第22卷第3期吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報Vol 22 No. 32005年9月Journal of Jilin Architectural and Civil Engineering InstituteSep.2005文章編號:1009-128X2005)30051城市污水的資源化利用劉文1王剛2高昕3巴琦11吉林建筑工程學(xué)院環(huán)境工程系長春13021;2長春市經(jīng)濟(jì)適用房發(fā)展中心工程部長春1300113中國市政工程東北設(shè)計研究院長春130021)摘要水資源短缺水污染加劇日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn).在這種情況下污水回用便成為一種穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)的水源筆者就城市污水回用的可行性國內(nèi)外發(fā)展概況城市污水回用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)和城市生活以及城市污水回用的經(jīng)濟(jì)性等方面作了分析論述關(guān)鍵詞污水回用水資源經(jīng)濟(jì)分析中圖分類號:IU992.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A0前言隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快城市缺水問題日益突岀.據(jù)統(tǒng)計洤全國669個城市中AO0個城市常年供水不足,10個城市嚴(yán)重缺水日缺水量達(dá)1600萬m3年缺水量達(dá)60億m1.天津、長春、大連、青島唐山以及煙臺等大中城市已受到水資源短缺的嚴(yán)重威脅由于缺水每年影響工業(yè)產(chǎn)值2000多億元.因此當(dāng)務(wù)之急是尋找新的水源.而污水作為一種新的水源方式己已漸漸被人們所重視城市污水就近可得易于收集易于處理數(shù)量巨大穩(wěn)定可靠不受制于天不受制于人.作為城市第二水源要比海水、雨水實際比長距離引水經(jīng)濟(jì).開辟這種非傳統(tǒng)水源實現(xiàn)污水資源化對保障城市安全供水具有重要的戰(zhàn)略意義.1國內(nèi)外污水回用概況由乎水危機(jī)"的困擾許多國家和地區(qū)積極著手鞏固和加強(qiáng)節(jié)水意識以及開展城市污水再生與回用工作城市污水回用就是將城鎮(zhèn)居民在生活及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水處理后再重新回用于生產(chǎn)生活的污水資源化過程.其有兩種不同程度的回用:種是將污、廢水處理到飲用水程度而另一種則是將污、廢水處理到非飲用水程度對于前一種因其投資較高、工藝復(fù)雜非特缺水地區(qū)一般不常采用.多數(shù)國家與地區(qū)是將污、廢水處理到非飲用程度所以在此引出了中水概念.中水就是將人們在生活和生產(chǎn)中使用過的優(yōu)質(zhì)雜排水不含糞便污水和廚房用水)以及生活孓廢冰經(jīng)集流再生處理后回用充當(dāng)?shù)孛媲鍧?、澆花、洗車、空調(diào)冷卻、沖廁、消防等不與人體直接接觸的雜用水1.1國外發(fā)展概況目前世界上許多嚴(yán)重缺水的國家都在積極開發(fā)污水回用技術(shù)以實現(xiàn)污水的資源化利用緩解水資源危機(jī)并已取得了大量的成功經(jīng)驗以色列是在污水回用方面最具特色的國家之一它地處干旱和半干旱地區(qū)人均水資源占有量僅為476m3.以色列再生水利用最突出的特點(diǎn)是把再生水作為國家水量平衡的重要組成部分而且早在20世紀(jì)60年代就把污水再生利用列為一項國家政策.截至1987年已建造210個市政再生水利用工程規(guī)模最大為20萬m3d最小為27m3/d,般介于0.5萬m3/d-1萬m3d之間21.100%的生活污水和72%的市政污水已實現(xiàn)再生利用其中A2%用于灌溉30%回灌地下和排入河道其余用于工業(yè)和城市綠化等.以色列污水利用量在總供水量中所占比例目前已超過10%污水利用率之高堪稱世界第52吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報22日本以有較多的中水道"(即中水系統(tǒng)烘生活雜用而著稱.1955年,日本開始啟用再生水利用工程,1978年由于受節(jié)能政策調(diào)整和城市水荒的影響至上而下政府都制定了中水利用指導(dǎo)計劃從1980年開始以東京為首的中水利用設(shè)施建設(shè)迅速發(fā)展.