問題是消毒過程中產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物，DBPS 被認(rèn)為有致癌作用且在很低的濃度（小于0.1mg/L）下就會對環(huán)境產(chǎn)生危害。,（2）二氧化氯消毒,是一種廣譜高效的氧化性殺菌劑。二氧化氯進(jìn)入微生物體內(nèi)可以依

10、靠其強(qiáng)氧化性可破壞蛋白質(zhì)中的酪氨酸，抑制細(xì)菌特異性吸附，阻止對主細(xì)胞的感染，同時與部分微生物蛋白質(zhì)中的氨基酸發(fā)生反應(yīng)，使反應(yīng)產(chǎn)物分解破壞，最終導(dǎo)致細(xì)菌死亡。二氧化氯消毒不會產(chǎn)生致癌、致突變、致畸的消毒副產(chǎn)物，是一種比較安全的消毒技術(shù)。 二氧化氯不與氨反應(yīng)，不水解，以游離態(tài)的高效消毒成分存在。殺菌速度快，只要幾分鐘就可以達(dá)到99%以上的殺菌效果，接觸時間典型為5 min30min。消毒后具有可檢測的殘余二氧化氯，以防止水中細(xì)菌的再繁殖。,（3）臭氧消毒法,臭氧在常溫下是一種具有強(qiáng)烈刺激性氣味的不穩(wěn)定氣體，極易分解成氧氣。臭氧有著極強(qiáng)的氧化性。 臭氧殺菌機(jī)理目前還沒有統(tǒng)一的認(rèn)識。有人認(rèn)為臭氧作用于

11、細(xì)胞的表面，改變了細(xì)胞膜的滲透特性，導(dǎo)致細(xì)胞組分泄露到中間介質(zhì)中。也有人認(rèn)為溶菌作用是臭氧使細(xì)菌失活的主要機(jī)理。臭氧在水處理中的作用主要是殺菌、除藻、除色、除臭和氧化有機(jī)物。水中臭氧的反應(yīng)受pH、水溫及水中氨量的影響較小，是一種效果穩(wěn)定的消毒方法。 主要問題是臭氧發(fā)生器成本太高，且臭氧傳質(zhì)效率低。,2. 物理消毒方法,主要指紫外線消毒法。與氯相比，紫外線用于再生水消毒有如下幾點優(yōu)勢：比氯氣消毒便宜；比氯氣使用安全；不產(chǎn)生氯代烴；對隱孢子蟲和賈第鞭毛蟲有效，而氯氣無效。 但是紫外線消毒無持續(xù)殺菌的能力，一些微生物在受到可見光照射后發(fā)生光復(fù)活現(xiàn)象。而且微生物DNA形成的胸腺嘧啶二聚體在解聚的過程中

12、會形成錯碼，使DNA變異，從而具有很大的產(chǎn)生新品種微生物的風(fēng)險。 很難將大腸菌群總數(shù)控制在3個/L以下，污水處理后回用，需要和氯或二氧化氯聯(lián)合使用。,再生水組合消毒工藝,根據(jù)城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)GB/T 18920-2002的要求，總大腸菌群3 個/L。從目前水廠運行情況來看，單獨采用一種消毒手段很難將再生水中總大腸菌群數(shù)控制在3 個/L 以內(nèi)，且次氯酸鈉、二氧化氯等藥劑消毒劑及臭氧在消毒過程中都會產(chǎn)生一定的副產(chǎn)物，減少其投加量可減少無機(jī)副產(chǎn)物的產(chǎn)生。紫外線消毒雖然沒有消毒副產(chǎn)物的生成，但其運行成本高且沒有持續(xù)消毒能力。 兩種或兩種以上消毒工藝組合使用，既能提高殺滅微生物的效果，又能

13、減少抗藥性產(chǎn)生，降低消毒劑濃度，縮短作用時間。,（二）消毒對前處理的要求,1水質(zhì)對消毒效果的影響 2消毒前的基本水質(zhì)要求 3消毒效果的評價指標(biāo),1水質(zhì)對消毒效果的影響,2消毒前的基本水質(zhì)要求,表5-4 消毒方法比較和評價,第二節(jié) 再生水應(yīng)用領(lǐng)域,一、城市雜用 二、工業(yè)回用 三、農(nóng)業(yè)回用 四、地下水回灌,一、城市雜用,1.生活沖廁 2.洗車 3.道路沖洗 4.城市綠化景觀,1生活沖廁,過去，城市中沖廁主要使用潔凈的自來水，大量寶貴的水資源僅發(fā)揮了其最低的作用。 沖廁用水量占住宅總用水量的20%以上，占辦公室及教學(xué)樓總用水量的60%以上，據(jù)統(tǒng)計，僅沖廁一項，我國每年就消耗大約100多億立方米自來水

