污水处理基础术语:什么是再生水
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“再生水”起名于日本,“再生水”的定义有多种解释,在污水工程方面称为“再生水”,工厂方面称为“回用水”,一般以水质作为区分的标志。其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水。城市污水经处理设施深度净化处理后的水(包括污水处理厂经二级处理再进行深化处理后的水和大型建筑物、生活社区的洗浴水、洗菜水等集中经处理后的水)统称“中水”。其水质介于自来水(上水)与排入管道内污水(下水)之间,亦故名为“中水”。中水利用也称作污水回用。在美国、日本、以色列等国,厕所冲洗、园林和农田灌溉、道路保洁、洗车、城市喷泉、冷却设备补充用水等,都大量的使用中水。中国是水资源匮乏的国家,但目前还没有中水利用专项工程,也没有专项资金,只是政策上引导,各城市的中水利用量是根据此城市的缺水程度不同而定的。近年来,很多有识之士都在呼吁尽最大的可能利用中水。
另外,从产业发展角度看,市场需求也在推动技术进步。
2、水资源逐渐减少。近些年来干旱频发,以澳大利亚为例,截至2009年,已出现了长达10年的干旱,致使国内水资源急剧下降。污水再生利用现在已经被认为是解决气候变化导致的水资源严重短缺问题的一种可能的解决方案,尤其是2000年至2003年的大旱肆虐之后,澳大利亚500多座城市污水处理厂开始进行污水再生处理,以减缓政府施行的限水政策的影响。以色列也实施了含水层蓄水回采计划,提供多年再生水储存,可供干旱年份作为农业灌溉用水。
另外,从产业发展角度看,市场需求也在推动技术进步。
中国再生水行业市场现状,中国再生水市场调查分析,再生水行业投资战略咨询报告请参考《2013年中国再生水行业分析报告》
“十二五”期间,中国将投入304亿元新建2675万立方米/日的再生水处理能力,投资增速高达198.04%,年均复合增长率为24.41%远高于行业每年5.30%的增速。其间,全国城镇再生水利I用率将从目前的不足10%提升至15%。
除此之外,实际工程应用中还需要考虑多方面因素。
虽然中国再生水利用领域和区域不断扩大,但总体上利用水平仍然不高。根据城乡建设统计年鉴,2022年中国污水处理总量为738亿立方米 [3],若按80%的利用率计算,中国再生水利用潜力为412亿立方米,再生水利用仍有巨大提升空间。
在技术方面,再生水在城市中的利用不存在任何技术问题,目前的水处理技术可以将污水处理到人们所需要的水质标准。城市污水所含杂质少于0.1%,采用的常规污水深度处理,例如滤料过滤、微滤、纳滤、反渗透等技术。经过预处理,滤料过滤处理系统出水可以满足生活杂用水,包括房屋冲厕、浇洒绿地、冲洗道路和一般工业冷却水等用水要求。微滤膜处理系统出水可满足景观水体用水要求。反渗透系统出水水质远远好于自来水水质标准。
在此基础上,行业专家们也进行了大量的研究和改进。
城市污水资源化就是将污水进行二级处理后,再经深度处理作为再生资源回用到适宜的位置。基建投资远比远距离引水经济,据资料显示,将城市污水进行深度处理到可以回用作杂用水的程度,基建投资相当于从30千米外引水,若处理到回用作高要求的工艺用水,其投资相当于从40~60千米外引水。南水北调中线工程每年调水量100多亿立方米,主体工程投资超过1000亿元,基单位投资约3500~4000元/t。因此许多国家将城市中水利用作为解决缺水问题的选择方案之一,也是节水的途径之一,从经济方面分析来看是很有价值的。在中国,有300场、中国国际贸易中心、保定市鲁岗污水处理厂等几十项中水工程。实践证明,污水处理技术的推广应用势在必行,中水利用作为城市第二水源也是必然的发展趋势。
城市污水中所含的杂质小于0.1%,而且可用深度处理方法加以去除,而海水中含有3.5%的溶盐和大量有机物,其杂质含量为污水二级处理出水的35倍以上,需要采用复杂的预处理和反渗或闪蒸等昂贵的处理技术,因此无论基建费或单位成本,海水淡化都高于再生水利用。国际上海水淡化的产水成本大多在每吨1.1美元至2.5美元之间,与其消费水价相当。中国的海水淡化成本已降至5元左右,如建造大型设施更加可能降至3.7元左右。即便如此,价格也远远高于再生水不足一元的回用价格。