迄今為止共有中水處理設(shè)施1369座中水約占污水回用量的40%21;日本城市污水集中處理再生利用和分散再生利用都大量存在其最突出的特點(diǎn)有兩個(1)分散處理并回用于城市生活雜用的再生水所占比例很大(2)各個城市都有不同的工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn).此外日本政府對供水設(shè)施建設(shè)和水價均有較高的補(bǔ)貼從而水價對于再生水設(shè)施建設(shè)的影響不是主要的表1為日本再生水利用的幾個實例及其處理流程表1日本再生水利用工程實例處理流程東京都江東地區(qū)工業(yè)回用二級處理出水→混凝沉淀→活性炭→回用江崎市工業(yè)回用二級處理出水→加氯消毒→回用東京千代田區(qū)某樓中水回用雜排水→格柵→油水分離→亠曝氣池→沉淀池一過濾池→加氯消毒→沖廁東京港區(qū)某樓中水回用雜排水→格網(wǎng)→膜處理→活性炭吸附→加氯消毒→沖廁川崎市再生水用于景觀水體二級處理出水→好氧濾池→活性炭吸附→景觀回用臭氧氧化→景觀回用美國城市污水處理等級基本上都在二級以上處理率達(dá)到100%.自1920年在亞利桑那州修建的第一個分質(zhì)供水系統(tǒng)用于澆灌綠地、沖廁、洗車等以來美國的城市污水再生利用已經(jīng)從試驗研究階段進(jìn)入生產(chǎn)應(yīng)用階段其范圍涉及農(nóng)業(yè)、工業(yè)、地下水回灌和景觀娛樂等方面,其比例大致為6%用于各種回灌和景觀31.5%用于工業(yè)5%用于地下回灌;1.5%用于娛樂、漁業(yè)等2.美國再生水利用模式的突出特點(diǎn)是集中處理回用很少直接用于城市生活雜用再生水利用工程主要分布于水資源短缺、地下水嚴(yán)重超采的西南部、中南部和加利福尼亞州、亞利桑那州、得克薩斯州以及佛羅里達(dá)州等.美國的再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)各州不一并且,不同的回用對象水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)也不一樣但都很嚴(yán)格.此外俄羅斯、英國、阿根廷、巴西、智利、秘魯、科威特、塞浦路斯、突尼斯以及中東諸國等也都開始啟用污水再生利用工程以彌補(bǔ)日益缺乏的水資源其中用于農(nóng)業(yè)灌溉的比例最大.其他國家的再生水利用情況見表2表2部分國家再生水利用實例國家城市再生水利用規(guī)模/萬m3/d回用對象俄羅斯莫斯科工業(yè)費(fèi)羅茨瓦夫17.0灌溉、地下水回灌墨西哥聯(lián)邦區(qū)澆灌花園沙特阿拉伯利雅得12.0石油提煉、灌溉印度孟買0.015-0.025商業(yè)大樓雜用水南非約翰內(nèi)斯堡電廠冷卻水納米比亞溫得和克飲用水1.2國內(nèi)發(fā)展概況根據(jù)國家十五計劃綱要要求ρ005年我國城市污水處理規(guī)模將超過4000萬mld城市污水集中處理率將達(dá)到45%這給城市污水再利用創(chuàng)造了基本條件我國污水的再生利用理論研究和實踐經(jīng)歷了六五”期間的起步階段1980-1985y,七五”到九五”期間的技術(shù)儲備和示范工程引導(dǎo)階段1980-2000和目前的發(fā)展階段3]我國自20世紀(jì)50年代就開始采用污水灌溉的方式回用污水但是真正將污水經(jīng)深度處理后再回用于城市生活和工業(yè)生產(chǎn)卻僅有20年的歷史.率先采用污水回用的是大樓污水的再利用.隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們環(huán)境意識的不斷提高污水回用逐漸擴(kuò)展到缺水城市的許多行業(yè).但直到20世紀(jì)80年代中期此項節(jié)水措施仍處于起步階段.20世紀(jì)80年代末隨著我國大部分城市水危杋的頻頻岀現(xiàn)和污水回用技術(shù)旳日趨成熟污水回用的研究與實踐才能得以迅速發(fā)展″八五”的實踐表明污水回用措施既節(jié)水又能減輕環(huán)境第3期劉文王剛高昕巴琦城市污水的資源化利用53中水回用作為市政及其它雜用水以緩解其面臨的淡水危機(jī)北京市從1984年開始進(jìn)行中水回用工程示范建設(shè)并在1987出臺的《北京市中水設(shè)施建設(shè)管理試行辦法》中明確規(guī)定:凡建筑面積超過2萬m2的旅館、飯店、公寓以及建筑面積3萬m2以上的機(jī)關(guān)科研單位和新建生活小區(qū)都要建立中水設(shè)施以此為契機(jī)北京市中水設(shè)施建設(shè)得到了較快地發(fā)展至1995年北京市已有中水設(shè)施115個日回用污水已達(dá)1.2萬m3,中水建設(shè)已初具規(guī)模馮馬志毅等對太原市建筑中水回用進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果表明2010年的回用成本僅為0.368元/m3不僅低于太原市供給企事業(yè)單位的自來水價格1.90元/m3甚至比城市生活用水的價格1.20元/m3還要低更低于桑拿業(yè)9.0元/m3的供水價格.