14、，這相當(dāng)于50座中型城市的年自來水量。 如果改用再生水沖廁，能節(jié)約大量水資源。此外，沖廁用水水量需求大，用水量穩(wěn)定，水質(zhì)要求低，非常適合使用再生水。,再生水用于沖洗衛(wèi)生設(shè)施，需要考慮人們的心理感受。 水的色度超標(biāo)或有異味，會讓使用者產(chǎn)生不與快感，所以對沖廁再生水的物理感官指標(biāo)有較高的要求。 沖廁水的使用場所在室內(nèi)，其衛(wèi)生指標(biāo)也應(yīng)達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，否則可能造成病原體的傳播。 沖廁再生水的余氯和大腸菌群總數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)與道路噴灑和綠化用水相同。,2洗 車,每清洗一輛小型汽車需用水0.06噸0.1噸，據(jù)2005年相關(guān)資料，北京擁有小型轎車約240萬輛，以每輛車清洗一次用水0.06噸、每周清洗1次計，洗車用水將

15、是748.8萬噸/年，相當(dāng)于一個昆明湖的水量。 據(jù)不完全統(tǒng)計，哈爾濱市近幾年有大小洗車行近千家，機(jī)動車27萬余輛，每年洗車用水量達(dá)600萬噸以上，這將為城市節(jié)約大量飲用水資源。,利用再生水沖洗車輛時，對水質(zhì)的要求是不腐蝕損害車輛部件，沖洗后車輛表面不殘留細(xì)小殘留物。 主要的水質(zhì)指標(biāo)是PH值、固體顆粒及表面活性劑。 PH值宜盡量控制為中性，以避免對車輛沖洗部件的損害；固體顆粒和表面活性劑應(yīng)嚴(yán)格控制在允許的范圍內(nèi)，避免在水分蒸發(fā)后車輛表面出現(xiàn)殘留斑點。,3街道沖洗,道路噴灑水是為了保持街道廣場的整潔，便利交通。在夏季，道路灑水還可以起到一定的降溫和保護(hù)路面的作用。 噴灑道路可以減少道路塵埃飛揚，也

16、就可以減少空氣中的細(xì)菌。 街道沖洗用水量大，大約2 L/dm2 3L/dm2。但其水質(zhì)要求較低，適合使用再生水。,街道經(jīng)噴灑后空氣中細(xì)菌總數(shù)小于噴灑前總數(shù)，以快車道的相差值為最大。 用再生水噴灑道路時，與工作人員發(fā)生直接接觸，再生水噴灑形成的水霧及氣溶膠等飛揚到空中，有可能與公眾發(fā)生直接接觸。若再生水消毒不徹底，生物指標(biāo)不合格，其中所含的致病菌可能影響工作人員和公眾的身體健康。 若水中含有超過標(biāo)準(zhǔn)的有毒有害物質(zhì)，也會對人體造成不同成度的損害。因此，必須嚴(yán)格控制回用水水質(zhì)，確保用水的安全。,4城市綠化景觀,（1）綠地灌溉 我國城市綠化發(fā)展很快。綠地面積的增加雖然有利于改善城市生態(tài)環(huán)境和居民的生活

17、條件，但也加劇了城市生活用水、工業(yè)用水與環(huán)境用水之間的矛盾。公共綠地的灌溉水量較大，為2 L/dm2，因此用再生水澆灌綠地是解決矛盾的主要方法之一 。 （2）景觀水體 環(huán)境娛樂性用水主要用于形成娛樂性或觀賞性湖泊等。娛樂用水又可以分為主要接觸和次要接觸兩大類：主要接觸是指水與人體的接觸是長時間和直接的，并且有吸入的可能，比如游泳；次要接觸是指諸如劃船、釣魚和進(jìn)行觀賞等活動，一般情況下并無浸水的可能。根據(jù)用水與人體接觸的方式不同，必須采用不同的處理程度。,再生水中污染物在土壤中蓄積的危害,懸浮固體過多會造成土壤板結(jié)，使突然呈厭氧態(tài)，導(dǎo)致幼小植株和幼苗死亡，還會造成灌溉系統(tǒng)堵塞和磨損； 酸堿度會影

