Ⅰ 浅谈中水回用工艺及其可行性分析
现阶段，我国的水资源短缺问题正面临着严峻的考验，水，这个看起来取之不尽用之不竭的自然资源正在随着工业社会的发展而供不应求。保护水资源、节约水资源已成为主题，而中水回用技术则能很好地缓和缺水这个大问题。
1、我国水资源现状
全世界的淡水资源仅占其总水量的2.5%，在这仅有的2.5%中，又有70%以上被冻结在南极和北极的冰盖中，再加上高山冰川和永冻积雪，有86%的淡水资源难以利用。由此可见，人类可利用的水资源少之又少。而我国更是成为了世界13个水资源严重短缺的国家之一，且水资源分布极不均匀，南多北少，东多西少是我国水量分配的特点。
据监测，目前全国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染，且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，还加剧了水资源短缺的矛盾，并严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。此时，中水回用就显现出了它的重要性。
2、中水回用的可行性分析
中水，开始时称“中水道”，来于日本，因其水质及其设施介于上水道和下水道之间而得名。“中水”的定义有多种解释，在污水工程方面称其为“再生水”，工厂方面称为“回用水”，中水的划分界限一般都以水质为标志，其主要是指城市污水或生活污水经处理后可循环利用的非饮用水。
中国可开发利用的水资源大部分已开发利用，新增水源开发难度大且开发成本高，水资源紧缺形势日趋严峻。而每年大量工业废水和生活污水排放，不仅污染了环境，也浪费了宝贵水资源。因此，实施中水回用是提高中国水资源利用率的必要措施之一。
中水在多个领域都可以被广泛应用，在国外，已有很多国家在大范围使用中水系统，而随着我国经济、科技的快速发展，中水系统在我国部分地区也已投入使用。比如在建筑领域，中水系统在发达城市中应用广泛。建筑领域因其供水范围大，生活用水量和环境用水量都很大，可使用中水系统来满足各用户的用水需求。在北京、上海、天津等大城市，很多达到一定规模的住宅小区都被要求设有中水系统，可将生活污水处理到非饮用水标准，用作与人体非直接接触的景观用水、清洗及消防等，有效的实现了水的循环利用，节约了水资源。在建筑小区中，可用作中水水源的种类有很多，可选取小区内建筑物杂排水，小区生活污水，小区或城市污水处理厂经生物处理后的出水以及小区内的雨水等作为建筑中水水源。
中水回用在生产和生活中能起到很好的节水作用，其具有较低的水质及水价，可用来代替生活饮用水冲洗卫生洁具、绿化等，这样便可节约很大部分高质水，提高人们的可用水量。同时它还可以减少城市供排水系统的压力，加强了城市绿化和环境保护工作，保护了地下水源。因中水回用处理工艺较污水处理相对简单，故中水回用对减少城市污水处理厂的负荷也起到了至关重要的作用，在昂贵的理设施费用减低的同时还可降低其日常运行费用。
中水若想投入使用，其水质必须要满足以下要求：第一对人体的健康不能造成危害。第二要满足人们感观要求，即无不快的感觉，以解除人们使用中水的心理障碍，其衡量指标主要有浊度、色度、臭味等。第三要满足卫生要求，其指标主要有BOD5、细菌总数、余氯量等。最后还要满足设备构造方面的要求，即水质不易引起设备、管道的严重腐蚀和结垢。
3、中水回用存在的问题
虽然中水具有诸多优点，但其在投入使用中仍存在许多问题，那么为什么中水回用作为一项节水工程却不能得到很好的推广呢？其在经济、社会、技术等方面都存在问题。
首先是人们的意识问题，虽然中水经过复杂的处理，已达到可循环使用而不危害人健康的标准，但在人们的潜意识里中水永远劣于生活用水。调查表明，大部分居民不愿意使用中水，尤其是在水量丰富的南方地区，人们对中水缺乏客观科学的认识，认为中水的水质不达标，感官性状差，故加强民众对中水的认识是推进中水回用这一举措的重中之重。
