专家分析城市污水资源化及再生水利用

一、城市缺水现状及应对对策

　　我国人均水资源占有量只有2300m3，约为世界人均水量的1／4，在世界排110位，被联合国列为13个贫水国家之一。加之降水量时空变化大，水资源分布极不均衡，水量时空上的巨大变化和差异，使水的供需矛盾更加尖锐。另外，我国地表水资源和地下水资源污染非常严重，进一步加剧了水资源的紧缺，使其所造成的影响愈显突出。采煤、发电是山西省工业用水大户，由于水源不足常因水短缺而限产和停产。太原市全市年人均占有水资源量为173m3，仅为全国人均水资源占有量的7．4％，根据联合国规定的缺水标准，为极度缺水城市。在这种情况下，节水具有非常重要的意义。

　　解决城市缺水问题的唯一办法是：“开源节流”。“开源”即：合理开发利用地下水、防治水污染提高水资源的可利用程度、扩大可利用水资源的范围?各种类型低质水和海水利用，以及水的再利用；跨流域或地区调水 、提高供水工程系统的供水能力；“节流”即：利用新技术、经济、行政、法制和宣传教育等多种手段，杜绝水的浪费，提高水的有效利用率，节省或减少用水，限制需水量增长甚至削减需水量，使有限的水资源得以合理分配和利用。

二、城市污水资源化的经济性和可靠性

　　城市污水资源化是将污水进行净化处理后，进行直接或间接的回用，使之成为城市水资源的一个重要的组成部分。据统计，在城市用水中只有三分之一的水用于直接或间接饮用，其它三分之二理论上都可以由再生水代替。因为城市污水水质相对稳定，它不受气候等自然条件的影响，又不需要长距离引水，只要处理得当，可作为城市可利用的第二水源。随着在污水厂建设的基础上污水回用设施的逐步完善，必将给社会带来更大的经济效益。

1．污水再生利用的经济性

　　城市污水资源化是解决城市缺水的可行办法，是节约用水的必然之路。同时，污水再生利用在经济方面也有其优势之处。

?　1 比远距离引水费用低。将城市污水处理到杂用水程度，其基建投资一般相当于从30km外引水，若处理到有较高要求的工艺用水，其投资一般相当于从40－60km外引水。

?　2 污水再生利用既节约了水资源也可以削减污染负荷对环境的污染，其经济效益是双重的。

2．污水再生利用的可靠性

?　1 水源稳定

　　城市污水二级处理出水基本不受洪枯水文年变化的影响，只要人们生活水平不发生急剧的变化，排放的污水量就相当稳定。

　?2 水质安全

　　首先，再生水要求水质清澈透明，色度不能超过25度，浊度应该小于5NTU，在感官性状指标上是能满足的；其次，再生水在矿化度、含盐量、氯化物含量等指标与自来水相仿；再者，再生水在卫生毒理学指标上是安全的。

　?3 供水系统可靠

　　再生水供水系统按最高日最高时设计，采用环状网和枝状网相结合的供水方式，既可以节省工程投资，又可以保证供水的安全可靠。

三、污水再生利用存在的问题及对策

1．缺乏对污水再生利用的系统规划

　　目前我国尚未建立城市污水再生利用规划指标体系，在太原市城市建设总体规划中，在水资源的综合利用方面缺乏统一的规划，尤其是缺乏城市污水再生利用规划，这势必会造成重复建设和决策失误。因此，太原市城市污水再生利用工程应纳入城市总体规划以及城市水资源合理分配与开发利用计划。

2．城市污水收集与处理回供设施不到位

　　城市污水的收集与处理是城市污水再生利用的重要前提条件，目前太原市的城市污水管网建设滞后于城市发展，二级生物处理率低。再生水设施的建设，特别是直接给用户输送再生水的支管建设不配套。因此，强化城市污水管网与污水处理工程、回供设施的建设是推动城市污水再生利用的关键。

3．对污水再生利用技术的认识存在误区

　　多年来，我国污水厂建设一般都是政府拨款。为了节省财政，不少城市出现了用外国贷款建设污水厂的浪潮，购买国外设备和仪表，请外国工程师作规划设计，代价昂贵，同时也影响了我国水工业产业的发展和技术的进步。

　　为此，太原市政府有关主管部门、专家、工程技术与管理人员应相互联合，不断推广自身的技术，走有中国特色、太原特色的水工业发展之路。

4．相关法规和政策不够完善

　　城市污水再生利用需要健全的法制保障和全面的统一管理，而太原市污水再生利用的法规和政策还需要完善。因此，应对再生水的利用出台强制性的政策，用具体的条例对再生水的使用做明确规定。对水资源排序，真正实现优质的水用在高要求的地方，低质的水用在低需求上，实现一个水资源总的合理分配。