18、響金屬可溶性，從而對植物造成影響； 過多的有機(jī)物（用生化需氧量BOD表示）會導(dǎo)致土壤的滲透能力變差，嚴(yán)重時會阻礙植物的生長； 含鹽分（以溶解性總固體來表示）過量時，植物發(fā)芽延遲，生長受阻，枝葉變黃，根莖腐爛；,再生水中污染物在土壤中蓄積的危害,鉛、砷、鉻和鎘等重金屬在土壤中累積會對植物造成傷害，影響植物的養(yǎng)分吸收和利用，打亂植物體內(nèi)的代謝平衡，使細(xì)胞的生長發(fā)育停止； 硼、鋅、銅、錳、鐵等微量元素在土壤中過量富集就會對植物造成傷害，如硼會使植物葉片呈畸形萎蔫，退綠變黃甚至霉變； 氮磷砷等營養(yǎng)元素過量會影響植物開花授粉。 再生水的衛(wèi)生指標(biāo)不合格，用它澆灌綠地時，水中的病原體有可能附著在樹木和草坪上

19、，若與人體接觸會發(fā)生疾病的傳播或感染。 綠地灌溉用水的衛(wèi)生指標(biāo)很嚴(yán)格。,景觀水體用水包括觀賞性景觀環(huán)境用水、娛樂性環(huán)境用水及濕地環(huán)境用水。與人體接觸的娛樂性環(huán)境用水不應(yīng)含有有毒、有刺激性物質(zhì)和病原微生物，對濕地則需根據(jù)具體情況，經(jīng)評價后，提出相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。 有些水景如噴泉、瀑布等，水及水中所含的物質(zhì)易以細(xì)微氣溶膠的形式在空氣中擴(kuò)散，有可能直接接觸周圍人群的皮膚或進(jìn)入人體呼吸道，所以其衛(wèi)生指標(biāo)備受關(guān)注。,二、工業(yè)回用,再生水用于工業(yè)包含兩方面：工業(yè)利用和工業(yè)廢水的內(nèi)部循環(huán)。工業(yè)對再生水的需求量很大，對水質(zhì)的要求也多種多樣。再生水可用于量大面廣的冷卻水、洗滌沖洗用水及其他工藝低質(zhì)用水， 因此它最

20、適合冶金、電力、石油化工、煤化工等工業(yè)部門的利用。 1. 石油化工工業(yè) 2. 鋼鐵冶金行業(yè) 3. 造紙行業(yè) 4. 熱電行業(yè),1.石油化工工業(yè),化工行業(yè)是公認(rèn)的耗水大戶，從國家環(huán)?？偩职l(fā)布環(huán)境統(tǒng)計年報，工業(yè)廢水排放總量，化工廢水占全國工業(yè)廢水排放總量的19%，位居第一位。 石油化工生產(chǎn)用水主要可分為：生產(chǎn)裝置用水（含公共設(shè)施、生活用水）；循環(huán)冷卻水；軟化水、除鹽水、發(fā)生蒸汽用水，不同用水目的對水質(zhì)要求不盡相同。其中后兩項用水約占80%以上，而且使用后仍有較好的水質(zhì)，易于再利用。,2.鋼鐵冶金行業(yè),鋼鐵工業(yè)是資源型工業(yè)，能耗物耗大，環(huán)境污染比較嚴(yán)重。我國同世界上先進(jìn)國家的水平相比，存在著相當(dāng)大的差

21、距。我國鋼鐵生產(chǎn)的用水量相對較大，行業(yè)平均為噸鋼耗新水34 m3，而先進(jìn)國家的噸鋼新水耗量在10 m3以內(nèi)。 鋼鐵企業(yè)70%的廢水來源于冷卻用水，一般污染程度較輕，廢水的污染物主要是懸浮物，經(jīng)過簡單凈化基本上可以作為直接冷卻水或濕式除塵洗滌水使用。鋼鐵冶金行業(yè)的工業(yè)用水重復(fù)利用率較高。,3.造紙行業(yè),造紙廠按工序排出水主要有以下三股： 一是制漿蒸煮廢液，通稱造紙黑液； 二是分離黑液后紙漿的洗、選、漂水，也稱中段水； 三是抄紙機(jī)上的白水。 美國典型的漿紙廠噸漿用水量為72 m378 m3。由于在制漿造紙過程中要使用大量的水，美國幾乎所有的造紙廠都建立了初級或二級廢水處理系統(tǒng)，以除去廢水中的BOD

