A. 建筑中水处理工艺及展望
建筑中水回用技术是解决当前某些缺水城市水资源危机的重要途径。本文在简要介绍建筑中水概念及水源的基础上,通过分析前人试验和已建中水回用系统,从处理工艺的技术可行性和经济性可行性等方面出发,对建筑可用中水处理工艺进行了介绍,同时还对建筑中水回用存在的困难和发展趋势进行了分析。 关键词: 建筑中水;中水回用;中水处理工艺
随着我国经济社会的进一步发展,人口的增加,城市化进程的加快,用水量和污水排放量不断增加。我国年排放污水800多亿m3,城镇日排污水约为1.37亿m3,污水处理率仅为6%。大量的污水未经处理或部分处理后排放江河湖海,造成水体污染。全国七大水系、主要湖泊、近岸海域及部分运镇地区地下水,75%以上的湖泊水域、52%的城市河段、90%以上的城市水域以及50%的城市地下水,不同程度遭到污染,进一步加剧水资源短缺,使本已严重的水资源供需失衡的矛盾显得更加突出。
目前,全国已有300多个城市缺水,有29%的人在饮用不良水,其中有7000万人正在饮用高氟水。每年因缺水而造成的经济损失达100多亿元,因水污染而造成的经济损失更达400多亿元。
根据“国际人口行动”提出的“可持续水-人口和可更新水的供给前景”报告采用的人均水资源评价标准:少于1700m3/人/年为用水紧张国家,少于1000m3/人/年为缺水国家,少于500m3/人/年为严重缺水国家,对我国水资源进行总体评价;到21世纪中叶我国人口达到16亿高峰旁者粗时,人均水资源量将下降到1760m3,全国将接近用水紧张国家的边缘。
江泽民总指出:“水是人类生存的生命线,是经济发展和社会进步的生命线,是实现可持续发展的重要物质基础。”再一次强调了解决我国水的问题的重要性和紧迫性。为实现水资源可持续利用,保障经济社会可持续发展,如何优化配置水资源,提高水资源利用率,就比以往任何时候显得更为紧迫,促使人们从管理上、技术上积极采取措施。因此,中水回用在这种形势下再次得到了高度的重视。
1中水的概念
所谓中水是相对于上水(自来水)和下水(污水)而言的,是指生活污水经处理后,达到规定的水质标准,可在一定范围内重复使用的非饮用水。如厕所冲洗、绿地浇灌、景观河湖、环境用水、农业用水、工厂冷却用水、洗车用水等。
中水系统大致可分三类:一是城市污水处理厂出水处理回用的城市中水系统;二是若干建筑群生活污水集中处理回用的小区中水系统;三是单栋的建筑物生活污水处理回用的建筑中水系统。本文着重讨论后两种。
2 中水水源
中水的水源较广,但对建筑中水而言,其水源一般包括盥洗排水、沐浴排水、洗衣排水、厨房排水和厕所排水等。若考虑到处理费用和处理的难易程度,对其选用的先后顺序一般为:沐浴排水→盥洗排水→洗衣排水→厨房排水→厕所排水。
在进行建筑中水系统的设计时,应根据实际情况,集流一种或多种排水作为中水水源,常见组合有以下几种情况:①空调系统排水、盥洗排水和沐浴排水等,其污染程度较轻,称为优质杂排水,在设计时应优先选择其作为中水水源;②冲厕以外的生活排水组合,其污染程度中等,称为杂排水;③所有生活排水的总称,其污染程度最重,称为生活污水,由于其处理费用较高,且难处理,所以在设计时应尽量不采用其作为中水水源。
就目前情况来看,我国现有嫌州的建筑中水回用系统采用的水源几乎都是优质杂排水或杂排水。
3 中水处理工艺
3.1 常用的中水处理工艺及其流程
目前应用较多的中水处理工艺主要有混凝、沉淀、过滤、生物处理和活性炭吸附等。
处理工艺需根据原水水质的不同而采用某一工艺或某些工艺的组合,常见的中水处理工艺流程有以下这些:
(1)对于优质杂排水,其处理工艺流程一般有:
①原水→毛发聚集器→调节池→微絮凝→过滤→消毒→中水;
②原水→毛发聚集器→调节池→混凝沉淀→消毒→出水;
③原水→毛发聚集器→调节池→微絮凝-过滤→微滤-超滤→消毒→出水。
(2)对于杂排水,其处理工艺流程一般有:
①原水→筛滤→调节池→微絮凝-过滤→活性炭吸附→微滤-过滤→消毒→出水;
②原水→筛滤→调节池→生物接触氧化或生物转盘→沉淀→过滤→消毒→出水。
(3)对于生活污水,其处理工艺流程一般有:
①原水→筛滤→调节池→水解酸化→生物接触氧化→沉淀→过滤→消毒→出水;
②原水→筛滤→调节池→生物接触氧化→沉淀→生物接触氧化→过滤→消毒→出水;
③原水→筛滤→调节池→生物接触氧化→沉淀→微絮凝-过滤→活性炭吸附→消毒→出水。
3.2 处理工艺的技术可行性
中水处理在技术上是可行的,很多人的研究也已经无数次证明了这一点,特别是随着近几年工程技术人员对处理技术和处理设备开发,使中水处理技术又有了很大的发展。
杜茂安等采用混凝-沉淀-过滤-消毒工艺处理洗浴排水,在水温为10℃时,主要控制指标浊度、COD、BOD5和ABS的平均去除率分别为98.1%,95.2%,93.3%和68.2%,出水水质完全满足中水控制指标要求[7];刘中平等研究序批式活性污泥工艺(SBR)处理学校洗浴废水的工程实例得出,该工艺对洗浴废水中的COD、BOD5、SS和LAS有较高的去除率,处理后的出水水质符合《城市污水再生利用 城市杂用水水质标准》(GB/T18920-2002),且该工艺设备简单,占地少,运行方便[8];大连香格里拉大饭店中水回用工程采用膜生物反应器(MBR)工艺,其设计规模为60m3/d,自2001年10月投产运行以来,其平均出水水质为COD=6.16mg/L,BOD=0.57 mg/L,SS=0 mg/L,这完全达到生活杂用水水质标准,实践证明,MBR是一种简单、高效的中水处理技术;北京华融大厦总建筑面积4.6万m2,中水原水为洗浴排水,水量为7.5m3/h,采用接触氧化-砂滤工艺,2000年9月经北京市环境保护监测中心测定,进水BOD、COD、SS和LAS分别由22mg/L、68 mg/L、14 mg/L和3.29 mg/L降低到2 mg/L、10 mg/L、5 mg/L和0.14 mg/L。
