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中國(guó)缺水城市污水回收與再用探討

論文類型 技術(shù)與工程 發(fā)表日期 2000-10-01
來(lái)源 21世紀(jì)中國(guó)城市水管理國(guó)際研討會(huì)
作者 王寶貞
摘要 王 寶 貞 哈爾濱建筑大學(xué)教授   一、引言   盡管中國(guó)淡水年均總貯量達(dá)28000億m3,居世界第6位,但12億余之眾的人口總數(shù)使其人均年貯水量?jī)H為2500m3,約為世界人均值的1/4,屬12個(gè)貧水國(guó)家之一。此外,中國(guó)有限的淡水資源的分布隨地域和季節(jié)有很大的差別;南方較豐水,而北方缺水;在北方 ...

標(biāo)題:

中國(guó)缺水城市污水回收與再用探討

可見全文

作者:

王寶貞;

發(fā)布時(shí)間:

2000-10-11

出自:

21世紀(jì)中國(guó)城市水管理國(guó)際研討會(huì)

關(guān)鍵字:

摘 要:

    

簡(jiǎn)介:

王 寶 貞
哈爾濱建筑大學(xué)教授

  一、引言

  盡管中國(guó)淡水年均總貯量達(dá)28000億m3,居世界第6位,但12億余之眾的人口總數(shù)使其人均年貯水量?jī)H為2500m3,約為世界人均值的1/4,屬12個(gè)貧水國(guó)家之一。此外,中國(guó)有限的淡水資源的分布隨地域和季節(jié)有很大的差別;南方較豐水,而北方缺水;在北方6-9月份降水量占年總降水量的70%-80%。
  在中國(guó)北部以及一些沿海城市,隨著城市建設(shè)的擴(kuò)大,人口的增多和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,缺水問(wèn)題愈益嚴(yán)峻,80年代中期有236座城市缺水,其日缺水總量達(dá)1200萬(wàn)m3,而預(yù)計(jì)到2000年,在中國(guó)的644座城市中將有450座城市面臨缺水問(wèn)題。
  近年來(lái)隨著全球性大氣污染引起的溫室效應(yīng),厄爾尼諾現(xiàn)象影響以及大面積植被的破壞,導(dǎo)致中國(guó)的母親河––––黃河中下游斷流日數(shù)逐年延長(zhǎng),最近兩年黃河下游東營(yíng)市城河段(包括河口)年斷流日數(shù)超過(guò)220天,其相應(yīng)的年徑流量也在逐年減少;如80年代年均徑流量為284億m3,而90年代前五年的年均徑流量為187億m3。如此嚴(yán)重的水荒,嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)氐墓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。
  一些城市為了解決水資源短缺問(wèn)題,千方百計(jì)尋找和開發(fā)新的水源。例如,天津的“引灤入津”工程,引水渠道全長(zhǎng)234公里,年流量1億m3,于1983年9月份建成通水,基本上解決了該市嚴(yán)重缺水問(wèn)題;青島的“引黃入青”工程,包括引水渠道297公里及庫(kù)容1.4億m3的棘洪灘水庫(kù),使該市增加了30萬(wàn)m3的日供水能力。大連的碧流河引水工程長(zhǎng)達(dá)68余公里,工程的投資為30億人民幣。上海市黃浦引水一期工程于1987年7月建成投產(chǎn)引水能力430萬(wàn)m3/d,全長(zhǎng)18km。西安的引黑工程、自貢的葫蘆口水庫(kù)引水工程,河北秦皇島市和邯鄲市引水工程等。太原城區(qū)120km2范圍內(nèi)60%地區(qū)因嚴(yán)重缺水不得不采取間斷供水和低壓供水,其中12.3%的地區(qū)白天基本無(wú)水,全市總?cè)彼渴?3.7萬(wàn)m3/d。到2000年,在計(jì)入引黃的前提下仍將缺水50.4萬(wàn)m3/d。許多城市即使遠(yuǎn)出數(shù)百公里之外,已找不到新的淡水資源,致使污水的回收與再用,使其作為一種再生的水資源,用于農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水、生活雜用水、市政用水等已勢(shì)在必行,而且在中國(guó)一些城市已有較多的實(shí)踐。