22、，其去除率可達(dá)30%70%。,據(jù)2002年中國環(huán)境年報公布的數(shù)據(jù)表明，我國紙業(yè)的排水量為35.3億m3，占全國工業(yè)總排水量的18.2%；COD（化學(xué)需氧量）排放量287.7萬t，占全國總排放量的40.8%。達(dá)標(biāo)排放污水僅占造紙排水總量的53.8%，還有相當(dāng)一部分企業(yè)甚至沒有污水處理設(shè)施，我國造紙噸產(chǎn)品廢水排水量是歐洲國家的5倍10倍。,4.熱電行業(yè),火力發(fā)電廠的用水一般分為兩類：一類是生產(chǎn)用水（包括熱力系統(tǒng)用水，冷卻系統(tǒng)用水，水力除灰排渣系統(tǒng)用水和煙氣脫硫系統(tǒng)用水）。另一類是生活用水（包括綠化、消防用水）。火電廠的循環(huán)水是最大耗水項目，因此，節(jié)水技術(shù)措施主要是加強(qiáng)循環(huán)水處理工藝水平，提高濃縮倍

23、率，其次是加大再生水回用力度。 2000年我國火力發(fā)電廠年均取水總量為840.5億m3，其中，淡水取水量為540.4億m3，工業(yè)用水重復(fù)利用率為55%，循環(huán)冷卻電廠重復(fù)利用率為95%。我國采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)的活力發(fā)電廠裝機(jī)耗水率為1.32 m3/Sgw,而國外為0.7 m3/Sgw 1.0 m3/Sgw。,三、農(nóng)業(yè)回用,再生水用于農(nóng)業(yè)可以采用兩種方式。農(nóng)業(yè)用水需求量大，水質(zhì)要求直接灌溉和排至灌溉渠或自然水體進(jìn)行間接回用一般也不高，是污水再生利用產(chǎn)業(yè)的主要需求者之一。一般經(jīng)二級處理的城市污水出水水質(zhì)都能達(dá)到或超過農(nóng)業(yè)灌溉用水標(biāo)準(zhǔn)。 農(nóng)業(yè)用水量基本占到區(qū)域用水量的50%以上，但對水質(zhì)的要求相對于工業(yè)

24、和生活要低，因此污水回用于農(nóng)業(yè)，可以大大緩解作物的危害及其隨后生態(tài)鏈危害會大大降低，而且還可以提供相對較為豐富的氮、磷、鉀等營養(yǎng)成分。,1環(huán)境安全性,再生水中可能存在微生物致病菌，長期污灌對土壤結(jié)構(gòu)、土壤中金屬和毒物積累等有影響。污水灌溉使淺層甚至深層地下水受到污染，其恢復(fù)需十分漫長的過程。美國在灌溉水水質(zhì)中，明確規(guī)定了利用期為20年和長期利用的不同標(biāo)準(zhǔn)，這說明污水灌溉不能只顧眼前的經(jīng)濟(jì)利益，而要考慮長期的經(jīng)濟(jì)效益。 二級污水農(nóng)業(yè)回用的關(guān)鍵是如何處理好二級污水中雜質(zhì)離子帶來的問題。,2食用安全性,污水回用于農(nóng)業(yè)，必須考慮對食用安全和品質(zhì)的影響。污水處理后的再生水不可避免地仍然會存在一些有害因子

25、，包括微生物致病菌和有毒有害化學(xué)物質(zhì)。在適合再生水灌溉的區(qū)域，也并非所有農(nóng)作物都可以進(jìn)行污灌，研究表明棉花、蘆葦、玉米等飼料類植物等推薦為“優(yōu)先灌溉作物”；果蔬等根莖類植物是“不推薦或者不宜灌溉類作物”。,四、地下水回灌,地下水回灌可以防止地面沉降、海水及苦咸水入侵及補(bǔ)充地下水儲量。地下水的天然補(bǔ)給非常緩慢，長期過量開采地下水會導(dǎo)致地下水位下降，引起地下水資源枯竭；再生水儲存于地表水庫和河湖也潛在著一定的風(fēng)險。而實施再生水地下回灌則可以解決這兩方面的問題，再生水地下回灌正變得越來越重要。,優(yōu) 點,（1）不存在因建水庫或大壩而造成對環(huán)境的影響； （2）人工回灌的費用要小于同等規(guī)模地表水庫的費用；

26、 （3）含水層可以減少用于運輸?shù)乇硭墓芫€或渠道，不需要修建長距離的輸水系統(tǒng)； （4）儲存于地表水庫的水，由于藻類和其他溶于水產(chǎn)物的影響，會面臨蒸發(fā)、味覺和嗅覺問題，造成污染，而土壤含水層處理方法和地下儲存則可以避免；再生水回灌進(jìn)入地下后，蒸發(fā)量遠(yuǎn)比地面水庫少； （5）適合作為地表水庫的場地可能并不可行或不被環(huán)境接受，將再生水回灌到地下則不存在這些問題； （6）在廢水回用項目中包含地下水回灌，作為再生市政廢水向地下水轉(zhuǎn)變的結(jié)果，可以克服公眾對污水回用的心理障礙。,可能的負(fù)面影響,（1）建設(shè)回灌工程的場地、土壤和植被受到擾動，可能會損害周圍的生態(tài)環(huán)境； （2）回灌水的水質(zhì)應(yīng)得到可靠的保證，否則會