3.3 处理工艺的经济可行性
莫慧等对3种居住区中水回用方案即经二级处理后回用、经三级处理后回用和经MBR处理后回用进行了经济分析,其运行费用分别为2.82元/m3、2.63元/m3和2.67元/m3;张捍民等采用MBR工艺处理大连香格里拉大饭店的污水并达到生活杂用水水质标准,其运行成本仅为1.665元/m3。
通过以上的试验分析可知,如果中水回用工程运行管理得当,其在经济上是可行的,并且随着水资源供需矛盾的进一步激化,自来水价格势必会升高,而随着处理技术的发展,中水处理费用却会降低,这更增加了中水回用的经济可行性。
3.4 处理工艺的选择
中水处理工艺的选择依据主要是根据进水水质和经济技术比较,选用在技术上可靠,经济上可行,且据有稳定出水水质的处理工艺,同时还要考虑其管理和维护及其对周围环境的影响等。
4 中水回用存在的困难
一是资源意识缺乏。“水,天上地下都有,该用就用,毫不吝惜”,这似乎成了人们的固有意识。用水不讲节约,跑冒滴漏随处可见,河流库塘没水就用地下水,地下水位下降了再打深水井。殊不知,资源有限,采取应有度。
二是水价仍偏低。尽管水价已普遍上调,然而所有资源中仍属水资源价格最为低廉。“一立方米水价还不足一支冰棍价格”的状况依旧。
三是投入问题突出。资金短缺是污水处理和中水回用的主要问题。如果将污水处理至可回用标准,每立方米水处理设施建设和运行投入至少需要5~6元人民币。投入不足,大大限制了中水回用发展的速度。
根据有关规定,建筑面积在2万平方米以上的宾馆、饭店、商店、公寓、综合性服务楼及高层住宅,建筑面积在3万平方米以上的机关、科研单位、大专院校和大型综合性文化体育设施,规划居住3万人口以上的住宅小区,都要强制性建设中水回用设施。而在现实中,多数地方并没有做到。
中水回用是国际公认的“城市第二水源”。据有关资料显示,美国20世纪80年代利用回用水量达9.37亿立方米,德国、奥地利、以色列等国的污水处理回用量也都很高。中水回用是实现污水资源化的有效途径,运作得好,可实现社会效益、环境效益、经济效益及资源效益四丰收。希望各级政府和有关部门采用行政和经济手段加快中水回用设施建设步伐,合理确定和调整回用水价格,建立污水排放和集中处理及中水回用运行机制,以点带面,尽快实现污水资源化。
5展望
中水回用具有极高的社会效益和环境效益,它一方面可以减少环境排污量,减少环境污染;另一方面它又能减少对水资源的开采,对我国长远的国民经济发展具有深刻的意义[16]。并且,根据水利部《21世纪中国水供求》分析,2010年后中等干旱年的缺水量将达318亿m3,到2030年我国将缺水400~500亿m3,开发和应用投资省、见效快、运行成本低的中水回用处理技术已经凸现为确保社会经济可持续发展的重大课题,所以我们有理由相信,在政策的正确引导下,合理的调整城市给水和中水的价格关系,中水回用技术将会有越来越广阔的应用前景,为城市节水作出贡献。
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B. 国内国外有没有做养猪废水,养鸡废水,养牛废水做的成功的案例
养猪废水,养鸡废水,养牛废水做的成功的案例,主要是采用导流曝气生物滤池+微生物发生器。导流曝气生物滤池充分借鉴了曝气生物滤池法、接触氧化法、生物膜法、间隙曝气法、人工快滤法、沉降分离法、硝化返硝化法、给水快滤法等八者设计手法,并结合二级或三级污水处理工艺而研制出来的污水处理新工艺、新技术。 导流曝气生物滤池在我国的北京、山东、河北、贵州、山西、四川、内蒙古、黑龙江、江苏、吉林、河南、湖北、天津、新疆等地已有工程实例,案例涉及生活、医院、化工、屠宰、食品、亚麻、酒精、制药、榨菜等领域的污水处理。大量的应用证明:出水水质CODcr一般在20mg/L以下,最低5.95mg/L;BOD5一般在10mg/L以下,最低3.50mg/L;SS一般在20mg/L以下,最低6.55mg/L。
导流曝气生物滤池使污水在同一个处理池内,完成两次曝气,两次沉淀、两次过滤,解决其它污水处理需要四个池子才能完成的工艺流程,特别是在连续进水条件下,实现间隙曝气,活性污泥回流,整个运行没有闲置,其优点较传统处理方法较为突出,处理效果尤为显著。2009年8月,被国家科技部列为“创新项目”;2009年12月,该产品被国家环保部列为“国家鼓励发展的环境保护技术目录”;2010年5月,被国家科技部、国家环保部、国家商务部、国家质量监督检验检疫总局审查认定为“国家重点新产品”;2012年7月,又被国家环保部列为十二五期间“国家鼓励发展的环境保护技术”。
微生物发生器主要优点如下:
1、自动化程度高,污水处理效果好