  二、城市污水回用的經(jīng)濟(jì)性

  城市污水采取分區(qū)集中回收再用,與開發(fā)其它水資源相比,在經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)是:
  1、比遠(yuǎn)距離引水便宜。將城市污水處理到回用作生活雜用水或工業(yè)冷卻用水的程度,其基建投資只相當(dāng)于從30 km外引水;若處理到可回用作較高要求的生產(chǎn)工藝用水,其投資相當(dāng)于從40-60km外引水。
  2、比海水淡化經(jīng)濟(jì)。城市污水中所含的雜質(zhì)小于0.1%,而且可用深度處理方法加以去除,而海水則含3.5%的溶解鹽和大量有機(jī)物,其雜質(zhì)含量為污水二級(jí)處理出水的35倍以上,需要采用復(fù)雜的預(yù)處理和反滲透或閃蒸等昂貴的處理技術(shù),因此無(wú)論基建費(fèi)或單位成本,海水淡化都高于污水回用。
  3、污水回用于中水工程,規(guī)模越大者,基建和運(yùn)行費(fèi)單價(jià)越便宜。如表1所示:

表1 小區(qū)和建筑中水投資及成本估算表
水量(m3/d)投資(元/m3d)年運(yùn)行費(fèi)(萬(wàn)元)回用水成本(元)
1009074.007.802.14
2007422.0011.681.60
3006598.6014.701.34
5005690.0022.421.23
10004654.0043.741.20
20003806.5067.520.93
30003384.5094.500.87
50002918.22134.200.74
100002386.82222.920.61
200001952.20388.930.533
500001496.64829.400.454

  三、中國(guó)城市污水回收與再用的現(xiàn)狀

  中國(guó)北方一些城市由于嚴(yán)重缺水,在無(wú)新水源可開發(fā)的情況下,只能將城市污水和工業(yè)廢水作為一種再生水資源進(jìn)行適當(dāng)處理后予以回收與再用。其主要用途有農(nóng)田灌溉,養(yǎng)魚或其它水產(chǎn)養(yǎng)殖,工業(yè)用水和市政用水等。
  3.1 農(nóng)田灌溉、土地處理與利用系統(tǒng)
  在中國(guó)北方城市,城市污水和工業(yè)廢水已成為其郊區(qū)農(nóng)田(包括菜田、稻田和麥田等)灌溉用水的主要水源之一。
  這些污水在進(jìn)入農(nóng)田灌溉之前,大都進(jìn)行預(yù)處理和一級(jí)處理,(大多數(shù)是簡(jiǎn)易的一級(jí)處理如土沉淀池或塘等);少數(shù)污水灌溉工程是用污水處理廠出水進(jìn)行灌溉的,其環(huán)境衛(wèi)生和農(nóng)產(chǎn)品的衛(wèi)生學(xué)狀況最好;直接用原生污水灌溉農(nóng)田,由于其中油類、懸浮物和有毒有害物質(zhì)含量較高,而導(dǎo)致農(nóng)田和作物污染,以及由于土壤孔隙被堵塞,引起根系的厭氧或缺氧,影響作物的正常生長(zhǎng)甚至死亡。中國(guó)一些失敗的農(nóng)田污水灌溉工程,主要是因使用未經(jīng)任何處理的原生污水,尤其是含有較高濃度的有毒有害污染物的工業(yè)廢水所致。因此在中國(guó)40余年農(nóng)田污水灌溉經(jīng)驗(yàn)證明,如污水回用于農(nóng)田灌溉,應(yīng)首先進(jìn)行一級(jí)處理或二級(jí)處理,這包括格柵、沉砂池、沉淀池、活性污泥曝氣池、生物濾池、穩(wěn)定塘等處理單元的不同組合。
  * 高的凈化效果
  污水用于灌溉農(nóng)田后,通過(guò)土壤過(guò)濾、吸附、離子交換、化學(xué)反應(yīng)、土壤微生物代謝和作物根系的吸收等機(jī)理,能有效地去除污水中多種多樣的污染物,其代表性的去除效率為:
  TSS、BOD5、TP和細(xì)菌 ≥95%;
  酚、氰、微量重金屬等 90%左右;
  COD、TN 80%左右
  北京、沈陽(yáng)、天津等三個(gè)城市污水灌溉農(nóng)田的凈化效果示于表2。
  * 經(jīng)濟(jì)效益
  由于改良了土壤結(jié)構(gòu),增加了水分和肥分,導(dǎo)致作物增產(chǎn),平均每1m3生活污水,可增產(chǎn)小麥或稻谷0.5公斤。
  * 缺點(diǎn)
  部分農(nóng)田(約占污水灌溉總面積的10%),由于用有毒有害的工業(yè)廢水灌溉而導(dǎo)致農(nóng)田惡化和農(nóng)業(yè)減產(chǎn);
  地下水、土壤和農(nóng)產(chǎn)品受污染。
  因此中國(guó)污水灌溉面積發(fā)展情況迅速,可見表3所示數(shù)據(jù)。