在经济效益方面，由于中水处理技术的繁复性及运行费用等因素，中水的价格普遍偏高，有的地区其水价甚至高于自来水，在水价相同的情况下，居民肯定倾向于选择自来水而不是中水。
在监管体制方面，我国缺乏相对健全的对于中水的管理体制，目前国家只出台了一个《关于加强工业节水工作的意见》的政策，对中水回用的相关规定还不完善，导致无法可依。另外，中水自身也存在水质问题，其实中水水质并不稳定，在输送过程中也会因其水质不稳定出现结垢现象。
4、中水回用工艺
中水回用有两种处理按其用途不同可分为两种处理方式，一种是将其处理到饮用水的标准而直接回用到日常生活中，即实现水资源直接循环利用，这种处理方式适用于水资源极度缺乏的地区，但投资高，工艺复杂。另一种是将中水处理到非饮用水的标准，主要用于不与人体直接接触的用水，如便器的冲洗，地面、汽车清洗，绿化浇洒，消防，工业普通用水等。
选择相适应的处理工艺时需要根据水质、水量、回用条件的不同来选择。中水系统一般由污水收集、调节、预处理单元、深度处理单元、中水贮存、中水输配等部分组成。中水工艺包括预处理工艺、生物处理工艺、混凝工艺、过滤工艺、活性炭工艺、膜分离工艺等。
预处理主要是去除固体物和毛发，可在系统的最前段设置格栅以截留大的污染物。对于以洗浴水为主的处理中，由于毛发太多，故一般设置毛发过滤器，可有效地去除毛发。生物处理工艺用于去除水中可溶性有机物，可使用生物接触氧化、生物转盘、曝气生物滤池、土地处理。大多数生物处理设施需要向生物反应池中供气，可采用噪音较低的曝气设备。另外，中水处理的停留时间应大于2小时以取得良好的处理效果。混凝工艺主要去除原水中悬浮状和胶体杂质，可用聚合铝和聚合铁作为混凝剂。过滤的功能是去除水中微小的悬浮颗粒，常用的滤池有普通快滤池、V型滤池、虹吸滤池等。
中水处理采用传统的给水处理工艺，二级处理厂出水经泵提升，加入混凝剂后进入反应池，形成絮体后进入沉淀池沉淀，上层清液在V型过滤池中过滤，加氯消毒后送至清水池，再由泵送到用水点，处理流程简单易操作，可行性良好。
5、结语
为解决我国水资源极度紧缺且不平衡的现状，中水回用技术正在以迅猛的发展速度出现在我们的视野中。作为污水资源化的重要途径，其对社会的进步与发展起着至关重要的作用。
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Ⅱ 城市污水回用及效益分析
我国是干旱缺水严重的国家，开发新水源、减少水资源的消耗成为目前水环境治理的首要任务。城市污水经深度处理后可回用于某些特定领域，具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。
1、引言
1.1我国水资源的分布特点
我国是一个干旱缺水严重的国家。我国的淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%。但是，我国水资源的特点之一是总量多、人均少，第二个特点是地区分布不均，由东南向西北递减，与人口、耕地的分布不协调。
1.2污水回用的兴起与发展
减轻水体污染程度、改善生态环境、解决城市缺水问题的有效途径之一便是污水回用。美国在1920年就开始了再生水的利用，形成了水在社会大循环中的良性循环，到1980年已有回用工程536项，年回用水量9.37亿m3。我国沿海缺水城市大连，在1992年率先建成了污水回用示范工程，取得了实效。
现代城市污水回用已经有近百年的历史，技术上已经很成熟。与国外发达国家相比，我国的城市污水回用起步晚，但总体上我国城市污水回用不但技术上已经成熟，而且从经济效益和环境效益考虑也是可行的。
2、污水回用主要途径
根据目前城市污水回用技术的发展情况，城姿槐市污水回用的途径主要包括农业用水，环境用水，工业用水，市政杂用水，地下水回灌等。