该设备采用三级发生、交替运行、逐级衍生、对数增长技术,致使发生器产生微生物的密度高达达到1.8×1020CFU/ml,高密度微生物释放进入微生物净化处理设备后,微生物净化处理设备中生物量迅速提高到2.0×104mg/L以上,能将污水中的污染物彻底分解成CO2和H2O,从而使污水得到净化。
2、适应范围广
该设备为比较理想的污水生物净化处理设备,可根据不同种类、不同性质、不同环境的污水处理需要,生成不同种群、不同菌属、不同温度、不同污水处理需要的微生物,特别适合城镇生活污水、农村生活污水、医疗污水、工业废水、畜禽养殖废水、高盐废水、高氨氮废水、有毒有害废水、重金属废水、垃圾渗滤液等废(污)水处理的需要。
该设备还可直接与接触氧化法、AB法、A/O法、氧化沟、SBR等旧污水处理工程配套,在既不变动污水处理工艺,也不改动土建工程的条件下,实现污水处理升级扩容、污泥减量、脱氮除磷、中水回用等多种用途。该设备还可用于景观、河道、湖面、河流、咸水湖、海湾、土地等领域去除微污染,保护公共环境。
3、经济效益突出
该微设备产生的是高密度优势微生物菌群,能快速食掉污水中的污染物和淤泥,且不产生臭味,不用污泥脱水机、污泥传输机、泥饼外运车、废气处理设备和大功率的鼓风曝气设备,与传统方法比较,能耗是活性污泥法的1/8,设备投资可节约百分之七十,还可在浅层水池上运转,从而使污水处理池体积缩小、深度减浅,大大降低了一次投资费用和长期管理费用。
4、管理方便,安全可靠
该设备产生的高密度微生物菌群通过射流进入处理池后,能迅速减少污水中的生物耗氧量(BOD)、化学需氧量(COD)和固体悬浮物(TSS),并有极强的脱氮除磷功能,还能在极短的时间内使5类水转变成3类以上,7天内消除污水中的臭味,10天内吃掉污水中50%左右的淤泥,每天降解20%的BOD,10-15天内实现达标排放或中水回用。
采用该设备处理污水无污泥膨胀之忧,也不受操作员学历年龄限制,管理方便,安全可靠。
5、没有二次污染,营造绿色环境
随着高密度微生物菌群发生量的不断增加,污水中的生物耗氧量(BOD)也越来越少,大量的微生物因缺少BOD而失去存活能源自灭,变成二氧化碳和水,未自灭微生物还可成为鱼类和浮游生物的饵料,进而形成良性的生态处理净化过程,没有臭味、不产生污泥、无二次污染,营造绿色环境。
6、不受气候影响,完成生化处理
采用传统的生化法处理污水,受到气候及水温变化影响,当温度每降低10度,微生物的酶促反应速度就降低1-2倍,气候导致微生物的活性不足,造成污水处理效果不好,不但威胁着北方污水处理厂,对于南方冬天的污水处理厂也是严俊的考验,贵州长城环保科技有限公司生产的专利产品微生物净化处理设备彻底解决了这一难题,该发生器系统产生的高浓度微生物菌群释放进入微生物净化处理系统后,其生物量讯速达到2.0×104mg/L以上,使微生物净化处理设备中生物浓度较活性污泥提高10倍,填补了因水温低而导致生物量不足,污水处理效果差的技术难题。
7、解决活性不足,确保水质达标
采用传统的生化方式处理高浓度、高氨氮、高盐量、有毒性、重金属废水,由于微生物在这些污水中的成活少、数量小、致使污水处理后出水水质差、效果不稳定、难以达标排放。微生物净化处理设备以独特的方式彻底解决了这一难题,该微生物发生系统能将生产出的1.8×1020CFU/ml以上的高浓度微生菌群源源不断地送入微生物净化处理设备,较其他污水处理提高10倍以上的生物量,强大的微生物菌群加速对污水中污染物的降解和消化,同时微生物净化反应设备的供氧又显著加速了污染物被分解成CO2和H2O,硝酸盐、硫酸盐成为微生物生长的养分,至使微生物又得到进一步的衍生,即使受天冷、低温、冲击负荷影响,和高浓度、高氨氮、高盐量、有毒性、重金属抑制,也无法阻止群雄逐鹿、前仆后继的微生物大军,形成对污水处理的强大阵容,进而降解和消化污水中污染物,最终实现废水达标排放或中水回用。
8、革新微污染治理方式
传统河道治理离不开闸坝、断水、清淤等处理过程,工程耗资大、工期长、淤泥量大。微生物净化处理设备直接安装在景观、河道、湖面、河流、咸水湖、海湾、土地等微污染源上游,从源头切断和堵住污染源头,并通过微生物降解污染、吃掉污泥、去除嗅味、除磷脱氮等作用实现彻底治理,为微污染治理提供了可靠的设备
C. 供应AFF污水处理设备,AFF的污水处理工艺,AFF污水处理项目实例,AFF污水处理技术,AFF污水处理方法
AFF不对称纤维快速过滤器是美国西雅图环境科技公司研发的一款针对中水回用固态废物快速净化设备,设备可单独使用,也可与絮凝剂配合使用,除去中水中固态废物,净化水质。
污水处理中水回用系统中,过滤设备是关键,通过物理过滤的手段,除去水体中固体颗粒物,减少出水悬浮物。目前,我国中水回用水处理过滤系统大多数采用沙滤等简陋设备,过滤设备以砂缸为主,砂缸是一种典型的颗粒过滤方式,以砂石作为过滤介质,通过颗粒滤料吸附作用和砂粒之间孔隙对水体中固体悬浮物截留作用实现过滤的,比表面积小、截污量小、滤速慢、过滤精度低,并不适合中水回用系统中悬浮物的快速过滤。
AFF 不对称纤维快速过滤器采用不对称纤维束材料作为滤料,兼具颗粒滤料和纤维滤料优点,通过特殊的结构,使滤床孔隙率很快形成上大下小的梯度密度,使过滤器滤速快、截污量大、易反冲洗、特别适合于中水回用系统中固体悬浮物过滤。
应用范围:
1.大型泳池,水上乐园,按摩池及水景工程的净化过滤.