表2 中國(guó)污水灌溉系統(tǒng)凈化污水效果一覽表
參數(shù)

(mg/L)

沈陽(yáng)市天津市北京市
進(jìn)水出水去除%進(jìn)水出水去除%進(jìn)水出水去除%
SS---22.60.3998.3---
BOD585.081.99297.7190.351.30599.2174.0<1>99
COD168.4519.2188.6345.518.3594.7364.05485.2
TKN15.981.6090.034.10.7289.929.60.7897.3
NH3-N11.880.6794.421.80.1499.416.90.1599.1
NO2--N0.080.44-450---0.10.8-700
NO3--N0.703.0-328.60.161.39-768.81.63.8-700
TP1.550.0696.12.180.07496.52.330.1294.8
礦物油2.34ND100------
0.124ND100------
大腸菌MPN/100ml--  (2.4-9)×1092.3×103DF>106---

表3 中國(guó)污水灌溉農(nóng)田面積發(fā)展情況
年份196319721976198119831988
灌溉面積(公頃)120009300018000066700014000002800000

  3.2 污水養(yǎng)魚
  中國(guó)珠江三角洲和長(zhǎng)江三角洲以及長(zhǎng)江以南的多水地區(qū),將人畜糞便及其污水倒入魚塘,作為肥分促進(jìn)浮游植物和浮游植物的生長(zhǎng)和繁殖,后者作為魚餌料促進(jìn)魚的增長(zhǎng),這一實(shí)踐已有兩千多年的歷史。繼承這一傳統(tǒng)技術(shù),中國(guó)許多城市利用處理后的污水進(jìn)行養(yǎng)魚及其它水產(chǎn)養(yǎng)殖。據(jù)估計(jì),在農(nóng)村和村鎮(zhèn)約有數(shù)十萬(wàn)座污水養(yǎng)魚塘,它們往往起凈化污水與利用污水增加水產(chǎn)的雙重作用。為了更加有效地凈化污水和保障水產(chǎn)品的衛(wèi)生質(zhì)量,在養(yǎng)魚塘之前加設(shè)厭氧塘和水葫蘆、水浮蓮或水花生等水生植物塘,用以去除污水中的重金屬和有毒有害污染物,防止其進(jìn)入養(yǎng)魚塘,并通過(guò)塘中的食物鏈進(jìn)入魚體中。
  在中國(guó)有許多城市用處理后的污水養(yǎng)魚。例如,湖南省會(huì)長(zhǎng)沙,每日約有25萬(wàn)m3污水(占全市污水總量的75%)和5萬(wàn)m3工業(yè)廢水,如屠宰、食品加工、釀造等廢水用于養(yǎng)魚,養(yǎng)魚塘總面積達(dá)1430公頃。在污水水力負(fù)荷400-500m3/公頃/日,BOD5負(fù)荷20-30kg/ha/d和水溫15-25℃的條件下,養(yǎng)魚塘具有如下處理效率:TSS:74-83%,BOD5:75-91%和TN:70%;同時(shí)每年魚產(chǎn)量達(dá)4500-5000kg/ha,相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)收益約為9000-10000元/公頃。