此外天津、深圳、上海以及大連等城市的中水建設(shè)也初見成效4-6二級處理岀水經(jīng)深度處理后再供給工業(yè)生產(chǎn)和城市生活作低質(zhì)用水是污水資源化的另一種形式:八玒"期間大連舂柳污水處理廠將二級岀水深度處理后回用給煤氣廠代替新鮮水這是我國最早的示范工程此后北京、天津等大城市也進(jìn)行了工程示范建設(shè)紀(jì)莊子污水處理廠采用A2/厭氧/缺氧/好氧冮藝處理污水并建成了處理能力為2000m3/d的污水資源化示范工程凈化水的50%用于污泥脫水機(jī)房沖洗濾布其余用作沖廁水、煤廠及污水廠的雜用水沃津東郊污水處理廠設(shè)計規(guī)模40萬m3/d其中設(shè)計回用污水量7萬m3北京高碑店污水處理廠每天處理污水50萬m3二級出水中有30萬m3用于農(nóng)田灌溉20萬m3回用于工業(yè)主要提供給通州東方化工廠和華能高碑店熱電廠作冷卻用水.高碑店污水處理廠二期工程于1999年10月投入運(yùn)行污水處理量達(dá)100萬m3/d回用水量也有所增加782污水回用對象2,1農(nóng)業(yè)灌溉這是污水資源化的一個古老而永不過時的方向.大約從19世紀(jì)60年代起,世界許多地方如德、英、俄等國就將城市污水用于灌溉大面積草地.現(xiàn)今美國洛杉磯等加州西部一些城市、亞利桑那州、得克薩斯州等都將處理后的污水用于農(nóng)業(yè)灌溉.原蘇聯(lián)曾計劃在1980年底有50%的城市污水處理后用于農(nóng)灌.在以色列污水回用于農(nóng)業(yè)的比例達(dá)85%~100%29我國自20世紀(jì)60年代以來許多地方積極推行污灌積累了正反兩方面的豐富經(jīng)驗10污水回用往往將農(nóng)業(yè)灌溉推為首選對象其理由主要有兩點(diǎn)(1)農(nóng)業(yè)灌溉需要水量很大污水回用于農(nóng)業(yè)有廣闊天地全球淡水總量中大約有70%-80%用于農(nóng)業(yè)不到20%用于工業(yè)6%用于生活、2)污水灌溉對農(nóng)業(yè)和污水處理都有好處.僅對農(nóng)業(yè)而言能夠很方便地將水與肥同時供應(yīng)到農(nóng)田除水價外每立方米污水中所含的氮、磷、鉀等肥分就值14美分.總體來看當(dāng)前污水回用于農(nóng)業(yè)有三個問題需要解決〔1)水質(zhì)應(yīng)以利用生活污水為主而且根據(jù)土地與作物要求先對污水進(jìn)行必要處理防止危害環(huán)境以及長期灌溉后土壤板結(jié)作物中積累殘毒等.(2)長年利用對非灌溉季節(jié)的污水岀路要事先妥善安排(3)管理污水灌溉涉及許多科學(xué)技術(shù)應(yīng)因地制宜不斷總結(jié)經(jīng)驗.此外目前城市污水的收集處理與排放屬市政當(dāng)局投資管理而污灌后受益歸農(nóng)民如何處理好供需雙方的責(zé)權(quán)利也是一大關(guān)鍵.2,2工業(yè)每個城市從用水量和排水量看工業(yè)都是大戶.美國工業(yè)用水量約為生活用水的7倍.太原市歷年工業(yè)用水量占到全市總用水量的74%~81%工業(yè)排水量占全市總排水量60%~73%.面對清水日缺、水價漸漲的現(xiàn)實工業(yè)除了盡力將本廠廢水循環(huán)利用、循序再用以提高水的重復(fù)利用率之外對城市污水再用于工業(yè)也日漸重視.據(jù)統(tǒng)計羨國357個城市污水回用總量中的40.5%是回用于工業(yè)的泊利恒鋼廠幾年來一直利用城市污水作為工業(yè)用水原蘇聯(lián)有36個工廠利用處理后的城市污水每天回用量達(dá)55.5萬m3.日本東京三河島污水處理廠日處理污水13.8萬m3其中l(wèi)1萬m3/d的出水供應(yīng)340個工廠的工業(yè)用水.名古屋市的污水經(jīng)混凝、沉淀、過濾后供給12個工廠再用29我國太原北郊污水廠將其出水回用作太鋼補(bǔ)充冷卻水已有多年11工業(yè)用水由于其用途不同對水質(zhì)的要求差異很大水質(zhì)要求越高水處理的費(fèi)用也越大.理想的回用對吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報22大考慮循環(huán)使用之外補(bǔ)充用水量就占工業(yè)總用水量的30%以上所以應(yīng)作為污水回用于工業(yè)的首選對象、(2)工藝低質(zhì)用水.包括洗滌、沖灰、除塵、直冷、產(chǎn)品用水等其用水量占到工業(yè)總用水量的37%~50%(太原2.3城市生活城市生活用水量比工業(yè)用水量小得多.