一般认为中水指各种排水经处理后,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,其水质介于清洁水(上水)与污水(下水)之间;中水能够代替非饮用、与人体非直接接触的自来水,应用于市政杂用等领域;将污水处理为中水并加以使用的过程就是中水回用 [1,2]。随着水资源需求量的急剧增加和水环境污染的日益严重,许多国家都面临着水资源短缺的危机,因此把城市外排污水作为第二水资源加以开发利用就显得尤为重要。美国、以色列、日本等国的中水回用已有相当的水平,厕所冲洗、园林灌溉、道路保洁、城市喷泉等用水,都大量使用中水。尤其是日本,自20世纪60年代起就开始使用中水,较大的办公楼或者公寓大厦都有就地废水处理设施,主要作厕所冲洗,其东京市和福冈市都规定:新建筑面积在30000 m2以上,或可回用水量在100 m3/d以上,都必须建造中水回用设施[1]。我国一些缺水城市80年代以来相继建设了一些中水回用的示范工程,目前,北京、大连、青岛、太原、天津等缺水城市都有城市中水回用工程,主要将中水回用于工业及市政等方面[2~5]。但由于起步较晚,加之对中水回用技术及其带来的效益,尤其是经济效益缺乏足够的认识,中水回用系统在我国发展缓慢。为此,本文以慈溪市为例,分析了城镇污水处理厂增设中水回用系统的技术与经济可行性,并针对存在的问题提出了一些建议。
1 慈溪市污水处理厂中水回用可行性研究
1.1 必要性
慈溪市地处浙江省宁绍平原缺水地区,属姚江流域,地面水体处于水系末端,河网径流量小,拦蓄能力差,自净能力弱。全市境内河网蓄水量7796万m3,大小水体、山塘蓄水量7704万m3,地下水资源贫乏,浅层补给水可开采量仅782万m3/a。人均水资源占有量520 m3,仅为浙江省平均水平的24%。随着工农业经济和第三产业发展,2003年以来供水情况更加严峻,城市水资源严重缺乏,并且水质污染日趋加重,77%的水体环境质量已达Ⅴ类和超Ⅴ类,部分水库也趋富营养化状态,水资源和水污染现状与经济发展的矛盾日益突出。因此,通过对城镇污水处理厂的污水进行深度处理,实行中水回用,可一定程度解决河网及流域的环境补给水源,提高当地河网的水环境容量,并可作为对水质要求不高的工业和市政杂用用水,这对促进慈溪市经济发展、缓解水资源紧缺矛盾十分有利。
1.2 技术可行性
国内外经验表明,中水处理方法大致可分为三类:生物处理法、物理化学处理法、膜处理法[6]。只有结合当地具体情况,根据回用点的水质要求,选择处理方法才能达到经济合理的处理使用效果。
慈溪市已建成2万t/d的教场山污水深度处理系统,包括城市污水资源的集中深度处理与回供,配套主要回用管网及生态河渠处理系统,厂区工程占地总计74亩,工程总投资16500万元。污水经处理后全部回用,主要用途为:(1)工业用水,分别用于开发区热电中心、华东轻纺城、西部企业群等;(2)城市景观用水:用于补给21 hm2城市河网水域径流;(3)市政杂用水:用于市容卫生、绿化、公厕、部分生态小区和建筑中水。污水集中深度处理厂区工程分为两部分,前处理为三沟式氧化沟工艺,深度处理以Bifor生物滤池为核心。整个处理工艺见图1,其中三沟式氧化沟处理工艺,即从城市综合污水至二沉池工段,工艺设计进出水的水质指标参数见表1;污水集中深度处理厂区工程工艺设计进出水的水质指标参数见表2。慈溪市教场山污水深度处理厂建成以来,运行良好,出水稳定,不同污水处理量时的出水水质监测结果见表3。
表1
三沟式氧化沟处理预期进水和出水水质 mg·L-1
水质
|
CODCr
|
BOD5
|
NH3-N
|
SS
|
进水
|
409
|
149
|
40
|
319
|
出水
|
≤60
|
≤10
|
≤10
|
≤20
|
表2
深度处理厂区工程工艺预期进水和出水水质 mg·L-1
水质
|
CODCr
|
BO D5
|
凯氏氮
|
NH3-N
|
TP
|
SS
|
进水
|
60~80
|
10~15
|
10
|
10
|
1~2
|
80
|
出水
|
≤20
|
≤4
|
≤2
|
≤1
|
≤0.2
|
≤10
|
表3
慈溪市污水处理厂水质监测结果 mg·L-1
实际处理水量(万t/d)
|
水质
|
CODCr
|
BOD5
|
NH3 -N
|
TP
|
SS
|
1.8
|
进水
|
458
|
126
|
18.8
|
4.06
|
202
|
出水
|
18.8
|
3.38
|
0.25
|
0.31
|
4
|
|
2.0
|
进水
|
520
|
252
|
30.0
|
4.29
|
212
|
出水
|
20.0
|
4.08
|
0.17
|