  天津市兩座污水處理廠的出水以及其它污水,被農(nóng)民引入魚塘中進(jìn)行多天靜置沉淀和凈化后用于養(yǎng)魚,養(yǎng)魚水面達(dá)1000余公頃。
  長(zhǎng)沙市污水處理廠的一級(jí)出水和二級(jí)出水被用來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)規(guī)模的養(yǎng)魚試驗(yàn)并獲得成功,其中二級(jí)出水養(yǎng)魚,其產(chǎn)量較一級(jí)出水養(yǎng)魚較少;但衛(wèi)生質(zhì)量好,對(duì)魚體檢驗(yàn)的各項(xiàng)指標(biāo)均符合魚的食用標(biāo)準(zhǔn)。因此,建議用二級(jí)處理出水或相當(dāng)于二級(jí)處理的出水水質(zhì)養(yǎng)魚。英國(guó)泰晤士河水公司和德國(guó)魯爾河協(xié)會(huì)所屬的一些污水處理廠,其二沉池后設(shè)置熟化塘或最后凈化塘,在其中放養(yǎng)鯉科魚類,其產(chǎn)魚的質(zhì)量好,符合食用標(biāo)準(zhǔn),但其養(yǎng)魚如紅鯉,主要供觀賞和作指示生物用。
  3.3 處理后污水往地下回注
  污水經(jīng)二級(jí)處理后,通過(guò)土地快濾系統(tǒng)或慢濾系統(tǒng)(即農(nóng)田灌溉系統(tǒng))滲濾于地下補(bǔ)充地下水源。我國(guó)許多城市由于地下水過(guò)度開采而導(dǎo)致地下水位大幅度下降,形成大面積的漏斗區(qū),導(dǎo)致許多水井枯竭,草木枯萎,嚴(yán)重破壞了地面生態(tài)系統(tǒng)。而處理后污水的回注地下有助于緩解這一問(wèn)題。我們?yōu)樯綎|省膠州市設(shè)計(jì)和指導(dǎo)修建的污水處理與利用工程工程:格柵→沉砂池→初沉池→厭氧塘→兼性塘→好氧塘→農(nóng)田灌溉系統(tǒng),其塘系統(tǒng)出水相當(dāng)于二級(jí)處理出水,用于灌溉附近2000公頃農(nóng)田,其滲濾水質(zhì)很好,達(dá)到地表水質(zhì)Ⅱ-Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)(見表4)。附近井水水位比農(nóng)田灌溉前回升2-3m,有效地防止了10 km之外的海水入浸,保護(hù)了當(dāng)?shù)氐牡Y源,而膠東半島沿海的許多地方由于地下水過(guò)量開采和地下水位的大幅度下降,導(dǎo)致海水入侵,使本來(lái)就有限的淡水資源更加貧乏。

表4 山東膠州城市污水農(nóng)田灌溉滲濾凈化效果
農(nóng)田CODBOD5TSSTNTP
進(jìn)水出水進(jìn)水出水進(jìn)水出水進(jìn)水出水進(jìn)水出水
麥田180