2.工业污水,生活污水的净化处理
3.饮用水预处理.
4.农业灌溉水处理.
5.海水,淡水养殖水处理.
6.酒店,水产市场的高密度暂养.
7.海洋馆,水生生物实验室的维生系统.
8.水产品加工厂废水排放前的污水治理.
9.工厂化循环水养殖系统处理
10.MBFB工艺的预处理
D. 浅谈城市中水回用于火力发电厂
下面是中达咨询给大家带来关于城市中水回用于火力发电厂的相关内容,以供参考。
城市中水中有机物、氨氮等物质含量较高,作为火力发电厂循环水,需对其进行深度处理。中水深度处理采用石灰软化处理,并瞎凳通过澄清、过滤等工艺完成。采用城市中水做为循环水补水的循环水系统运行时需注意中水水质问题给循环水系统带来的影响,并合理使用杀菌、防腐等方法来减少中水对循环水系统的影响。
0引言
随着世界经济的高速发展与人口数量的增长,水资源的短缺和水环境的恶化日益明显,水资源的短缺已成为制约经济发展和人们生活质量提高的主要问题。在解决这一问题的过程中,水资源的回用已成为发达国家和发展中国家所需要考虑的关键问题。
火力发电厂一直在工业企业用水中占有较大的份额,水资源的短缺已经越来越大的制约了火力发电企业的发展,如何节约用水,提高水资源的利用率已成为火力发电厂目前急需解决的问题。开发中水回用就成了解决这一问题的关键。在火力发电企业的生产过程中,循环冷却水消耗占火电厂总耗水量的60%~80%,因此,将城镇污水处理厂的二级处理水(中水)经过深度处理后作为电厂循环冷却水的补充水,将会给电力企业带来较好的经济效益,同时也会产生良好的环境效益和社会效益。
1中水回用于火力发电厂对循环冷却水系统的影响
1.1中水的水质特点做为污水处理厂的排放水,中水中的有机物含量和氨氮含量远高于自然界水质,且油类物质、色度、磷含量也较高。根据对一些城市中水取样化验,中水的含盐量也比较高,尤其是一些轻化工比较发达的城市,工业废水存在着直接排入城市排污管网的现象,致使城市污水的含盐量更高。甚至,一些城市的污水处理厂排水根本达不到二级排放水标准,主要表现在化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD5)、氨氮含量和色度值超标。造成其数值超标的原因很多,但主要原因有以下几种:①设计处理能力偏低或进水的有机物含量、氨氮含量远远超过设计数值。②为了降低运行成本,曝气等动力装置没有按要求正常运行。③北方城市冬季低温抑制了细菌的生长;④设备运行不正常等。
1.2中水回用对火力发电厂(循环冷却水系统)的影响由于中水的上述特点,其应磨亮旅用于火力发电厂对循环冷却水系统的影响主要体现在以下两个方面:
1.2.1腐蚀的多样化:①氨氮发生亚硝化、硝化反应后产生的酸性腐蚀。②高有机物含量造成细菌大量繁殖后发生的生物腐蚀。③高含盐量和氨氮含量造成的电化学腐蚀等。这些腐蚀键迅都对循环水系统金属材料和水泥构件的使用寿命及安全性有着较大的影响。
1.2.2设备及管道的结垢:①循环冷却水补水中有机物含量高会促进细菌和藻类的生长,并形成大量粘泥沉积于冷却塔和换热设备内,造成系统堵塞和结垢。②较高的钙、镁离子在高碱度下可产生难以去除的碳酸钙等硬垢,影响系统换热效率。③悬浮物能促进微生物繁殖,产生生物粘泥。④与碳酸钙硬垢混合形成的泥垢沉积于换热器表面,影响凝汽器的换热效果。⑤部分悬浮物可成为钙、镁离子的诱发晶核,促进结垢。
2中水回用于火力发电厂水系统前的预处理
2.1中水回用深度处理作用城市污水处理厂的二级生物处理是生化处理,其主要功能是去除污水中的有机物、微生物和悬浮物,而对污水中的硬度、碱度、细菌和重金属等均无法去除,城市污水处理厂二级处理控制的生化指标只满足排放标准。因此,电厂使用城市污水处理厂二级处理后的污水还必须进行深度处理。其目的是:①进一步去除残余的悬浮物和胶体。②进一步去除二级生化处理后残留的有机物。③去除无机盐类(如氮、磷、重金属等)及微生物难以降解的有机物。④去除色素。⑤杀灭细菌及病毒等。
2.2中水回用深度处理工艺石灰软化处理系统作为电厂循环冷却水的补充水处理早在20世纪50年代就有应用的实例。尽管石灰软化处理具有运行费用低、不污染自然水体等优点,但由于当时块状石灰纯度低(40%~60%),存在排污量大,石灰运输、装卸、制乳过程灰尘大,劳动条件差等问题,使其不受运行人员的欢迎。随着科技的发展,以及石灰处理系统的不断改进,经过近20年的努力,石灰处理系统又重新被广泛使用。用石灰对城市污水进行深度处理,可将大肠杆菌去除99%以上,也可去除污水中部分钙、镁、硅、氟,以及有机物和重金属等。
2.2.1石灰凝聚澄清处理。石灰处理法是将石灰乳加入水中,与水中的碳酸盐硬度发生反应,生成CaCO3和Mg(OH)2沉淀物,以降低水中的硬度和碱度。
2.2.2过滤作用。混凝澄清池之后设置过滤装置,目前常用的过滤装置为变孔隙滤池。
3氨氮的脱除
3.1氨氮的危害在城市污水特别是经二级处理后的污水中,90%以上的氮是以氨的形式存在。工业用水中氨氮的主要危害如下:①在给水消毒和工业循环水杀菌处理时需增大氯的使用量;②对某些金属,特别是铜,具有腐蚀性,所以在再生水回用于循环冷却水时,需考虑冷却设备的腐蚀损害问题;③再生水回用时,水中的氨氮会加速输水管道和用水设备中微生物繁殖,形成生物垢,堵塞管道和用水设备,同时影响设备换热效率。
3.2氨氮的处理氨氮的去除主要是通过曝气生化处理完成,为了防止氨氮硝化反应带来的腐蚀,目前新建电厂的中水处理系统大都在澄清器前设计氨氮曝气处理装置(一些电厂因中水油脂类物质含量高还设置了除油装置)。