2.1农业用水
农业迹或友用水是城市污水回用的一个大用户，主要包括大田作物、花卉和林地的灌溉。污水回用于农田灌溉时，不仅能给农业生产提供稳定的水源，而且污水中 的氮、磷、钾等成分也为土壤提供了肥力，既减少了化肥用量，又增加了农作物产量，而且通过土壤的自净能力可使污水得到进一步的净化，尤其污水回用可控制农村地区无节制地超采地下水。
2.2环境用水
主要用于城市水系补充用水以及绿化隔离带和园林灌溉用水。用中水补充河湖水系替代其它水源，既达到优水优用、节团答约用水的目的，又美化了环境。
2.3工业用水
工业用水包括冷却水，锅炉用水，工艺用水，产品用水等。在城市供水中， 50%～80%是工业用水，工业用水占城市用水的比例很大，但与生活饮用水等相比，要求的水质水平较低，城市污水经二级处理后，再经适当的三级处理， 一般都能满足工业用水水质要求。
2.4市政杂项用水
主要用于建筑施工、喷洒路面、洗车和冲厕等。中水回用时应格外注意卫生，不应含有致病菌，应清洁、无臭、无毒，且悬浮物含量满足应用要求。
2.5地下水回灌
再生水回用于地下水回灌体现了“减量化、资源化、无害化”的污染治理原则和可持续发展的战略思想。将城市污水二级处理后回灌于地下，水在流经一定距离后同原地下水源一起作为新的水源开发。这样既可以阻止因过量开采地下水而造成的地面沉降，还能利用土壤自净作用提高回水水质，直接向工业和生活杂用水供水。
3、污水回用效益分析
污水回用不仅开辟了第二大水源，减少了城市新鲜水的取用量和污水的排放量，减轻了城市供水不足，有效地节约和利用有限的、宝贵的淡水资源，具有明显的社会效益、环境效益和经济效益。
3.1 污水回用社会效益分析
社会效益指人类活动所产生的社会影响，从而带来的社会效果或贡献。污水回用符合国家的可持续发展战略政策，是我国现阶段环保投资的重点领域。污水回用带来的社会效益十分明显，分直接效益和间接效益。
（1）直接效益
污水回用工程以污水处理厂二级出水为源水，经深度处理达到回用水水质标准后便可投入使用。
（2）间接效益
污水回用工程是一项保护环境、创建国家卫生城市，为子孙后代造福的公用事业工程。该工程实施后，可有效地解决服务区域水资源短缺问题，为城市服务，为社会服务，可改善城市市容，提高卫生水平，保护人民身体健康，保护自然风景，促进城市旅游事业的发展。
3.2污水回用环境效益分析
环境效益是指由于人类的活动给自然环境系统，也包括社会环境系统造成的影响而产生的效应。污水回用带来的环境效益是显著的，它在治理环境污染和生态破坏方面起着至关重要的作用。
（1）污水回用工程提高了服务区域水体的污染治理水平，增强了区域防治水体污染的综合实力。
（2）污水回用工程缓解了水资源短缺现状，减少了水资源的开发利用量，为社会经济环境的持续发展提供了必备的物质基础。
（3）污水回用工程可间接有效地控制水土流失、土地沙漠化等环境问题，很大程度上使环境质量得到改善。
3.3污水回用经济效益分析
污水回用工程可产生直接的经济效益，同时对社会经济的长远可持续发展的作用也是显著的。污水回用的直接经济效益包括污水厂销售再生水等产品的直接经济效益、用户以再生水替代优质水的直接经济效益、再生水利用而增加城市工业用水带来的经济效益和再生水利用而增加农业用水带来的经济效益。然而，城市污水处理厂的出水毕竟是污水，直接排放势必会造成不同程度的污染，通过处理回用就可废物利用，减少由此造成的经济效益为间接经济效益。
（1）污水回用工程可有效地节约水资源，最大程度的利用水资源，同时有效利用污水、废水。宏观上，减少了水资源的开发利用，对国民经济有一定的促进作用。微观上，可促使企业有效利用废水，促进了企业经济效益的提高。
（2）污水回用在一定程度上降低了对纳污水体的污染程度，可减少国家对于污水治理方面的投资。