250

10 1552

80

3 3150

108

5

5

9.15

17.1

0.72

0.98

3.75

2.75

0.135

0.208

玉米田148

160

10

10

45

56

3

3

87

98

8

8

15.8

10.6

0.83

0.81

2.22

2.21

0.345

0.13

平均值184.5 11.2558.25 3110.75 513.16 0.8352.750.20
去除%93.994.895.493.992.7

  3.4 處理后污水回用作工業(yè)用水
  污水處理廠的二級(jí)處理出水,根據(jù)用途的不同,可直接地或者再經(jīng)進(jìn)一步處理達(dá)到更高的水質(zhì)后應(yīng)用工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,如用作冷卻水,熄焦、熄爐渣用水,灰渣水力輸送用水,工廠綠地澆灑、地面、設(shè)備、車輛沖洗、消防等用水,其中最具普遍性和代表性的用途是工業(yè)冷卻用水,我國(guó)在污水廠二級(jí)出水或先進(jìn)二級(jí)處理出水用作工業(yè)冷卻水方面進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究,并有運(yùn)行成功的實(shí)例。大連春柳河污水處理廠的部分二級(jí)出水(1萬(wàn)m3/d)送到附近的紅星化工廠用作冷卻水,在通過(guò)冷卻塔的過(guò)程中通過(guò)鼓風(fēng)曝氣吹脫和填料上生物膜的生物氧化等機(jī)理,使二級(jí)出水得到進(jìn)一步的凈化。SS、BOD5、COD、總氫、氨氮都明顯減少,經(jīng)此處理后可滿足工業(yè)冷卻水的水質(zhì)要求。為了更加安全可靠起見,二沉池出水可經(jīng)雙層濾料濾池過(guò)濾,微絮凝接觸過(guò)濾,或者生物曝氣濾池,以進(jìn)一步去除水中的TSS、COD、BOD5、TN、NH+4-N、TP、細(xì)菌等以使其成為更加穩(wěn)定和可靠的冷卻用水,或其它工業(yè)用水,如油田注水。
  污水處理廠二級(jí)出水還可用作發(fā)電廠燃煤、燃油鍋爐廢氣、煉鋼、煉鐵、工業(yè)熔爐等廢氣、垃圾焚燒廠廢氣水力除塵設(shè)備(如水膜、噴淋式等除塵器)的工作用水,已可用作爐灰渣水力輸送用水。我們的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),生活污水或工業(yè)廢水(如紡織印染廢水)用于除塵或輸送灰渣后,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的接觸、吸附和化學(xué)反應(yīng),污水可得到高度凈化,灰渣場(chǎng)的濾出水的TSS和BOD5可降至≤5mg/L,COD≤20mg/L,色度≤10度,它可用作更高級(jí)的工業(yè)用水,如冷卻水,沖洗設(shè)備和洗車用水,澆灑街道路面和景觀(如人工湖、河、池塘)等用水。
  污水處理廠二級(jí)出水可對(duì)附近用水量大的工廠進(jìn)行較集中的供水,不宜對(duì)過(guò)多用戶的分散供水,這會(huì)導(dǎo)致供水管道系統(tǒng)太長(zhǎng)而投資太大。為了防止供水管道結(jié)垢堵塞、流動(dòng)不暢,宜于在二沉池之后增建雙層濾料濾池,或曝氣生物濾料,以供應(yīng)更加穩(wěn)定的和質(zhì)量更好的回用水。
  這種回用水可用作生活雜用水澆灑綠地,沖廁等,但是如果用于更高水質(zhì)的工業(yè)用水,如車間、地面、設(shè)備、車輛等的沖洗、生產(chǎn)工藝用水,需要根據(jù)具體水質(zhì)要求或標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相應(yīng)的深度處理,其單元工藝有:臭氧、H2O2和CLO2氧化或其與紫外線相結(jié)合的深度氧化技術(shù),活性炭過(guò)濾吸附和生物氧化降解,膜法分離,包括超濾、納濾和反滲透。上述幾種單元工藝的組合應(yīng)用,可獲得優(yōu)良水質(zhì)的出水,可滿足各種各樣的工業(yè)用水的需要。