城市再生水的处理实现技术突破前景仍然非常广阔,随着工艺的进步、设备和材料的不断革新,再生水供水的安全性和可靠性会不断提高,处理成本也必将日趋降低。
在水资源日益紧缺的今天,将处理后的水回用于绿化、冲洗车辆和冲洗厕所,减少了污染物排放量,从而减轻了对城市周围的水环境影响,增加了可利用的再生水量,这种改变有利于保护环境,加强水体自净,并且不会对整个区域的水文环境产生不良的影响,其应用前景广阔。污水回用为人们提供了一个非常经济的新水源,减少了社会对新鲜水资源的需求,同时也保持优质的饮用水源,这种水资源的优化配制无疑是一项利国利民、实现水资源可持续发展的举措。当今世界各国解决缺水问题时。城市污水被选为可靠且可以重复利用的第二水源,多年以来,城市污水回用一直成为国内外研究的重点。成为世界不少国家解决水资源不足的战略性对策。
除此之外,实际工程应用中还需要考虑多方面因素。
进入21世纪前后,在中国水资源日趋紧张的背景下,再生水利用开始受到中国政府的重视。到2009年,中国污水再生利用率(污水再生利用量/污水处理率)在15%左右,而污水再生利用量/污水排放量的比率仅为5%左右。
值得注意的是,该领域的技术和标准也在不断发展和完善。
虽然中国早在20世纪50年代就开始采用污水灌溉的方式回用污水。但真正将污水深度处理后回用于城市生活和工业生产则是近几十年才发展起来的,建设部在“六五”专项科技计划中最先列入了城市污水回用课题分别在大连、青岛两地作试验探索。这两地研究成果表明,污水可以通简易深度处理再次回用,是很有前途的水源。
从1986年开始,城市污水回用相继列入国家“七五”、“八五”、“九五”重点科技攻关计划,开始污水回用技术的探索和示范工程的试验。“七五”攻关项目“水污染防治及城市污水资源化技术”,就污水再生工艺、不同回用对象的回用技术、回用的技术经济政策等进行了系统研究。其中研究包括青岛延安三路污水厂等14个污水不同程度或不同对象地开展污水回用工程,为“八五”期间污水回用项目的攻关提供了大量可行的依托工程。“八五”攻关项目“污水净化与资源化技术”,分别以大连、太原、天津、泰安、燕山石化为依托工程,开展工程性试验。通过系列的生产性和实用性工程研究,“八五”提供了城市污水回用于工业工艺、冷却、化工、石化、钢铁工业和市政景观等不同用途的技术规范和相关水质标准。“八五”提供的成果较“七五”提高到了实用水平,研究内容经过了生产怅一检验,涵盖了污水回用的大部分领域。“九五”攻关项目“城市污水处理技术集成化与决策支持系统建设”,具体攻关两部分内容:一是回用技术集成化研究,二是城市污水地下回灌深度处理技术研究。这些攻关研究,完成了大量生产性试验,取得了丰富数据,经国家专家级的鉴定验收,许多成果被评为国际先进或国际领先水平。
在“21世纪国际城市污水处理及资源化发展战略研讨会”上建设部在会上指出“中国将会全面启动污水资源化工程,并在此领域广泛加强与国外的技术合作和技术交流,欢迎各国金融机构和企业投资于中国的城市污水资源化项目”,表明中国在未来的几年城市对再生水利用的投资与需求将迅速升温。
与此同时,相关的配套工艺和设备也在持续优化升级。
污水处理厂的二级处理出水,根据用途不同,可直接或者再经进一步处理达到更高的水质后应用于工业过程中,其中最具有普遍性和代表性的用途是工业冷却水,中国在污水处理厂二级出水或先进二级处理出水用作工业冷却方面进行了大量试验研究,并有运行成功的实例。北京高碑店污水处理厂的二级处理出水给华能热厂提供冷却水的水源,供应量为4万吨每天。同时该污水处理厂还为三河热电厂等工业企业供水。
值得注意的是,该领域的技术和标准也在不断发展和完善。
北京已经建成9座大型污水处理厂和相关的配套管网,在2008年奥运会之前,还将再有5座类似的污水处理厂投入运行。与此同时,郊区的污水治理也全面启动。新城建设的14座中小型污水处理厂,年处理污水近1.7亿立方米。
在中国北方城市,城市污水和工业废水已经成为某些郊区农田(包括菜田、稻田和麦田等)灌溉用水的主要水源之一。取得了一定的经济效益,可以改良土壤结构,增加水分和肥分,导致作物增产,平均每一立方米生活污水,可以增产小麦或稻谷约0.5kg。但是污灌也体现了一些缺点,部分农田,由于用有毒有害的工业废水灌溉而导致农田恶化和农业减产,地下水、土壤和农产品受污染。再生水用于农作物灌溉的面积逐年增加,大兴、通州等地区形成了30万亩再生水灌溉区。今年全市农业利用再生水达2.3亿立方米。2006年底,随着小红门污水处理厂的排水闸门开启,清澈的再生水涌入凉凤灌渠,大兴区青云店、长子营、采育等8个镇的20万亩农田灌溉用上了再生水。再生水代替清水进行农田灌溉,每年可减少开采地下水6000万立方米。
