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實(shí)施新規(guī)范,建好回用工程

論文類型 基礎(chǔ)研究 發(fā)表日期 2003-10-01
來源 全國(guó)城市污水再生利用經(jīng)驗(yàn)交流和技術(shù)研討會(huì)——國(guó)家城市給水排水工程技術(shù)研究中心
作者 周彤
摘要 周 彤 (中國(guó)市政工程?hào)|北設(shè)計(jì)研究院,吉林 長(zhǎng)春 130021)   國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50335-2002)2003年1月10日由建設(shè)部公告,自2003年3月1日起實(shí)施。該設(shè)計(jì)規(guī)范的編制,貫徹了國(guó)務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)同志關(guān)于污水處理與回用的指示精神,在各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)特別是建設(shè)部幾位領(lǐng)導(dǎo)和標(biāo)定司直接領(lǐng)導(dǎo)下,各參編 ...

周 彤
(中國(guó)市政工程?hào)|北設(shè)計(jì)研究院,吉林 長(zhǎng)春 130021)

  國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50335-2002)2003年1月10日由建設(shè)部公告,自2003年3月1日起實(shí)施。該設(shè)計(jì)規(guī)范的編制,貫徹了國(guó)務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)同志關(guān)于污水處理與回用的指示精神,在各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)特別是建設(shè)部幾位領(lǐng)導(dǎo)和標(biāo)定司直接領(lǐng)導(dǎo)下,各參編單位人員辛勤工作,匯聚十多年回用工作者的科研成果和寶貴經(jīng)驗(yàn),從具體國(guó)情出發(fā),借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn),多次反復(fù)修改,在廣泛征求意見的基礎(chǔ)上,編制組按期高質(zhì)量地完成了編制任務(wù)。
  規(guī)范審查會(huì)專家組認(rèn)為:該設(shè)計(jì)規(guī)范,內(nèi)容詳盡,敘理周到,可操作性好,符合既定目標(biāo),《污水回用設(shè)計(jì)規(guī)范》的制定發(fā)布與實(shí)施,對(duì)于緩解我國(guó)眾多城市嚴(yán)重缺水的矛盾,促進(jìn)全國(guó)污水資源化的進(jìn)程有重要意義,對(duì)于污水回用工程的設(shè)計(jì)與建設(shè)起著指導(dǎo)的作用,并將會(huì)生產(chǎn)重大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益?!段鬯赜迷O(shè)計(jì)規(guī)范》反映了當(dāng)前國(guó)內(nèi)的新工藝與新技術(shù),具有先進(jìn)性和科學(xué)性,并在系統(tǒng)完整性方面達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