4电厂在使用中水过程中应该注意的几个问题
经过预处理的城市中水,虽然在各种物质含量上已经大大减少,但作为发电厂循环水补水依旧存在很多的缺点,因此采用中水作为循环水系统补水的发电厂在循环水处理问题上仍要有足够的重视。中水回用电厂的循环水处理所面临的主要问题就是防垢、防蚀及杀菌。
4.1中水回用阻垢工艺我国北方地区发电厂的循环水浓缩倍率一般控制在3.5以上,而采用中水作为循环水补水的发电厂其循环水浓缩倍率一般在3.0左右,甚至更低。
为了稳定水质并有效的提高浓缩倍率,循环水阻垢的主要方法有以下几种:
①加硫酸调pH值+复合水质稳定剂处理。
②石灰处理+复合水质稳定剂处理。
③弱酸离子交换处理+复合水质稳定剂处理。
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E. 人工湿地在中水回用中的应用研究
下面是中达咨询给大家带来关于人工湿地在中水回用中的应用研究,以供参考。
0引言
我国是一个严重缺水的国家,人均水资源量仅为2238.6m3,排在世界第109位,只相当于世界人均占有量的1/4,属于水资源脆弱国,是世界人均水资源极少的13个贫水国之一。在全国669个城市中,有110个严重缺水,日缺水量1600万m3,每年因缺水造成工业产值损失2300多亿元。生活用水的人均使用量为50-300L/d,其中直接饮用或食用以满足生理需求的消耗量仅占5L/d左右,其余大部分的水主要用于洗涤、冲厕等卫生目的,使用后会携带多种污染物。
为了解决我国日益突出的水资源供需矛盾,主要从两个方面着手解决:一方面需要节约利用有限的水资源,另一方面则更应积极推进污水的回收利用技术,走水资源利用的可持续发展道路。中水回用技术正是符合这一目标的技术,并且它有着投资省、见效快、运营成本低等特点。
1中水与中水回用
1.1中水的定义
中水(reclaimedwater)主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准、可在一定范围内重复使用的非饮用杂排水,其水质介于上水与下水之间,是水资源有效利用的一种形式。
现实生活中,中水回用具有很强的经济优势,美国曾经拿城市污水和海水作比较,前者含0.1%污染物,而后者则含有3.5%的溶解盐,还有大量的有机物质,因而采用海水淡化获取水源的基建费和单位成本都超过污水回用的费用。由于回用水一般是就近采用,所以较新鲜水的长途管道运输而言,成本较低,同时城市污水经二级处理后回用,相应也就减少了向水域的排放量,带来了可观的环境效益,这些环境效益和经济效益是统一的。
实践表明,水回用在技术上、经济上都是可行的,已成为一些缺水国家和地区解决水危机的有效途径,具有重大的经济效益、社会效益和环境效益。美国有357个城市实现了污水处理后再利用;日本从20世纪60年代起一直大力研究和推广城市回用和中水技术,广泛供给工厂、企业和居民小区“中水道”冲洗厕所及杂用;南非在1986年建成了世界上第一座城市污水“再生水”厂,用作城市自来水的补充水源。
1.2中水回用水源
中水的水源较广,但对建筑中水而言,其水源一般包括盥洗排水、沐浴排水、洗衣排水、厨房排水和厕所排水等。若考虑到处理费用和处理的难易程度,对其选用的先后顺序一般为:沐浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、厕所排水。在进行建筑中水系统的设计时,应根据实际情况,集流一种或多种排水作为中水水源,常见组合有以下几种情况:①空调系统排水、盥洗排水和沐浴排水等,其污染程度较轻,称为优质杂排水,在设计时应优先选择其作为中水水源;②冲厕以外的生活排水组合,其污染程度中等,称为杂排水;③所有生活排水的总称,其污染程度最重,称为生活污水,由于其处理费用较高,且难处理,所以在设计时应尽量不采用其作为中水水源。就目前情况来看,我国现有的建筑中水回用系统采用的水源几乎都是优质杂排水或杂排水。
1.3中水回用处理方式
目前,我国城市污水深度处理或三级处理已在应用的工艺有混凝、沉淀、过滤等常规工艺,微絮凝过滤法以及生物接触氧化后纤维球过滤,生物炭过滤等方法。我国传统的污水回用方法归纳有如下几种:
(1)污水经二级处理后,出水直接回用。
(2)污水经二级处理后,再经过滤,供用水单位回用。
(3)污水经二级处理后,再经混凝、沉淀、过滤后回用。
(4)污水经二级处理后,经混合、沉淀、过滤、活性炭吸附后回用。
(5)污水经二级处理后,经改造A/O法混凝、沉淀、过滤后回用。
但是传统污水回用方式存在着处理设施差,运行成本较高,处理效果与处理量受限等缺点。所以需要寻找一种更经济、节能的处理方式。
2人工湿地
2.1人工湿地的定义
人工湿地(constructedwetland)是一词最早是由澳大利亚的Mackney于1904年提出的,是指人工建造和监督控制的、工程化的沼泽地[1].但真正为污水处理目的而建造的湿地直到20世纪70年代才开展起来,“人工湿地”或类似的术语也在此时才开始相继问世.1989年美国著名的湿地研究、设计与管理专家Hammer等人将人工湿地定义为:一个为了人类的利用和利益,通过模拟自然湿地,人为设计与建造的由饱和基质、挺水与沉水植物、动物和水成的复合体(complex).但是我国的夏汉平[4]认为此定义存在不必要的重复,且尚不完全他认为人工湿地是指通过模拟天然湿地的结构与功能,选择一定的地理位置与地形,根据人
们的需要人为设计与建造的湿地.