以太原市為例歷年的城市生活用水量只占城市總用水量的19%~26%11其中有1/3以上用于公共建筑、綠化和澆灑其余為居民生活用水世界上將城市污水經(jīng)處理后直接用作生活飲用水源是有先例的.如南非的溫得霍克市和美國堪薩斯州的査紐特等而且由于處理得當(dāng)均未發(fā)生衛(wèi)生問題21.但是大多數(shù)地區(qū)對此仍持保守態(tài)度如美國環(huán)保局認(rèn)為除非別無水源可用否則盡可能不以再生污水作為飲用水源目前再生污水回用于城市的對象一般只限于以下兩方面(1)市政用水即澆灑、綠化、景觀、消防、補(bǔ)充河湖等用水(2)雜用水即沖洗汽車、建筑施工、公共建筑以及居民住宅的沖洗廁所用水等.這類用水從水質(zhì)上講要求不高容易滿足洏從水量上講只占全市總用水量的7%-10%與灌溉用水和工業(yè)用水相比水量少得多12-141污水回用的經(jīng)濟(jì)性城市污水采取分區(qū)集中回用時與開發(fā)其它水資源相比在經(jīng)濟(jì)上是有優(yōu)勢的.(1)比遠(yuǎn)距離引水便宜將城市污水處理到可以回用作雜用水的程度其基建投資只相當(dāng)于從30km外引水若處理到可回用作較高要求的工藝用水其投資相當(dāng)于從40km-60km外引水15、(2)比海水淡化經(jīng)濟(jì)城市污水中所含的雜質(zhì)少于0.1%而且可用深度處理方法加以去除而海水則含有3.5%的溶解鹽和大量有機(jī)物其雜質(zhì)含量為污水二級處理出水的35倍以上因此無論基建費(fèi)或單位成本海水淡化都超過污水回用161(3)污水回用既節(jié)約了水資源也消除了環(huán)境污染其經(jīng)濟(jì)效益是雙重的.據(jù)估計3,若將美國全部城市污水都加以回用其代價不過合全美國每人每月1美元污水回用的基建投資、運(yùn)行成本即其經(jīng)濟(jì)性是決定其能否廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一.一般來講污水回用的基建投資包括以下幾個方面(1)污水收集系綻主要是收集和輸送污水的管道系統(tǒng)舶費(fèi)用(2)污水處理系統(tǒng)主要是處理設(shè)備建構(gòu)籯物連接管道等舶費(fèi)用(3)回用供水系纈主要是供水管道系統(tǒng)費(fèi)用(4)污泥處理系統(tǒng)主要是污泥脫水系統(tǒng)舶的費(fèi)用.污水回用運(yùn)行成本主要包括電費(fèi)、設(shè)備折舊維修費(fèi)、藥劑費(fèi)、人工費(fèi)等具體到某一污水回用工程其基建投資和運(yùn)行費(fèi)用與其規(guī)模、型式、使用對象以及服務(wù)面積等有關(guān)結(jié)語隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展水資源緊缺問題日益突岀從另一方面來說污水排放量也日益增加所以實現(xiàn)污水資源化是解決上述兩個問題的最佳選擇.目前制約污水資源化進(jìn)程的關(guān)鍵因素是人們的節(jié)水意識和水價政策.節(jié)約水資源的價值不是從眼前利益岀發(fā)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能評價出來的必須站在可持續(xù)發(fā)展的角度來認(rèn)識這一問題如何立足于目前的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件制定出適合于社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制的水資源政策促進(jìn)污水資源化進(jìn)程是我們面臨的一個重大課題參考文獻(xiàn)[1]鐘淋涓方國華賀軍,我國污水處理回用發(fā)展?fàn)顩r分析〔J].水利科技與經(jīng)濟(jì)2004,∝3)115-152[2]周軍王佳偉應(yīng)啟鋒王洪臣.城市污水再生利用現(xiàn)狀分析〔J.給水排水2004302)12-163]周彤鮑憲枝趙麗君污水回用是解決城市缺水的有效途徑—中國污水回用歷程污水回用決策與技術(shù)[M〕.北京北學(xué)工業(yè)出版社2002:5-484]唐志偉.北京污水資源化與回用問題〔J].中國給水排水,1995,(5)20-22.劉文王剛高昕巴琦城市污水的資源化利用55[7]朱月海,水的循環(huán)與重復(fù)利厭M].上海洞濟(jì)大學(xué)出版社200071-738]張忠徉錢易.城市可持續(xù)發(fā)展與水污染防治對策〔M〕.北京中國建筑工業(yè)出版社』9885-8[9]張悅,污水再生利用緩解城市缺水危機(jī)N〕.人民日報海外版)200110]籍國東姜兆春趙麗輝,我國污水資源化的現(xiàn)狀分析與對策探討〔J].