  我們于1993年在大慶市設(shè)計(jì)和建成了日處理能力3萬(wàn)m3/d乘風(fēng)莊污水回收再用廠,在其中對(duì)污水進(jìn)行較深度的處理,即活性污泥法二級(jí)處理后加纖維過(guò)濾器過(guò)濾,最后出水TSS和BOD5≤5mg/L,COD≤30mg/L,已成功地用于油田回注,最近我們又開始另一座污水處理廠(800坰污水回收再用廠)的設(shè)計(jì),其處理能力為5萬(wàn)m3/d,其處理流程為格柵→旋流沉砂池→調(diào)節(jié)池→A/O淹沒(méi)式生物膜/活性污泥法復(fù)合生物曝氣池→新型穿孔管-溢流筒式輻流沉淀池→雙層濾料壓力濾罐→投氯消毒→清水池→油田回注,計(jì)劃明年建成投產(chǎn)。
  3.5 城市污水回用作市政用水
  市政用水包括城市綠化帶和公園等澆灑,人工湖、河、池塘注水和補(bǔ)充用水,街道噴灑,消防、沖廁和沖洗地面等用水,可見用途很多,用水量也大。
  具體可做如下幾方面的考慮:
  3.5.1 現(xiàn)有集中污水處理廠出水用作市政用水
  污水處理廠出水可作如下市政用水:
  ☆ 可敷設(shè)管道通至附近的建筑小區(qū)、建筑群或大型建筑物(建筑面積〉2萬(wàn)m2)建立中水道系統(tǒng),通至用戶作為生活雜用水,如沖廁,澆灑綠地、花園等。
  ☆ 可在低洼荒地上建造水上公園,可包括建造觀賞性魚類池塘、觀賞性水禽池塘、藕塘、蓮塘、葦塘以及人工湖等,充分發(fā)揮景觀用水的作用,建成引人入勝的水上景觀和旅游場(chǎng)所。
  ☆ 在污水廠附近建立市政綠化苗圍和花卉基地,就近利用該廠出水灌溉和污泥施肥。
  3.5.2 小區(qū)中水或建筑中水系統(tǒng)
  對(duì)小區(qū)的污水匯集起來(lái)進(jìn)行處理,達(dá)到生活雜用水標(biāo)準(zhǔn),然后輸入中水道系統(tǒng),通至用戶用來(lái)沖廁和澆灑綠地等,也可作小區(qū)公園、花園或綠化帶的池塘、人工湖等景觀用水。
  對(duì)于建筑群或大型建筑物,亦可就地建立較小規(guī)模的中水系統(tǒng),即其中的輕污染生活污水,如沐浴,盥洗、洗衣等廢水通過(guò)專用下水管道排出并匯集起來(lái)送至污水處理設(shè)備中進(jìn)行處理,使最后出水達(dá)到生活雜用水或中水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),再通過(guò)中水管道送至用戶做沖廁、澆灑綠地等用水。
  我們已在深圳、青島等缺水城市共建成了中水工程13處,其中小區(qū)規(guī)模的2處,服務(wù)于建筑群或大型建筑的11處,其處理流程為:
  輕污染生活污水→旋流沉砂及除毛發(fā)器→曝氣調(diào)節(jié)池→A/O淹沒(méi)式生物膜曝氣池/斜板沉淀池/曝氣生物濾池一元化設(shè)備→雙層濾料濾池→次氯酸鈉或ClO2消毒→中水道,其處理能力分別為5m3/h、10m3/h、20m3/h、40m3/h和50m3/h。
  建造建筑小區(qū),建筑群或大型建筑中水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)有:
  其出水水質(zhì)達(dá)到:TSS 5mg/L, BOD5£5mg/L,COD£30mg/L,NH3-N£5mg/L,細(xì)菌總數(shù)〈1000MPN/ml。
  ☆ 就地匯集和處理污水并且生產(chǎn)中水就地回用,比從集中污水處理廠遠(yuǎn)距離調(diào)運(yùn)出水,其管道基建費(fèi)和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)大為節(jié)省。
  ☆ 減少了集中污水處理廠的污水處理總量,因?yàn)檩p污染污水被就地收集、處理和回收再用。而洗浴、盥洗、洗衣、沖洗地面等輕污染污水約占生活污水總量的30-40%,在南方城市夏季可達(dá)50%以上,如果在缺水城市普及中水系統(tǒng),可使集中污水處理廠的處理規(guī)模減少20%-30%。
  ☆ 城市集中污水處理廠的進(jìn)水有機(jī)物和氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物濃度也有所增加,這可改善我國(guó)許多城市污水處理廠進(jìn)水BOD5濃度過(guò)低(≤100mg/L),不宜維持正常和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的狀況。
  根據(jù)我們多年從事中水工程的經(jīng)驗(yàn),建造居住小區(qū)的污水處理與回收再用工程或稱小區(qū)中水道系統(tǒng)最為適宜,它可以就近收集和處理小區(qū)的全部污水或輕污染污水,然后進(jìn)行綜合利用,且其基建和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)單價(jià)比建筑物中水便宜。
  