2.2人工湿地的分类
根据植物的存在状态,人工湿地主要分为三种类型:浮水植物系统,沉水植物系统,
挺水植物系统[28]。
其中,浮水植物系统有一些潜在的缺点。一方面在此系统中的植物为一种或少数几种,易受到短时间内部分或全部植物死亡,造成灾害性事件损害;另一方面,因为去除营养物和维持植物最佳生长率而进行的收割,然而这些植物含水量一般高于95%,收割后需要干化,干化后的植物仍需要处理。所以,造成了此系统不能广泛的应用。而沉水植物系统目前主要处于试验阶段,该系统水生植物完全淹没于水中,系统中的水的浊度不能太高,否则会影响植物的光合作用。因此,此系统适用于处理二级出水的高级处理。
挺水植物系统主要以挺水植物为主,植物根系发达,可通过根系向基质送氧,使基质中形成多个好氧、兼性厌氧、厌氧小区,利于多种微生物繁殖,便于污染物的多途径降解,目前人工湿地主要指挺水植物系统。按污水在湿地流动的方式不同可分为表面流湿地,潜流湿地和垂直流湿地.
⑴表面流人工湿地(SurfaceFlowWetlands缩写为SFW):污水在湿地表面漫流,形成一层地表水流并从地表流出.它与自然湿地最为接近,绝大部分有机物的去除是由生长在植物水下的茎、杆上的生物膜来完成.这种类型的人工湿地具有投资少、操作简单、运行费用低等优点.
这种湿地不能充分利用填料及丰富的植物根系,夏季容易滋生蚊蝇,产臭味,冬季在寒冷地区易发生表面结冰影响处理效果,卫生条件亦不行,故设计中一般不采用.
⑵潜流人工湿地(SubsurfaceFlowWetlands缩写为SSFW):污水经配水系统在湿地的一端均匀进入填料床植物的根区,在湿地床内部流动,净化的出水由湿地末端集水管收集后排出.水在湿地内部流动时,可充分利用填料表面及植物根系上生物膜及其它各种作用处理污水.与表面流人工湿地相比,水平潜流人工湿地的水力负荷大,对BOD、COD、SS、重金属等污染指标的去除效果好,而且很少有恶臭和孳生蚊蝇现象.目前,水平潜流人工湿地已被美国、日本、澳大利亚、德国、瑞典、英国、荷兰和挪威等国广泛使用.这种类型人工湿地的缺点是控制相对复杂,脱P、除N的效果不如垂直流人工湿地.
⑶垂直流人工湿地(VerticalFlowWetlands缩写VFW)污水流动综合了SFW和SSFW的特点,水流在填料床中呈由上而下的垂直流,出水由底部的集水管收集后排出,垂直流人工湿地的硝化能力高于上述两种人工湿地,可用于处理氨氮较高的污水.其缺点是对有机物的处理能力不如潜流人工湿地系统,落干或淹水时间较长,控制相对较复杂,夏季有孳生蚊蝇的象.同样地,其在目前应用的领域里也较少.
3人工湿地在中水回用中的实例及分析
3.1人工湿地单一使用
人工湿地可以作为单一的处理工艺,作为中水回用的主要处理工艺,处理污水并将污水回用。高校校园用水具有水量大、用水集中且排水水质优于居民用户等特点,并且随着高校的发展,高效区域呈现出区域集中化,且许多高校比邻而建。因此,从排水收集、回用处理和中水等环节上高校校园适合建立中水回用系统,具有现实的意义和迫切性并行的。
以四川大学望江校区为例,学生宿舍用水量约占校园总用水量的37%,其中盥洗用水约为22.2%,将盥洗废水作为中水原水,根据水量平衡,已满足中水的需求量。根据校园的区域面积、景观建设,采用人工湿地处理系统作为中水处理工艺,使废水达到回用标准。
小区中水处理系统是目前中国应用较广泛的中水处理方案。一方面,以小区为处理单位、小区及邻近地区的优质杂排水为中水水源,经集中处理,使水质达到可回用标准,返回小区使用。其优点是比较方便、灵活,可根据自身条件实施建设方案。另一方面,一般的屋面雨水指标大多都超过了生活杂用水水质标准,必须进行处理才能利用。通过人工湿地处理屋面雨水,用于小区绿化方面等用水。
高效垂直流人工湿地技术在深圳市梅苑小区生活污水处理中的应用。整个污水处理系统景观效果良好,与小区内其它环境相协调;出水水质良好,达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2020)中绿化用水水质标准,可作为小区的绿化用水,节约了自来水使用量;运行费用较低,其运行费用为0.35元/m2左右,而自来水绿化费用为2.7元/m2,创造了良好的经济效益;并且人工湿地可小规模就近处理生活污水,节省了污水运输费用,减轻了污水处理厂的压力。不仅如此,湿地植物选择了具有良好景观效果的挺水植物,多种植物杂种,形成花圃氛围。
但是小区建立污水回用有一定的限制条件,小区建设必须要求统一规划,建筑物集中建设,管道单独铺设等方面。由于小区居住较集中,局部人口数量相对较密集,还要考虑景观问题以及在处理污水的同时不会产生恶臭气味的气体,影响人们的正常生活。
3.2人工湿地组合使用
不仅将人工湿地单独地使用作为中水回用的处理工艺,也可以作为中水回用组合处理工艺中的一部分。驻南京某部营区污水的综合整治,为保证处理效果,同时结合地形条件,设计了“接触氧化+生物滴滤池+潜流人工湿地+氧化塘”的组合处理工艺,处理此营区低浓度生活污水。考察了此组合工艺在冬季及人工湿地未种植植物的条件下,对低浓度污水有良好的净化效果,出水水质满足《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T18921—2002)和《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A标准要求。