目前,再生水已经成为本市第二大水源,广泛应用于工业用水、农业灌溉、城市绿化、小区冲厕等。近5年来,建成卢沟桥、吴家村、沙河等一批污水处理厂及再生水厂,大力推进再生水管网建设,污水资源化利用水平大幅提高。全市乡镇以上污水日处理能力由2008年的329万立方米提高到395万立方米,污水处理率由79%提高到83%;再生水利用量由6亿立方米提高到7.5亿立方米,再生水利用率达到61%。污水处理率及再生水利用率均处于全国领先水平。
除此之外,实际工程应用中还需要考虑多方面因素。
也称低技术/低费用/控制风险方法,以流行病学研究为基础,结合现有污水处理技术对病原体的处理效果,分析再生水回用的健康风险。世界各国的再生水回用水质标准多采用此法制定,如美国的回用水指南。再生水水质标准是依据再生水回用的经验和对现有污水处理技术可有效地去除病原体的认可。
此外,该技术在相关领域也有广泛的应用和实践。
所有样品中,粪大肠菌数不能超过14MPN/100mL,这一数值意味着实际当中将检测不出粪大肠菌,二级处理后应进行混凝、沉淀、过滤和消毒处理。
与此同时,相关的配套工艺和设备也在持续优化升级。
粪大肠菌数不超过2.2 MPN/100mL(每月不得少于一份样品中的大肠菌有机物不可超过23 MPN/100mL);二级处理后要有过滤和消毒处理。
以30d为期,在75%的样品中粪大肠菌数不能超过25 MPN/100 mL,二级处理加过滤和深度消毒;COD 20mg/l(年平均值),TSS 5mg/L(单样品)。
总大肠菌数不能超过2.2MPN/100mL(中间值);二级出水要求混凝、沉淀、过滤和消毒处理。
值得注意的是,该领域的技术和标准也在不断发展和完善。
总大肠菌数不能超过2.2MPN/100mL(中间值)和23 MPN/100mL(单个样品);要求二级处理后,应进行混凝、沉淀、过滤和消毒处理。
此外,该技术在相关领域也有广泛的应用和实践。
粪大肠菌数在每月80%的样品中不超过50MPN/100mL,最大允许值100MPN/100mL;肠道线虫不超过1个/l;三级处理后接消毒处理。
总大肠菌数在50%的样品中不超过2,2MPN/100mL,在80%的样品不能超过12MPN/100mL;二级处理或相当于二级处理(例如:长期贮存过程)接消毒处理。
在此基础上,行业专家们也进行了大量的研究和改进。
进一步研发再生水技术,拓展城市再生水利用的空间,恢复良好用水环境是中国建设小康社会、和谐社会的必然要求,是中国经济社会可持续发展的必然要求,是解决水资源短缺,控制水污染的必然要求,是建设循环经济的基础。再生水处理和应用是一项庞大的复杂的系统工程,也是长期的任务,需要制度、法律、行政、管理、教育、宣传、技术、财政等多方面的配合。针对当前中国水环境具体情况,今后应重点开展以下工作:
与此同时,相关的配套工艺和设备也在持续优化升级。
在佛罗里达州,根据其城市用水集中的特点,提出的基本模式是非饮用水回用,大规模地施行双管供水系统,以自来水40%左右的价格将城市污水处理水供给高尔夫球场、城市绿化和建筑物、住宅区的中水道用水;而在德克萨斯州,则根据自己用水的传统和水文地质特点,采取“间接回用”的模式,大规模进行污水处理水的地下回灌。
再生水一词最早来源于日本,早在1955年日本就开始了再生水利用。日本大城市双管供水系统比较普遍,一个是饮用水系统,另一个是再生水系统,即“再生水道”系统。“再生水道”以输送再生水供生活杂用著称,约占再生水回用量的40%。日本再生水主要用于城市杂用、工业、农业灌溉等,管理制度非常严格。日本的再生水回灌主要通过河道补给地下水等进行,近年来又开发出一种地下毛细管渗滤系统,渗漏回灌补充地下水。大部分地区利用污水处理水进行“清流复活”,而水环境的修复和保护是回用的重点。
除此之外,实际工程应用中还需要考虑多方面因素。
2024年,全国非常规水利用量为251.6亿立方米,较2023年增加39.3亿立方米。其中再生水利用量为212.2亿立方米,较2023年增加34.6亿立方米。 [5]