  四、石家莊市城市污水回收與再用設(shè)想

  為了有效地控制石家莊市的水污染,計(jì)劃到2000年共建成3座城市污水處理廠并投產(chǎn)運(yùn)行,其總處理能力為80萬(wàn)m3/d,其中第一座污水處理廠-橋西污水處理廠已于1993年8月分投產(chǎn)運(yùn)行,其處理能力為20萬(wàn)m3/d,運(yùn)行狀況良好,其最后出水的TSS和BOD5通常分別小于20和15mg/L,其外觀清徹透明。遺憾的是,質(zhì)量如此好的水竟白白排放掉而未曾予以回收再用,這對(duì)一個(gè)嚴(yán)重缺水的城市來(lái)說(shuō)是很不合理的。
  到本世紀(jì)來(lái),另兩座污水處理廠,即橋東污水處理廠(其處理能力為50萬(wàn)m3/d)和技術(shù)開發(fā)區(qū)污水處理廠(10萬(wàn)m3/d)將建成并投入運(yùn)行。到時(shí)將從這三座污水處理廠生產(chǎn)80萬(wàn)m3/d(或每年2.55億m3)二級(jí)出水,它可作為一種重要的水資源予以多種應(yīng)用,諸如,農(nóng)田灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖、人工湖、河、池塘等的景觀用水,工業(yè)用水和在居住小區(qū)建筑群和建筑物中。用作生活雜用水的中水道系統(tǒng)。其中在農(nóng)業(yè)回用上作為重點(diǎn)考慮,因?yàn)檗r(nóng)田灌溉用水量因缺水而急劇下降。例如石家莊市所在的河北省農(nóng)業(yè)用水70年代減少1.5億m3,現(xiàn)在減少3億m3。因此必須尋找能取代地表水源和地下水源的其它水源來(lái)解決農(nóng)業(yè)用水的短缺,而污水處理廠的出水就是農(nóng)業(yè)用水最可取的水源。按中國(guó)傳統(tǒng)的灌溉技術(shù),該市污水處理廠的出水可用于灌溉5.1萬(wàn)公頃種植小麥和其它谷物的農(nóng)田,其水力負(fù)荷為5000m3/公頃/年。如果采用先進(jìn)的灌溉技術(shù),如滴灌,可用于灌溉10萬(wàn)公頃農(nóng)田。
  該市用污水灌溉農(nóng)田已有多年的歷史,并通過(guò)污水灌溉的試驗(yàn)研究獲得了成功的經(jīng)驗(yàn)。該市在70年代就在其郊區(qū)西三教村建成了多級(jí)氧化塘→農(nóng)田污水灌溉系統(tǒng)的示范試驗(yàn)工程,其數(shù)年的試驗(yàn)研究結(jié)果證明,城市污水首先經(jīng)預(yù)處理和多級(jí)氧化塘(包括跌水曝氣塘和水葫蘆塘),能有效地去除水中的多種污染物,如酚、氰、焦油、重金屬等,其出水進(jìn)入農(nóng)田灌溉,能達(dá)到進(jìn)一步凈化污水,改良農(nóng)田土壤和使農(nóng)作物增產(chǎn)的多種效益。
  橋西污水處理廠建成運(yùn)行后,其出水水質(zhì)良好,排于附近水體后,被引出灌溉下游一些農(nóng)田,獲得明顯的增產(chǎn)效益。
  根據(jù)一些城市多年利用城市處理污水灌溉農(nóng)田的經(jīng)驗(yàn),在正常運(yùn)行條件下,由污水灌溉提供的水分和肥分促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的增產(chǎn),小麥和谷類每公頃增產(chǎn)1500公斤,約增產(chǎn)20%,按灌溉10萬(wàn)公頃農(nóng)田,可增產(chǎn)1.5億公斤或15萬(wàn)噸小麥,可解決30萬(wàn)人的用糧。