27、降低含水層的質(zhì)量； （3）要有充足的源水供應(yīng)地下水回灌，若水量太少，地下水回灌有可能在經(jīng)濟(jì)上是不可行的； （4）在沒有經(jīng)濟(jì)利益刺激、運用法律或法規(guī)來維護(hù)監(jiān)測井和取水井時，這些將會失修，難免成為地下水的污染源。,第三節(jié) 污水再生方法,一、基本方法 二、膜分離技術(shù) （一）膜分離技術(shù)基本概念 （二）在污水再生中的應(yīng)用 三、膜集成技術(shù) （一）在鋼鐵污水再生回用領(lǐng)域的應(yīng)用 （二）膜生物反應(yīng)器,污水達(dá)標(biāo)排放，并不是排水系統(tǒng)的最終目標(biāo)，而是更艱巨的治理工作的開端。 目前，常用的污水再生回用技術(shù)包括傳統(tǒng)處理(混凝-常規(guī)過濾)、生物過濾、消毒、活性炭吸附、膜分離、生物脫氮除磷、高效菌種應(yīng)用等，可以選用一種或幾種

28、組合。 各種再生水處理單元技術(shù)去除的污染物是不同的，在城鎮(zhèn)污水再生利用工程中僅使用單元技術(shù)很難滿足用戶對水質(zhì)的要求，必須針對不同再生利用目標(biāo)采用不同的組合工藝進(jìn)行處理。,一、基本方法,城鎮(zhèn)污水再生利用工程中，普遍采用常規(guī)處理工藝，即混凝、沉淀或澄清、過濾和加氯消毒，該工藝能夠有效地去除二級處理出水中的懸浮物、膠體雜質(zhì)和細(xì)菌，使再生水擁有廣泛的適用范圍，具有較好的經(jīng)濟(jì)價值。,1再生水用于城市雜用,根據(jù)城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T189202002），城市雜用水包括城市綠化、建筑施工、洗車、道路灑水、廁所沖洗用水等。 再生水作為城市雜用水時，技術(shù)方法選擇上首先應(yīng)提高二級生物處理在低

29、溫條件下的硝化效果，然后在深度處理技術(shù)選擇時采用過濾技術(shù)，包括砂濾、機(jī)械過濾、快濾等，過濾前一般應(yīng)投加混凝劑或助凝劑，如混凝沉淀過濾、微絮凝過濾、磁共沉技術(shù)等；最后對出水進(jìn)行消毒技術(shù)處理。,2再生水用于景觀環(huán)境用水,根據(jù)城市污水再生利用 景觀環(huán)境用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T189212002），景觀環(huán)境用水包括觀賞性景觀環(huán)境用水和娛樂性景觀環(huán)境用水，水體分為河道、湖泊和水景三類。 二級處理出水難于滿足景觀環(huán)境用水水質(zhì)要求，再生水處理需進(jìn)一步去除BOD和SS，盡可能地降低氮和磷，并進(jìn)行相應(yīng)的消毒處理。因此，在再生水處理技術(shù)選擇中，應(yīng)首先提高二級處理過程的生物脫氮和硝化效果，如采用多級A/O技術(shù)、增加缺

30、氧段停留時間、提高內(nèi)回流比、在好氧池中增加填料等，再生水處理采用反硝化濾池技術(shù)。,對于BOD、SS和TP去除，再生水處理可選擇混凝沉淀過濾、微絮凝過濾、磁共沉等技術(shù)，以滿足景觀環(huán)境用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。 對于濁度的改善可選擇活性炭吸附和臭氧氧化技術(shù)。 消毒可選擇臭氧消毒、紫外線消毒或氯消毒。 工程中應(yīng)對上述技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化組合，從控制水體富營養(yǎng)化角度可選擇強(qiáng)化二級處理+臭氧氧化+曝氣生物濾池+反硝化濾池+消毒的技術(shù)路線，或強(qiáng)化二級處理+膜技術(shù)+消毒的技術(shù)路線。,3再生水用于工業(yè)用水水源,根據(jù)城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T199232005），工業(yè)用水包括冷卻用水、洗滌用水、鍋爐補(bǔ)給水和工藝