0.06
|
3
|
|
1.8
|
进水
|
411
|
70.2
|
16.0
|
5.37
|
225
|
出水
|
17.9
|
0.91
|
0.30
|
0.086
|
2
|
表4
中水回用水质指标 mg·L-1
水质标准
|
CODCr
|
BOD5
|
TKN
|
SS
|
TP
|
备注
|
景观用水标准(非全身性接触)
|
50
|
10
|
10
|
10
|
1.0
|
CJ/T95-2000
|
景观用水标准(人体非直接接触)
|
60
|
20
|
15
|
2.0
|
30
|
CJ/T95-2000
|
生活杂用水标准(冲厕及城市绿化)
|
50
|
10
|
20
|
10
|
-
|
CJ/48-1999
|
生活杂用水标准(洗车及扫除)
|
50
|
10
|
20
|
5
|
-
|
CJ/48-1999
|
工业循环水冷却设计规范
|
-
|
-
|
-
|
10
|
-
|
GB/T50102-2003
|
北京市中水回用标准
|
50
|
10
|
-
|
10
|
-
|
北京市中水设施建设管理试行办法
|
1.3 经济可行性
慈溪市教场山污水深度处理厂运行正常的情况下,每天可提供2万m3合格中水,一年约720万m3。根据慈溪市新拟定的水价,从2004年4月1日起,居民(中小学、幼儿园)用水2.25元/t,生产经营单位用水水价为3.00元/t,餐饮服行业(基建用水)为3.60元/t,污染行业为4.00元/t,特种行业用水为6.30元/t。而根据污水处理厂成本运行核算,一吨中水的成本价仅为1.5元(前处理费1元/t,后处理费0.5元/t),从经济上来看效益十分明显。北京市节水办曾对中水工程的经济效益、社会效益、环境效益进行了系统的研究,指出中水回用的综合效益约为投入额的4.75倍[7]。
目前,慈溪市内水体的水质普遍污染较严重,水环境容量明显不足,实行中水回用可减少污水排放量,消除因污水排放而造成的对河流的污染,减少环境资源损失,有效保护水环境。慈溪市教场山污水深度处理厂的出水回用后,每天回用量以2万t计(每年为720万t),每年可减少COD排放量43.2 t。同时,至2010年预计慈溪市总需水量46553万m3,尚有17663万m3缺口,通过中水回用可一定程度上缓解水资源危机。
综上分析,在城镇污水处理厂增设中水回用系统在技术上已比较成熟,其带来的经济效益、环境效益都十分可观。
2 发展中水回用的建议
根据目前城镇中水回用现状,结合慈溪市2万 t/d污水深度处理回用系统工程运行过程中的实际问题,对城镇中水回用工程的建设提出以下建议:
(1)加大宣传力度,消除人们对中水回用认识上的不足,提高公众对中水回用意义的理解,使公众充分意识到水资源紧缺的严峻性,认识到进行中水回用、开辟第二水源对解决当今城市用水矛盾的重要性。
(2)改革现行水价,合理制订城市污水处理和中水回用收费政策体系,确定中水水价时既要考虑低于自来水水价,以形成差价,刺激中水使用;又要考虑按质论价,根据不同的水质标准确定价格。
(3)建立完善的排水管网及泵站,确保污水处理厂的进水量;切实抓好工业废水的预处理,严格控制进水水质。
(4)在确保污水处理厂出水水质的基础上,完善中水回用管网的配套建设,协调好整个城市的水资源,做到分质供水,各尽其用,使中水回用发挥最大的效益。
(5)制订合理的排污收费政策体系,配套完善资源化利用的经济政策和激励措施,采用政府投资和社会化集资、融资办法,实行市场经济化操作,大力支持和推广中水回用。
3 结 论
从慈溪市教场山污水深度处理厂运行来看,中水回用在技术上是成熟的,在经济效益和环境效益上是可观的,而且还极大地提高了水资源的重复利用率,可在一定程度上缓解当前缺水的紧张局面。从发展的观点来看,中水回用技术的应用前景十分看好。
参考文献
1 黄明祝,周 琪,李咏梅.中水回用及展望.再生资源研究,2003, (5): 9~21
2 钱 茜,王玉秋.我国中水回用现状及对策.再生资源研究,2003, (1): 27~30
3 沈光范. 要积极稳妥地开展中水回用工作. 中国环保产业, 2001, (1): 21~22
4 甘一萍. 北京城市污水资源化及中水回用发展现状. 城市管理与科技, 2003, 5(4): 160~161
5 张 轶, 陈 颉. 天津开发区中水回用项目自控系统设计. 中国给水排水, 2003, 19(13): 133~134
6 解晓强, 沙 琪, 杨俊才. 我国中水回用状况的分析与展望. 安装, 2003, 127(2): 17~20
7 苏德俭, 李春明, 苏 蕾. 中水工程的经济分析. 水利天地, 2003, (9): 46