一、總則與國(guó)內(nèi)外污水再生利用工程概況

  總則闡述了編制本規(guī)范的宗旨。中國(guó)水資源總量為28000億m3,按1997年人口統(tǒng)計(jì),人均水資源量為2220m3,預(yù)測(cè)2030年人口增至16億時(shí),人均水資源量將降到1760m3。按國(guó)際一般標(biāo)準(zhǔn),人均水資源少于1700m3為用水緊張的國(guó)家。因此,我國(guó)未來水資源形勢(shì)是非常嚴(yán)峻的。水已經(jīng)成為制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高的重要因素。
  一方面城市缺水十分嚴(yán)重,一方面大量的城市污水白白流失,既浪費(fèi)了資源,又污染了環(huán)境。和城市供水量幾乎相等的城市污水中,只有0.1%的污染物質(zhì),比海水3.5%少得多。其余絕大部分是可再利用的清水。水在自然界中是唯一不可替代、也是唯一可以重復(fù)利用的資源。城市污水就近可得,易于收集。再生處理比海水淡化成本低廉,處理技術(shù)也比較成熟。基建投資比遠(yuǎn)距離引水經(jīng)濟(jì)得多。當(dāng)今世界各國(guó)解決缺水問題時(shí),城市污水被選為可靠的第二水源,在未被充分利用之前,禁止隨意排到自然水體中去。
  污水再生利用工程在國(guó)外規(guī)模很大,歷史很長(zhǎng)。我國(guó)近些年來,隨著對(duì)水危機(jī)認(rèn)識(shí)的提高,城市污水再生利用工程已被各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)高度重視。今后污水再生利用工程會(huì)日漸增多,再生利用工程規(guī)模會(huì)越來越大,對(duì)再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范的要求也日漸迫切。本規(guī)范的修訂,是十分及時(shí)和必要的。
  本規(guī)范的適用范圍:污水再生利用工程的最大用戶是農(nóng)業(yè)用水。污水農(nóng)業(yè)灌溉是污水再生利用工程的重要方面,在我國(guó)有悠久歷史,有成功經(jīng)驗(yàn)也有失敗教訓(xùn),尚需進(jìn)行科學(xué)總結(jié)。污水再生利用工程在城市的最大用戶是工業(yè),城市用水中80%是工業(yè)用水,工業(yè)用水中80%又是水質(zhì)要求不高的冷卻水。以再生水替代自來水用于工業(yè)冷卻,在技術(shù)上和工程上都易于實(shí)現(xiàn),在規(guī)模上又足以緩解城市供水緊張狀況。其次是城市雜用水、景觀環(huán)境用水等,隨著城市建設(shè)的發(fā)展,這方面用水也會(huì)越來越多。污水再生利用工程的其他用途,如用再生水補(bǔ)充飲用水水源,作為生活飲用水直接或間接使用,考慮處理成本和人們心理障礙,在一定時(shí)間內(nèi)難以推廣,故本規(guī)范對(duì)此暫不做規(guī)定。
  應(yīng)將處理后的城市污水,應(yīng)作為城市的一種合法水源予以積極開發(fā)利用,將再生水與天然水統(tǒng)一進(jìn)行管理和調(diào)配。在解決城市缺水問題時(shí),應(yīng)優(yōu)先考慮污水再生利用工程。污水再生利用工程方案未得到充分論證之前,不能舍近求遠(yuǎn)興建遠(yuǎn)距離調(diào)水工程。水資源優(yōu)化配置的順序應(yīng)是:本地天然水、再生水、雨水、境外引水、淡化海水。
  為給一些城市和再生水用戶增強(qiáng)回用信心,這里簡(jiǎn)單介紹國(guó)外和國(guó)內(nèi)污水再生利用工程概況。
1、美國(guó)
  
美國(guó)1980年已有回用工程536項(xiàng),年回用水量為9.37億立方米,其中62%農(nóng)灌,31.5%用于工業(yè),5%用于地下回注,1.5%用于娛樂、漁業(yè)等。水的回用在美國(guó)經(jīng)久不衰,值得我們借鑒。下面舉幾個(gè)實(shí)例。
 ?。?)城市綠地澆灌
  美國(guó)加州的農(nóng)灌使用再生水水量很大,占回用水量的60%,以此解除該地區(qū)干旱威脅。此外,城市綠地澆灌水量也很大,這部分水占16%。在城鎮(zhèn),大片綠地、樹木、高爾夫球場(chǎng)、公園,也是靠再生水澆灌。到美國(guó)考察,在污水廠內(nèi),在市區(qū)街道旁,在居民庭院里,隨處可見一些管道上標(biāo)有Reclaimed Water(回收水、再生水、中水)字樣,居民每天都要使用再生水澆灌住宅前后草地,污水廠經(jīng)常進(jìn)出標(biāo)有再生水字樣的拉水車。污水的再生回用已被居民接受。
 ?。?)回用于電廠冷卻系統(tǒng)
  美國(guó)電廠冷卻水是僅次于農(nóng)業(yè)的主要用水者,生化后的城市污水是可靠的冷卻水水源,在西南地區(qū)的幾個(gè)主要發(fā)電廠,包括核發(fā)電廠,普遍使用處理后的城市污水作為冷卻水。
  在沙漠中興建的賭城拉斯維加斯,有充足的電力供應(yīng),該市二個(gè)電廠科拉拉電廠和森路士電廠的冷卻水使用拉斯維加斯市污水廠出水。污水廠1981年投產(chǎn),規(guī)模24萬m3/d,二級(jí)處理出水BOD<30mg/L,SS<30mg/L。深度處理BOD<7mg/L,SS<7mg/L,濁度<1°,P<0.5mg/L,該水質(zhì)滿足電廠冷卻水質(zhì)要求。污水回用解決了沙漠城市的供水問題。
  (3)鋼廠回用
  位于馬里蘭州巴爾的摩??诘牟怃搹S使用背河污水廠40萬m3/d再生水已有40年歷史。背河污水廠規(guī)模68萬m3/d,曝氣池停留時(shí)間6小時(shí),濾池為移動(dòng)罩濾池,濾后水濁度5°以下。
 ?。?)美國(guó)21世紀(jì)水廠回灌地下
  位于加州橘縣水管理區(qū),命名為21世紀(jì)水廠,其意為處理技術(shù)具有21世紀(jì)水平。1965年開始研究將深度處理出水回灌地下,以阻止海水入侵,1972年興建有關(guān)工程,1976年投入運(yùn)行,再生工藝為:化學(xué)澄清、再碳酸化、活性炭吸附、反滲透、加氯。21世紀(jì)水廠再生水通過23座多套管井回注地下含水層。出水TOC<2mg/L,TN<10mg/L,電導(dǎo)率100微姆/em,濁度0.1NTU。出水中不得檢出大腸桿菌?;刈⑺偭繖z制在9.5萬m3/d。
 ?。?)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)
  美國(guó)環(huán)保局會(huì)同有關(guān)部門于1992年提出水回用建議書,包括了水回用的各個(gè)方面:處理工藝、水質(zhì)要求、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與頻率、安全距離和條文說明。它對(duì)那些尚無法規(guī)可循的地方提供了重要的指導(dǎo)信息。
  美國(guó)地區(qū)已有18個(gè)州視回用情況訂立了一些法規(guī),有完整指導(dǎo)方針或設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),有14個(gè)州無任何規(guī)定。法規(guī)(Regulation)是政府機(jī)構(gòu)強(qiáng)制執(zhí)行的實(shí)施準(zhǔn)則,而指導(dǎo)方針(Guidelines)不是強(qiáng)制性法律,但可作為制定回用計(jì)劃時(shí)遵照的原則。
2、日本
  