31、與生產(chǎn)用水。 再生水作為工業(yè)用水水源可選擇強(qiáng)化二級處理技術(shù)（如在曝氣池添加填料，提高硝化效果），后續(xù)處理可采用混凝沉淀過濾+消毒的技術(shù)，也可采用膜技術(shù)來提高處理效果并同時去除二級處理出水中的重金屬，但膜處理+消毒技術(shù)工程投資和運行費用都較高。防止結(jié)垢、腐蝕的方法中一般采用化學(xué)法及沉淀法，如加酸酸化或加阻垢劑（如鉻酸鹽、多磷酸鹽）等。,4再生水用于農(nóng)業(yè),根據(jù)城市污水再生利用農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)（GB/T 209222007），農(nóng)田灌溉用水包括纖維作物、旱地谷物、油料作物、水田作物和露地蔬菜等灌溉用水。將再生水用于農(nóng)業(yè)灌溉，應(yīng)確保衛(wèi)生安全，并防止土壤退化或鹽堿化等。含鹽量是再生水用于農(nóng)業(yè)灌溉最重要的水

32、質(zhì)指標(biāo)之一，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了非鹽堿土地區(qū)及鹽堿土地區(qū)的含鹽量標(biāo)準(zhǔn)。另外，還應(yīng)防止重金屬及有害物質(zhì)在土壤中富集，并通過食物鏈積累于農(nóng)作物中。如果再生水采用噴灌，尚需要控制懸浮物，以防堵塞噴頭。對于纖維作物、旱地谷物和油料作物，二級處理加消毒即可滿足要求，對于水田作物和露地蔬菜，需采用常規(guī)二級處理加混凝、沉淀、過濾等補(bǔ)充處理技術(shù)才能達(dá)標(biāo)。,5再生水用于地下水回灌,根據(jù)城市污水再生利用地下水回灌水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T197722005），地下水回灌包括地表回灌和井灌兩種。井灌對水質(zhì)的要求比地表回灌要高。 再生水回灌于地下含水層，補(bǔ)充地下水，用以防止因過量開采地下水而造成的地面沉降和海水侵入，但回灌于地下的再

33、生水可能將被重新提取用作農(nóng)業(yè)灌溉用水或生活飲用水水源。城鎮(zhèn)污水處理廠的二級出水仍可能含有有機(jī)微污染物、痕量重金屬、糞大腸菌、致病菌或病毒等有害物質(zhì)。,5再生水用于地下水回灌,為防止對地下含水層的污染，提供清潔水鏈，對于地下水回灌的再生水水質(zhì)要求較其他回用領(lǐng)域要嚴(yán)格。在地下水回灌再生處理技術(shù)選擇中，需要采取多種單元技術(shù)組合才能滿足回灌地下水水質(zhì)要求。目前較常用選擇的技術(shù)有：多層濾料過濾、臭氧氧化、反滲透、氯化、硅藻土過濾、混凝沉淀、活性炭吸附；消毒技術(shù)有臭氧消毒和氯消毒。,二、膜分離技術(shù),（一）膜分離技術(shù)基本概念 1膜分離的定義 2膜分離的基本原理 3工業(yè)應(yīng)用主要膜過程 （二）在污水再生中的應(yīng)用

34、 1在工業(yè)廢水再生中的應(yīng)用 2城市綠地噴灑用水 3應(yīng)用到洗車和噴泉景觀用水 4污水再生實例,（一）膜分離技術(shù)基本概念,1膜分離的定義 2膜分離的基本原理 3工業(yè)應(yīng)用主要膜過程,膜分離技術(shù)被認(rèn)為是“21世紀(jì)最有前途、最有發(fā)展前景的重大高新技術(shù)之一，它在工業(yè)技術(shù)改造中起著戰(zhàn)略性作用”。世界上許多國家包括我國在內(nèi)，都把膜分離技術(shù)及其應(yīng)用列為國家重點發(fā)展項目。膜分離技術(shù)對許多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著關(guān)鍵作用。 甚至有人預(yù)言“誰掌握了膜技術(shù)，誰就掌握了化學(xué)工業(yè)的未來”。膜分離過程作為一門新型的分離、濃縮、提純技術(shù)，是以外界能量為動力，憑借各組分在膜中傳質(zhì)的選擇性差異，對多組分流體物質(zhì)進(jìn)行分離、分級、提純和富集

35、的方法。,1膜分離的定義,自然界中經(jīng)常存在著這樣的物質(zhì)體系，即在一種流體相內(nèi)或兩種流體相之間，有一薄層凝聚相物質(zhì)把流體相分隔成兩部分。這一薄層物質(zhì)就是所謂的膜(membrane)。 膜可以是固態(tài)的或液態(tài)的，甚至氣態(tài)的，中性的或荷電性的。而被膜分隔開的流體相物質(zhì)可以是液態(tài)的或氣態(tài)的。膜本身可以是均勻的一相，也可以是由兩相以上的凝聚態(tài)物質(zhì)所構(gòu)成的復(fù)合體，可以是對稱型的或非對稱型的。,不論膜本身薄到何等程度，它都必定有兩個界面，并由這兩個界面分別與被其分隔于兩側(cè)的流體相物質(zhì)相接觸。膜有兩個明顯的特征：其一，膜充當(dāng)兩相的界面，分別與兩側(cè)的流體相接觸；其二，膜具有選擇透過性，這是膜與膜過程的固有特性。,