  用城市污水處理廠出水灌溉農(nóng)田的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省大量化肥,因?yàn)槌鏊腥院锌偟?0-40mg/L,總磷5-7mg/L,這相當(dāng)于每公頃污水灌溉農(nóng)田上施加150-200kgTN和25-35kgTP,或約1噸硫銨1噸和100公斤磷肥,這將節(jié)約化肥購(gòu)置費(fèi)1500元,這會(huì)使農(nóng)民比使用化肥和清水灌溉獲得更大的經(jīng)濟(jì)收益。
  用污水處理廠出水種植水田如稻田和藕田等,比灌溉旱田會(huì)獲得更大的收益,以種植藕田為例,每公頃藕塘的藕產(chǎn)量約為3萬(wàn)公斤,按每公斤藕售價(jià)1元,每公頃藕田經(jīng)濟(jì)收益3萬(wàn)元。此外,藕塘在夏季盛開荷花,極為美觀,可以成為引人入勝的景觀點(diǎn),其環(huán)境和社會(huì)效益均好。
  用污水處理廠出水養(yǎng)魚也會(huì)獲得很大的經(jīng)濟(jì)效益,根據(jù)北方一些城市凈化污水養(yǎng)魚的經(jīng)驗(yàn),每公頃水面年魚產(chǎn)量為5000-6000公斤,按每公斤魚售價(jià)4元計(jì),每公頃收益2.5-3萬(wàn)元。
  污水處理廠出水進(jìn)入魚塘、藕塘、稻田旱田等,通過(guò)滲濾最后進(jìn)入地下,補(bǔ)充地下水,提高地下水位,可控制地下水位的急劇下降,甚至可恢復(fù)到原有的地下水位,可有效地補(bǔ)充地下水資源。
  在石家莊市由于地下水的過(guò)度開采,使地下水位下降最大達(dá)44m,因此用處理后污水進(jìn)行地下回注是很必要的,這可使地下水位逐漸回升。而開辟和建立較大面積的污水灌溉區(qū)進(jìn)行土地慢濾滲入地下是最為可取,這主要是其凈化污水的效率高,可保證滲入地下的凈化污水達(dá)到最好的凈化水質(zhì),能保障地下水的質(zhì)量,符合衛(wèi)生學(xué)標(biāo)準(zhǔn),不致發(fā)生水傳染疾病,而快速滲濾系統(tǒng)在這方面的危險(xiǎn)性較大,故不宜采用。
  綜上所述,建議在該市建立一座示范性污水處理廠出水農(nóng)業(yè)綜合利用示范工程,其中建有養(yǎng)魚塘、藕塘、稻田、麥田、苗圃等,其流程如下:

  石家莊市三個(gè)污水處理廠建成后可用其出水建立2000公頃的養(yǎng)魚塘,2000公頃藕田,20000公頃稻田和10萬(wàn)公頃旱田和2000公頃苗圃。其滲出水可建成上千公頃的水工湖供游覽娛樂(lè)用,其滲濾水回注地下,每年可補(bǔ)充地下水約1.3億m3(按蒸發(fā)、蒸騰及其它損失50%計(jì))。其經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益都是巨大的。
  其次,在該市應(yīng)建立居住小區(qū)和建筑中水示范工程,將小區(qū)或建筑群,建筑物的生活污水收集起來(lái)進(jìn)行處理,達(dá)到生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后,通過(guò)中水道送至用戶供作沖廁,洗灑綠地等用。
  第三,對(duì)該市工廠用水進(jìn)行調(diào)查,選擇一些急需較大量用水的工廠,為了經(jīng)濟(jì)起見,最好選擇處理廠附近的工廠作為供水對(duì)象,首先集中解決一兩家用水量大的工廠進(jìn)行試點(diǎn),取得成功經(jīng)驗(yàn)后逐步擴(kuò)廣。

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