叶亚玲等研究了DAF+人工湿地组合处理中小城镇生活污水,研究结果表明,出水水质达到《城市污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准。并且人工湿地种植沼泽植物,可增大绿化面积,美化环境,为人们提供了贴近自然、享受自然的休闲场所。并且污水可进一步净化,满足回用要求,进行灌溉绿地或作物,获得污水处理与资源化的最佳效益。
有些农村地区为了节省成本,利用当地地形落差的特点,可以优先采用不需能耗的人工湿地处理技术。重庆大学罗固源等将蚯蚓引入污水土地处理系统,构建了新型生态污水处理技术,研究结果表明:蚯蚓的活动提高了土地处理系统的供氧速率有利于好氧微生物对污水的快速净化,蚯蚓和微生物协同“作战”可以提高原有污水土地处理系统的运行效率,蚯蚓的挖掘作用及蚓粪的堆积可以实现土壤的快速改良。据此,可在人工湿地的土层养殖蚯蚓,将会大大改善人工湿地的处理效果。另外,根据当地地形落差采用合建式污水处理系统,池体采用砖混结构,可减小占地面积,节约成本。
3.3人工湿地作为深度处理使用
对于大城市来讲,由于污水处理厂规模都较大。可将污水厂的二级处理污水根据回用水水质要求进一步处理,然后再通过输配水管网进行回用。这种方式技术设备要求高,建设规模较大,便于统一管理运行,能够适应城市发展的需求,有一定的规模效益,是污水资源回用的发展趋势。
人工湿地污水处理系统可将作为废水二级处理后的深度处理,保证污水回用的质量。
广州市流溪河沿岸某地区是一个集会议、旅游、度假为一体的多功能风景区。该地区内流溪河水系发达,水量充沛。流溪河为广州市主要饮用水源,年流量在12-30亿m3之间,且水质较好,沿河受到较好的保护。根据该地区的特点,设计时考虑经过污水处理厂常规二级处理后,经过湿地系统自然净化,最终收集到人工蓄水湖回收利用,实现污水零排放。
由于此污水经过曝气生物滤池处理后的污水污染物含量已经很低,再经过人工湿地处理系统
的进一步深度净化,出水可以达到地表水环境标准
4结论
目前,中水回用技术虽然得到了一定的重视,并应用在一些城市和地区的区域范围内,但是奇还存在着一些问题有待于解决。例如,我国城市污水处理效率低,直接影响了我国中水回用地全面启动。除此以外,我国自来水水价过低,造成了水资源严重的浪费,也使中水回用缺乏市场竞争力。对于中水回用宣传力度的不足,也是影响我国中水回用大力发展的主要原因之一。
针对上述在中水中所存在的问题,提出解决了一些解决方案。
⑴我国城市污水处理效率低,尤其是在中小城镇,其中经济问题是重要的制约因素之一,然而选择适合的中水回用处理工艺尤为重要。例如,人工湿地对于地域面积较大,所处理的污水浓度不高较适用,不仅如此,人工湿地污水处理技术还有一定的经济效益与环境效益,可以美化城市,扩大绿地面积,并且有的湿地植物具有一定的观赏作用。
⑵加大对中水回用的宣传力度,使人们更多地了解我国水资源目前的现状,认识到我国水资源短缺的紧迫性,意识到中水回用的重要性。
⑶制定合理的水费制度。将使中水的水费低于自来水的水费,并且收取一定的污染排放费用,制定合理的奖罚制度,并在完善的监管制度下,进行监督。
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F. 中水回用现状及发展趋势
中水回用现状及发展趋势具体内容是什么,下面中达咨询为大家解答。
1 概述1.1 中水的概念
人们的日常生产生活,工业生产等等一系列活动中产生的污水,经过处理后达到排放标准,再进过深化处理达到规定水质标准,可以重复使用的水,这些水被称为中水,一般用于非直接和人体接触的用水。中水处理设施:是指中水的水处理、集水、供水以及计量、检测等设施,中水回用的特点最主要集中在非引用水领域,当然中水经过深度处理也可以达到应用水的标准,但是人们对其接受的程度有待调查。
1.2 中水回用的意义
水对于人们的日常生产生活的作用是不言而喻的,对于人类的生存发展有不可替代的作用,可以说没有水就没有生命;水作为资源是非常有限的,是一种不可替代的资源。
中水回用在发达国家已得到广泛应用,而且越来越多的行业已经开始利用处理后的污水。人口的增长可用水量的加大,对现有的水资源形成的严重的挑战,缺水情况日益严重,于是水资源的重复利用越来越重要,我国水资源总量为2.8万亿立方,人均来算更是一个缺水严重的国家,所以中水回用技术在我国的水资源利用中的作用也是愈加的明显。
2 中水回用发展现状
2.1 中水回用技术分类
按处理方法来分,中水处理工艺一般分为 3 种类型:
1)物理化学处理法:如活性炭吸附、气浮、沉淀等,一般用于污水的一级处理或预处理,水质的变化对其处理效果影响比较小。优点是技链团术先进,结构紧凑,占地少,管理简单;缺点在于其处理成本相对比较高,例如活性碳的再生。以及在大流量的情况下产水水质的不稳定;2)物理处理法:如膜滤法,利用膜孔的直径可以进行精细过滤处理,使出水达到很高的水质指标。其设备的体积相对较小,操作相对简单。出水稳定;其缺点在于膜的清洗,以及膜的生产技术,目前国内这种工艺处理的膜,大多采用了国外进口,也从一定程度上增加了建设的成本;3)生化处理法:曝气活性污泥法、接触氧化法等,对于一些有机物含量高的污水一般都采用这种方法。使用这种方法时必须要将进水调节至系统中菌群适应的环境,如PH、温度等,一般用于污水的二级处理。其优点在于适应水质的范围波动大、系统的剩余污泥含量少、操作维护管理容易等优点;缺点在于,该工艺不是在任何地方都适用,例如高寒高海拔地区,其工艺中的菌落无法正常生存,导致出水效果下降。