36、膜不是普通的塑料膜或皂泡膜，而是那些具有一定特殊性能(例如，半透、電學(xué)、光學(xué)、識別及反應(yīng)等特性)的膜。對于分離膜，可將它看作是兩相之間的一個半滲透的隔層，該隔層按一定的方式截留分子。因此，兩相間的膜必須起到隔層的作用，以阻止兩相的直接接觸。該隔層可以是固體、液體，甚至是氣體，半滲透性質(zhì)主要是為了保證分離效果。如果所有物質(zhì)不按比例均可通過，那就失去分離的意義了。膜截留分子的方式有多種，例如，按分子孔徑大小截留，按不同滲透系數(shù)截留，按電荷截留，按不同的溶解度截留，等等。,表5-5 主要膜分離過程的推動力,2膜分離的基本原理,(1) 根據(jù)它們物理性質(zhì)的不同 主要是質(zhì)量、體積大小和幾何形態(tài)差異，用過篩

37、的辦法將其分離。微濾膜分離過程主要就是根據(jù)這一原理將水溶液中孔徑大于50nm的固體雜質(zhì)去掉的。 (2) 根據(jù)混合物化學(xué)性質(zhì)的不同 物質(zhì)通過分離膜主要依靠溶解擴(kuò)散，首先是與膜表面接觸的混合物進(jìn)入膜內(nèi)的速度(稱溶解速度)，其次是進(jìn)入膜內(nèi)后從膜的表面擴(kuò)散到膜的另一表面的速度，二者之和為總速度?？偹俣扔螅高^膜所需的時間愈短；總速度愈小，透過時間愈久。溶解速度完全取決于被分離物與膜材料之間化學(xué)性質(zhì)的差異，擴(kuò)散速度除化學(xué)性質(zhì)外還與物質(zhì)的分子量有關(guān)。,圖5-3 各種膜的截留區(qū)段,表5-6膜分離過程的特點及膜材料,表5-7 工業(yè)應(yīng)用膜過程的分類及其基本特性,工業(yè)應(yīng)用的反滲透裝置,工業(yè)應(yīng)用的反滲透裝置的膜組

38、件之間的連接,（二）在污水再生利用中的應(yīng)用,1在工業(yè)廢水再生中的應(yīng)用 2城市綠地噴灑用水 3應(yīng)用到洗車和噴泉景觀用水 4污水再生實例,1在工業(yè)廢水再生中的應(yīng)用,（1）利用反滲透技術(shù)將鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)廢水處理后進(jìn)行回收利用，節(jié)約了大量的水資源，并降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本；另一方面大大減少了廢水的排放對地下水源、流域水源以及對環(huán)境的污染，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 （2）應(yīng)用反滲透技術(shù)將鋁氧化漂洗廢水重新處理成純水，返回到生產(chǎn)工藝中去，而濃縮液經(jīng)負(fù)壓蒸發(fā)后冷卻結(jié)晶，并外運填埋；實現(xiàn)了廢水的零排放，并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。 （3）采用兩級RO 膜系統(tǒng)對含鎳250 mg/L350 mg/L 的

39、漂洗廢水進(jìn)行處理，對鎳的截留率達(dá)99.9%以上，經(jīng)兩年多運管行考察，系統(tǒng)運行平穩(wěn)，各項指標(biāo)基本達(dá)到設(shè)計要求，經(jīng)濟(jì)效益明顯，年凈收益達(dá)43.34萬元，且出水達(dá)到回用要求。,2城市綠地噴灑用水,與傳統(tǒng)的處理方式相比較，城市污水經(jīng)過納濾或反滲透處理回用到城市綠地噴灑，可以降低由于水中的無機(jī)鹽特別是重金屬鹽類含量過高造成的土壤鹽堿化，有效地避免水中可能存在的致病微生物對人的身體健康造成的潛在危害。,3應(yīng)用到洗車和噴泉景觀用水,建筑小區(qū)的中水水源主要為淋浴和盥洗排水，是城市污水中水質(zhì)最穩(wěn)定、容易匯集、便于凈化、可就近回用的水資源。相比其他類排水，水中的懸浮物、有機(jī)物和鹽分都比較低，建筑中水經(jīng)過納濾或者反

