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浅谈建筑中水处理工艺及展望
RSS 打印 复制链接 发布时间:2018-04-26 10:06:21

  摘要: 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 

  中图分类号:TK223.5 

  0 概述 

  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。 

  江泽民总书记指出:“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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