（3）污水回用工程可促使企业采用新技术、加快技术改造，提高了企业的技术水平，同时减少了企业的环境支出，可促进企业资金的流通和再生产。
（4）污水回用工程的建设及运营可促进一系列新兴产业的发展。
（5）污水回用可促进区域水产业良性、稳定的发展。
4、结论
在水资源极度紧缺的当下，污水回用不仅能减少污染、增加水资源，还可以降低给水处理与供水费用，改善生态环境与社会经济环境，促进工农业的发展，促进和保障人体健康。污水回用产生的经济、社会和环境效益显著，符合国家可持续发展、创建节水型城市的发展战略。因此，继续研究和开发污水深度处理新工艺，积极建设污水回用设施具有巨大发展前景。
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Ⅲ 高校宿舍生活污水处理与回用
高校宿舍生活污水处理与回用具体内容是什么，下面中达咨询为大家解答。
随着我国科学技术和生活质量的不断提高，污水的排放量逐渐增大，有效解决水资源污染和短缺的问题十分必要。在这种情况下，中水开发与回用技术得到了迅速发展，在美国、日本、印度、英国等国家（尤以日本为突出）得到了广泛的应用，对实现水资源可持续利用具有重要意义。在我国高校中，清华大学采用膜生物反应器一体化工艺处理洗浴水，将中水全部用于学生宿舍厕所冲洗，中水回用项目的净效益达到130.41万元。中国石油大学中水回用工程采用MBR工艺，直接经济效益52.50万元[1]。
据了解，目前我国高校在校生约为2300万人，以每人每天0.2m3计算，每天中水水源量为460万立方米[1]，这些生活污水被排放到城市污水管网经城市污水处理厂集中处理，而校园绿化、学生公寓冲厕等消耗大量自来水，造成能源和资源的浪费，节水型校园数量不足，管理水平和节水效益参差不齐[2]。本研究以郑州大学为例，研究高校宿舍生活污水的水质特征，根据水质特征选取合适的工艺对其进行处理与回用。本研究选取“格栅-初沉池-A/O池-生物接触氧化池-二沉池-表面流人工湿地”新工艺对部分校园宿舍生活污水进行处理，达到城市杂用水及景观回用水标准，作为该校杂用水及景观用水的补充水源，不仅可以减少向排水系统的污水排放量，节省城市排水设施的运行费用及学校缴纳的污水处理费用，而且还可以有效缓解校园供水紧张状况[3]，有利于水资源的循环利用，具有重要的经济效益。
1 高校生活污水水质分析及工艺选取
1.1 高校生活污水水质分析
经实地调查，郑大新区在校学生约4万人，每人每天可产生约70L的生活污水，则大约每天可产生生活污水2800m3，学生住宿区分为柳园、荷园、菊园和松园四个园区，柳园有学生1.4万人左右，且柳园部分楼层安装有污水回用装置，将生活污水经过简单处理回用为冲厕所用水，暂不考虑其污水排放情况；其他三个园区约有2.6万人，则每天共可产生生活污水约1800m3，2、7、8月份正常放假，则槐氏每年共产生生活污水约50万m3。同时郑州大学新校区的眉湖是该校区的人工湖，面积大，需水量多，若能将校园宿舍生活污水回用于该人工湖，则不但达到了污水的有效回用，还能减少学校眉湖的回用水的费用支出。
1.1.1 水质监测指标及方法（表1）
1.1.2 污水水质特征
高校用水的特点是学生用水量受季节和温度影响较大，高校用水具有规律性，变化系数较大[4]，高校生活污水的水质特点是相对稳定且污染程度低。经对郑州大学新校区部分宿舍生活污水水质进行锋明晌长期监测，其水质情况如表2所示：
高校学生宿舍的生活污水不含厨房排水，只有沐浴和盥洗排水，属于优质杂排水，完全可以由高校内部自行处理再利用。
1.2 工艺选取
根据工艺选取的原则：①技术先进，处理效果稳定；②投资和运行费用低；③管理简单，运行可靠。确定本研究中高校宿舍生活污水处理与回用工艺如图1所示：