40、滲透處理可以消除水中的臭味，有效地截留水中可能存在的致病微生物，降低水的濁度和磷含量，出水水質(zhì)可以達(dá)到A 類景觀用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。,4污水再生實例,北京清河污水廠再生水二期工程的建設(shè)規(guī)模為32萬m3/d。項目主要對現(xiàn)有污水處理廠生物處理系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，通過脫硝過濾池處理，再進(jìn)行超濾膜深度處理工藝，去除各種污染物。處理出水再經(jīng)過臭氧接觸氧化等深度處理工藝，使嗅味、色度等污染指標(biāo)得到進(jìn)一步去除，使出水達(dá)到再生水出水水質(zhì)的要求。設(shè)計出水水質(zhì)滿足再生水回用于景觀水體的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，部分水質(zhì)達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)IV類水體水質(zhì)要求。污水再生系統(tǒng)工藝流程如圖5-4所示。,圖5-4 污水再生系統(tǒng)工藝流程框圖,三、

41、膜集成技術(shù),（一）在鋼鐵污水再生回用領(lǐng)域的應(yīng)用 （二）膜生物反應(yīng)器,三、膜集成技術(shù),目前，很多企業(yè)已經(jīng)進(jìn)行了污水再生回用，大部分是采用傳統(tǒng)的處理技術(shù)，如生化降解、混凝沉淀、氣浮、過濾等，但因工業(yè)廢水成分復(fù)雜，經(jīng)傳統(tǒng)工藝處理后的水不能有效去除其中的污染物，無法滿足生產(chǎn)用水要求，限制了回用的范圍。因此，針對企業(yè)排污水的水質(zhì)狀況，采用有效的深度處理工藝，可以使回用水滿足各用水點的要求，最終實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。這一需求促進(jìn)了更多、更新的水處理技術(shù)的發(fā)展。而將膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)處理工藝結(jié)合的膜集成技術(shù)能夠很好地解決污水再生回用的深度處理問題，從而拓展了污水再生回用的深度和廣度，并使膜分離技術(shù)得到了大規(guī)模

42、的推廣應(yīng)用。,（一）在鋼鐵污水再生回用領(lǐng)域的應(yīng)用,傳統(tǒng)鋼鐵污水處理技術(shù)中的曝氣、隔油、石灰軟化、混凝沉淀和過濾工藝，能有效降低鋼鐵污水中的懸浮物、濁度、膠體、COD、油類物質(zhì)、硬度和堿度，能夠部分滿足鋼鐵企業(yè)的回用需求，但處理后的污水具有高含鹽量的特點，而以離子交換為基礎(chǔ)的脫鹽技術(shù)，難以應(yīng)付鋼鐵污水復(fù)雜多變的水質(zhì)，通常離子交換樹脂再生頻繁并出現(xiàn)樹脂污染的情況，導(dǎo)致鋼鐵污水回用在深度脫鹽工序上產(chǎn)生瓶頸。而以膜法為核心的膜集成技術(shù)突破了這個瓶頸，并在近十年中得到長足發(fā)展，大量的鋼鐵企業(yè)跨入污水回用膜法脫鹽技術(shù)使用的行列。,安陽鋼鐵（西區(qū)）污水處理廠深度脫鹽系統(tǒng)處理水量為850m3/h，采用“多介質(zhì)

43、+反滲透”的核心處理工藝（見圖5-5）。其前處理來水水質(zhì)指標(biāo)如表5-8。安陽鋼鐵（西區(qū)）污水處理廠于2006年7月竣工，幾年來反滲透膜運行情況良好，段間壓差穩(wěn)定，進(jìn)水壓力三年來沒有明顯升高，每次清洗后都能恢復(fù)，出水電導(dǎo)率低于30s/cm，清洗頻率在90天左右。污水處理廠的出水水質(zhì)指標(biāo)見表5-9。,圖5-5 安陽鋼鐵（西區(qū)）污水處理廠深度脫鹽系統(tǒng)工藝流程圖,表5-8 安陽鋼鐵（西區(qū)）污水處理廠前處理來水水質(zhì)指標(biāo),表5-9 安陽鋼鐵（西區(qū)）污水處理廠出水水質(zhì)指標(biāo),表5-10 膜集成技術(shù)與常規(guī)處理技術(shù)比較,（二）膜生物反應(yīng)器,膜生物反應(yīng)器(Membrane Bioreactor ，MBR)是將膜分離技術(shù)與生物處理工藝相結(jié)合的一種新型廢水處理技術(shù)。 一般由膜組件、生物反應(yīng)器和泵三大部分組成，生物處理系統(tǒng)和膜分