環(huán)境科學(xué)進(jìn)展9985)85-95[I1]劉如平.城市污水處理行業(yè)發(fā)展建設(shè)的問題探討J〕.科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)200x5)57-5812]任洪強(qiáng)王曉蓉.城市污水處理及資源化技木〔J〕.化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)200X11)40-43[13]葉雯劉美南.我國城市污水再生利用的現(xiàn)狀與對策〔J).中國給水排水200x(12)31-33[14]王小英韓寶平劉懷忠.廢水資源化的問題與出路J〕.中國人口資源與環(huán)境200x(2)53-5615]茹繼平李大鵬.城市污水再利用新模式的探討〔J〕.中國給水排水20015)33-351[16]國家城市給水排水工程技術(shù)研究中心.中國城市污水處理現(xiàn)狀及規(guī)劃〔N〕.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)網(wǎng)2003Reusing for Municipal sewageLIU Wen', WANG Gang GAo XinBA Qi(1 Department of Environmental Engineering Jilin Architectural and Civil Engineering Institute Changchun 130021;2 Department of Engineering Changchun Economical and Applicable house Development Center Changchun 1300213 China Northeast Design and Research Academe of Municipal Engineering Changchun 130021)Abstract: Shortage and pollution of water resource has become the focus cared by the public. To solve theproblem sewage reusing is a feasible method. Sewage reusing can obtain stable reliable and economical waterresource from the polluted water. In this article the feasibility of sewage reusing and its situation are discussedhe municipal sewage can be reused to agriculture Industry and urban. Its economical efficiency is also illustratein the articleKeywords ' sewage reusing water resource 'economic analysis上接第32頁)Researching on the measured Nanometer level film thicknessWith michelson s InterferometerWANG En-shi DENG Yu SONG Xiao-dong(Jilin Architectural and Civil Engineering Institute Changhan 130021)Abstract Nanometer technology and materials are coming into our daily live. The research of Nanometer film arefocused by people. How to measure rapidly and accurately the thickness of nanometer is one of important methodsof research and product nanometer film. In this paper authors present that how to apply wave theory of light tomeasure nanometer film thickness by used Michelsons interferometer. It will supply a new method in theresearch field of nanometer technical materialsKeywords nanometer film computer technology michelson's interferometer