1）初沉池：初沉池可除去废水中的可沉物和漂浮物。废水经初沉后，约可去除可沉物、油脂和漂浮物的50%、BOD的20%，按去除单位质量BOD5或固体物计算，初沉池是经济上最为节省的净化步骤，
对于生活污水和悬浮物较高的工业污水均宜采用初沉池预处理（图1）。
2）A/O池：A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在厌氧段厌氧菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机银锋物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化（有机链上的N或氨基酸中的氨基）游离出氨（NH3、NH4+），在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N（NH4+）氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮（N2）完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。
3）生物接触氧化池：在曝气池中设置填料，将其作为生物膜的载体。待处理的废水经充氧后以一定流速流经填料，与生物膜接触，生物膜与悬浮的活性污泥共同作用，达到净化废水的作用。
4）二沉池：二沉池是活性污泥系统的重要组成部分，其作用主要是使污泥分离，使混合液澄清、浓缩和回流活性污泥。其工作效果能够直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。
2 实验装置和内容
2.1 实验装置
本实验采用图1所示的工艺流程，小试装置如图2所示，主要组成部分有：初沉池，A/O池，生物接触氧化池，二沉池，处理水量为30-40L/h。
1）A/O：由两部分构成，比例为1：3，前为缺氧段，后为好氧段。其中包括池体，填料，搅拌器，曝气装置等。缺氧池内径800mm，高900mm，好氧池内径1200mm，高1500mm。
2）生物接触氧化池：结构包括池体，填料，布水装置，曝气装置。池型为长方体；池体尺寸长为460mm，宽为400mm，壁厚8mm，总高1400mm，超高50mm。 3）初沉池：池型为圆柱形；池体尺寸为外径340mm，壁厚8mm，总高540mm，超高50mm。
4）二沉池：池型为圆柱形；池体尺寸为外径340mm，壁厚8mm，总高600mm，超高80mm。
2.2工艺参数确定
本论文以郑州大学新校区宿舍生活污水为研究对象，其具体的水质指标为COD的浓度为100mg/L～394mg/L，氨氮浓度为10mg/L～40mg/L，总磷浓度为2mg/L～4mg/L，pH=7～9。以上述工艺对COD、氨氮和TP的去除效果为主要考察指标。
采用所选工艺对高校生活污水进行处理，影响本工艺的主要因素有pH，DO，HRT，SRT，回流比，缺氧好氧反应时间等。通过查阅文献，确定本实验运行参数中MLSS为3000～3500mg/L，曝气池溶解氧为2.0～3.5mg/L，污泥回流比为75%，水力停留时间为12h[5]，缺氧好氧HRT为6h和12h，污泥回流比和硝化液回流比分别为100%和200%；生物接触氧化中最佳气水比为16：1，最佳水力负荷为5.0m3/（m3・d）[6]。
3 实验结果分析
采用接种污水处理厂污泥的方法培养菌群，运行小试装置，对COD、NH3-N、TP的去除情况如图3～图5所示：
反应器对COD去除效果如图3所示。进水COD波动变化范围较大，在109.1～328.5mg/L之间，平均值为214.1mg/L。而系统出水COD较为稳定，在13.6～29.5mg/L之间，平均值为21.3mg/L，出水满足城市杂用水标准。由图可见，COD去除率较为稳定，在74.0%～94.5%范围内波动，平均去除率为85.9%，可见该反应器对COD有较好的去除效果。反应器内混悬液污泥絮体中含有大量结构紧密的菌胶团，而菌胶团有较强生物吸附能力和氧化有机物的能力，对COD的去除有较大促进作用。在悬浮填料表面的污泥絮体中，生长着大量利于菌胶团吸附的丝状菌，不仅改善了污泥沉降性能，还有效促进了有机物氧化分解。