　　此外，再生水与自来水的比价关系不合理，用户使用再生水就会缺乏足够的经济驱动力。为了推广再生水，必须合理确定再生水价格与自来水价格的比价关系，鼓励使用再生水。

四、城市污水资源化方向

1．工业用水

　　许多国家建有专门供给工业大户用水的工业水道系统，与用自来水相比，生产成本大为降低。再生水除作为冷却水外，还可以作为产品处理用水、原料用水及锅炉用水。

2．农业灌溉用水

　　与其他用水相比，农业用水对水质要求不高，用作农田灌溉有着广阔的前途。但是必须要注意，污水作为灌溉水，一定要经过严格处理，以达到其相应的水质指标要求，否则会导致二次污染。

3．市政用水

　　市政用水主要包括环卫用水、消防、建筑施工用水、洗车用水、绿化用水、水体补充用水及空调冷却设备补充用水。

五、城市污水资源化的技术路线

1．城市污水处理回用的基本方法及其功能分类如下：

　（1）物理方法，主要有：筛滤截留、重力分离、离心分离、高梯度磁分离等。

　（2）化学方法，主要有：化学沉淀、中和、氧化与还原、电解、离子交换、萃取、汽提与吹脱、吸附处理等。

　（3）物理化学方法，主要有：电渗析、扩散渗析、反渗透、超滤等。

　（4）生物法，主要有：活性污泥法?好氧处理 、生物膜法?好氧处理 、生物稳定塘?好氧、厌氧、兼性 、土地处理?好氧处理 等。

2．城市污水处理回用的工艺流程

　　目前采用较多的以回用为目的的城市污水处理工艺?包括二级处理和深度处理 主要由前处理技术、中心处理技术和后处理技术组成。中心技术以去除有机物为目的，有膜分离和生物处理两种。

　　优质杂排水或杂排水作为中水原水时，因水中有机物浓度较低，处理目的主要是去除原水中的悬浮物和少量有机物，可采用以物化处理为主的工艺流程，或采用生物处理和物化处理相结合的工艺流程。

　　当含有粪便污水时，因中水原水中有机物或悬浮物浓度高，处理目的是同时去除水中的有机物和悬浮物，宜采用二段生物处理与物化处理相结合的工艺。

　　当利用城市污水处理厂二级处理出水作为再生水水源时，宜选用物化处理或与生化处理结合的深度处理工艺流程。

　　再生水处理工艺流程的确定，通常要参考已应用成功的处理工艺流程。有关文献和手册上推荐了八种常见的城市污水回用目的的处理方案。

　　再生水处理基本工艺流程即：污水经过格栅，其中可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物被去除，并保证后续处理设施能正常运行；初沉池主要降低污水中的悬浮固体浓度；生物处理利用水中的微生物氧化降解水中溶解性及胶体有机物，可分为好氧、厌氧生物处理；滤池?过滤 利用石英砂的拦截作用、沉淀作用、惯性作用及吸附等作用，以降低水中悬浮物的含量，同时部分细菌、病毒也随着悬浮物一同得以去除；杀菌?消毒 是用物理的、化学的和生物的方法杀灭病原微生物，其目的是预防和控制传染病的发生、传播和蔓延；清水池起调节水量的作用，解决处理、回用水量不均衡的矛盾。如果水中的有机物含量不是很多，则可以省去生物法处理单元，采用膜分离?微滤、超滤、反渗透等膜 技术去除水中的污染物。对于膜处理后残留的少量溶解性有机物和其他污染物，利用活性炭吸附作用去除。

　　如果水中的有机物含量不是很多，且主要由胶体组成时。还可以利用混凝沉淀来去除这类有机物?初沉不投药，初步去除水中大的颗粒污染物 ，沉淀出水再经过膜进一步净化。

　　在经济条件许可的情况下，生物处理之后用膜分离技术替代沉淀、过滤?膜装置的投资、运行费用比沉淀、过滤都大 ，膜分离出水水质远好于沉淀、过滤之后的水质。

六、结语

　　城市污水资源化是解决城市缺水的可行办法，污水回用水源稳定，基本不受水文年变化的影响，再生水水质安全，是节约用水的必然之路。污水回用比城市远距离天然水源地引水费用低，在节约水资源的同时也减轻了对环境的污染，其效益是双重的，有关部分应加快此项工作的规划与实施。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　太原理工大学环境工程学院院长 王增长