总之,在选判唤闹用处理工艺的过程中,因地制宜,因水制宜,兼顾经济。
2.2基本流程
通过目前中水回用工程运行的情况来看:以现有的技术通过合理的工艺选择,,系统出水的水质完全可以满足用户的需求。目前常用的中水处理技术很多,合理的选择工艺,灵活的进行组合,可以达到意想不到的效果。
1)采用厌氧接触氧化为主要工艺
原水→格栅→调节池→生物接触氧化池(厌氧池)→沉淀→过滤→消毒→出水。
该工艺针对生活污水的特点,采用生物处理技术接触氧化然后经沉淀、过滤、消毒后,进行回用。是一种比较成熟的处理工艺,其出水比较稳定。
2)采用物理化学浮选的工艺
原水→格栅→调节池→气浮持(虹吸滤池)→过滤→消毒→出水
该工艺针对污水污染物含量比较单一及污水浓度不大的情况,其处理设施简单,占地面积小,运行维护费用低。
3)采用好氧曝气生化池池工艺
原水→格栅→调节池→好氧曝气生化池→消毒→出水
好氧曝气生化池利用有利菌群在有氧条件下对污水中含有的有机物进行分解,完成吸附、生化反应、沉降等一系列的生物化学反应过程,从而实现污水的进化。出水稳定,由于其工艺中存在生物菌群,所以其生化反应时对环境温度有一定的要求。
4)膜生物处理工艺
原水→格栅→调节池→膜生物反应器→消毒→出水
膜生物反应器是一种新型的水处理技术,它是以菌群附着在膜上,利用膜的选择透过性去除大分子污染物质,再利用附着在膜上的细菌降解小分子污染物。通过这种方法可以最大限度的去处了水中的污染物达到很好的处理效果。处理后的水质清澈,污染物含量极低,可以直接回用。目前该技术的使用范围比较广泛,其缺点是对操作人员的要求和设施的维护费用都比较高。
中水回用工艺流程的选择应根据进水水质以及回用要求,经济实惠等方面来选择,根据不同的用水要求可以单独使用也可以结合起来使用,以上的种工艺是选取的最典型的工艺,对于某些含有特殊成分的污水有其特殊的处理方法,这掘罩里就不一一列举,随着科学技术的日益进步,更加先进的处理工艺及方法也会不断的出现。
2.3中水一般用途
经过处理达标的中水,可以用于处饮用水外的其他用水,例如,洗车、景观喷泉用水、消防用水、城市绿化灌溉等等,在大多数非直接与人体接触的用水领域,其用水都可以用中水来代替。在一些缺水严重、水资源极度贫乏的地区,投资允许的情况下,可以深度处理达到饮用水标准,直接饮用。另一方面是用于工业冷却设备上冷却水的补充。
2.4 开发中水有利可图
我国目前还没有中水利用专项工程,但是从本人经手以及了解的各项中水回用工程实例中,其经济利益十分明显,例如生活污水经过,接触氧化、好氧曝气、沉淀,过滤及消毒处理后,除了不可以直接和人体接触外,可以直接用于浇花和洗车等等,其吨水处理成本只有几毛钱,其中的经济利益可想而知。
中国落后于国外的主要原因是投资渠道和管理体制问题,技术方面和国外相差不是太大。我国污水回用主要是靠政府投资,而单靠政府很难把这件事情做好,应该靠多渠道集资。另一方面,我们污水利用不是考虑经济效应而是考虑的环境效应和缺水,由于使用中水的短期的经济效益不十分明显,这使得很多可以使用中水的地方使用中水的内动力不足,从而拒绝使用,以后应该多做这方面的宣传,使大家对中水的利用有个正确的认识,从思想上认同中水。
2.5 中水回用的发展趋势
2.5.1 从中水回用的对象分析
中水回用的对象上来看,主要有工业用和生活用两个大的方面,工业上对一些用水大户,比如,钢铁企业、造纸企业等等,其吨水的成本可以比用自来水的降低70%左右,中水设施的建设投资也可以再设施运行后几年至十几年内收回,从长远来看,中水回用在这些用水大户中已经成为一个不可逆转的趋势,例如柳州钢铁厂在2007年左右投资建设的16万吨每天的大型污水处理及回用水站,投产后使其企业用水成本直接下降,企业利润直线上升;该企业在尝带中水回用的甜头后相继投掷建设了钢星门水站及其东排口的水站,现已全部投产运行。在生活方面,现价段在我国还是集中在政府投资项目上,最主要体现在市区的路面清扫用水,绿化灌溉以及景观用水上。下一阶段应该加强居民用水中中水占的比例,住宅小区应普及中水回用设施。
2.5.2 从污水回用技术发展方向分析
1)开展新型混凝剂、助凝剂的研究开发;2)采用技术可行,处理过程中尽可能实现资源回收在利用;3)加强好氧及厌氧生物处理的技术的研究,对于一些难降解的物质找到对应的微生物,进一步加强氧的利用率;4)如何使生化过程中产生的污泥量达到最少;5)利用纳米技术研究新的膜材料,加强膜清洗技术的多向性研究;6)在寸土寸金的今天,小型化、一体化的回用水处理设施将会更受青睐;7)加强生物附着物的研究,如研究一种材料,使微生物附着在上面是可以增强微生物的新陈代谢,增强微生物对氧的利用率,使新菌群生长容易,附着牢靠,老菌群容易脱落。
3 结论
水是生命之源,是人类赖以生存的基本条件。水在一定程度上是不可再生的资源,并不是 “取之不尽,用之不竭”的资源。我国人均水资源只有世界平均水平的1/4,是一个水资源相当贫穷的国家,尤其要珍惜水资源,为了我们的下一代水资源的可持续发展其合理化利用显得尤为重要。
文中水回用技术涉及面广,小到日常生活,大到大型工程的中水回用。在我国建设,节约型,可持续发展的和谐社会的今天,有组织的、科学的水资源的循环再利用势在必行,中水回用技术不仅具有广阔应用前景,而且在解决水资源短缺的问题上具有不可替代的作用。
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