反应器对NH3-N去除效果如图4所示。宿舍生活污水氨氮浓度较低，进水氨氮在18.40～35.20mg/L范围内，平均值为28.02mg/L；出水氨氮在5.94～9.39mg/L范围内，平均值为7.95mg/L，满足城市杂用水标准。由图可以看出，氨氮的去除率较为稳定，在62.05%～76.64%范围内波动，平均去除率为71.11%，可见系统对氨氮去除效果一般。分析认为是由于生物挂膜时间太短，挂膜不充分，导致虽然填料为硝化菌生长提供了良好附着条件，但反应器内单位体积生物量并不是太充足，硝化能力不是太高。
反应器对TP的去除效果如图5所示。进水TP浓度为2.12～3.60mg/L，进水平均浓度为2.85mg/L；出水TP浓度为0.16～0.48mg/L，出水平均浓度为0.31mg/L，满足城市杂用水标准；TP去除率为85.33%～91.20%，平均去除率为89.28%，可见此工艺对TP有较好的去除效果。分析认为，是由于缺氧池内投加填料，阻碍了表面空气进入缺氧池内部，降低了氧传质效率，造成了缺氧段的厌氧微环境，形成了微型厌氧/缺氧/好氧系统，聚磷菌在厌氧环境下释磷，经过O段好氧吸磷，再随着脱落的生物膜和悬浮污泥排出系统，达到除磷效果，同时系统通过底部泥斗定期排泥，大量含磷污泥随底部积泥排出，保证了系统的磷平衡，也加快了聚磷菌的生长繁殖，故系统呈现出较好的TP效果。
4 结论与展望
4.1 结论
（1）通过分析高校宿舍生活污水水质特征，确定处理工艺为：“格栅-初沉池-A/O池-生物接触氧化池-二沉池-表面流人工湿地”。
（2）根据实际情况，按照工艺设计实验小试装置“格栅-初沉池-A/O池-生物接触氧化池-二沉池”，在MLSS为3000-3500mg/L，曝气池溶解氧为2.0-3.5mg/L的条件下，以污泥回流比为75%，水力停留时间为12h，缺氧好氧HRT为6h和12h，污泥回流比和硝化液回流比分别为100%和200%；生物接触氧化中最佳气水比为16：1，最佳水力负荷为5.0m3/（m3・d）为运行参数，结果表明COD去除率在93.77%～94.69%，NH3-N去除率在62.05%～76.64%，TP去除率在85.33%～93.82%，其出水中COD在4.98～7.83mg/L，，NH3-N在5.94～9.39mg/L，TP在0.16～0.48mg/L。
（3）景观娱乐用水C类水质标准中规定COD≤30mg/L，NH3-N≤0.5mg/L，TP≤0.05mg/L，城市杂用水水质标准中规定COD≤50mg/L，NH3-N≤10mg/L。由于NH3-N出水指标超过了景观娱乐用水C类水质标准中的规定，因此出水只达到了城市杂用水标准，并未达到景观娱乐用水C类标准。
4.2 展望
（1）由于氨氮去除率过低，未到达回用于景观用水水质标注的预期目标，分析原因应是因在本实验的小试装置运行时的运行参数是查阅文献所得最佳运行参数，未在实验过程中寻找适合本工艺流程的最佳运行参数，导致运行时未达到最佳状态；还有可能是由于生物接触氧化池形成的生物膜不够完善，在以后的研究中应加强注意。
（2）由于小试装置运行时未设置人工湿地环节，出水水质未达到景观用水的回用标准，而在实际工程应用中，可以在后续的研究中，可以对人工湖进行改造，通过大量种植芦苇、睡莲、香蒲等湿地植物，构建表面流人工湿地，充分利用学校资源，改善水质的同时达到减少人工湖地下补水量以及供人们观赏的景观价值。
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