日本是個(gè)面積窄小的島國(guó),河流急湍入海,沒有大江大湖可作跨流域調(diào)水之用,那末日本靠什么支撐了六十年代的經(jīng)濟(jì)復(fù)興呢,靠的就是污水回用,他們叫下水處理水的再利用,在各大城市創(chuàng)建并保留使用至今的“工業(yè)用水道”,縱穿全市,形成和自來水管道并存的又一條城市動(dòng)脈。再生水中41%被用于工業(yè)用水,32%被用于環(huán)境用水,8%用于農(nóng)業(yè)灌溉。日本是工業(yè)國(guó),主要用于工業(yè),近幾年增加了環(huán)境用水,它用于農(nóng)灌的比例遠(yuǎn)小于美國(guó)。
  東京江東區(qū)回用量13萬m3/d,城北區(qū)24萬m3/d,在用途上工業(yè)用水占80%,雜用水(中水)占20%,位于東京新宿區(qū)的落合處理場(chǎng)1984年開始向新宿區(qū)高層建筑群供水沖廁所用水(雜用水、中水),日供水量8 000 m3。水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)有5項(xiàng),pH中性,外觀和臭氣沒有不快感,大腸菌群數(shù)10個(gè)/mL以下,在水中有余氯。
3、以色列
  
由于長(zhǎng)期缺水,以色列在污水凈化和回收利用方面,始終處于世界領(lǐng)先地位。他們的法律規(guī)定:廢水若未用盡,不可采用海水淡化。規(guī)定城市的每一滴水至少應(yīng)回收利用一次。污水回用于灌溉、工業(yè)企業(yè)、市民沖廁、河流復(fù)蘇。污水再生成本大約是海水淡化的1/3~1/5,這種經(jīng)濟(jì)性使人們認(rèn)識(shí)到必須優(yōu)先利用污水。再生水42%用于灌溉,30%回灌地下,回灌地下的再抽出至管網(wǎng)系統(tǒng),輸送到南部地區(qū),最南部地區(qū)甚至將它作為飲用水源。
4、中國(guó)
  
我國(guó)的污水回用事業(yè)大致可以分為三個(gè)階段:1985前的“六五”期間是起步階段,1986~2000年的“七五”、“八五”、“九五”這十五年時(shí)間是技術(shù)儲(chǔ)備、示范工程引導(dǎo)階段,2001年以“十五”綱要明確提出污水回用為標(biāo)志,國(guó)家進(jìn)入到由全面啟動(dòng)的階段。
 ?。?)起步階段
  打倒“四人邦”后,我國(guó)進(jìn)入以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心的新時(shí)期,水資源緊缺,已經(jīng)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了影響,因此,引起了領(lǐng)導(dǎo)和專家的關(guān)注。建設(shè)部在六五專項(xiàng)科技計(jì)劃中,最先列入了城市污水回用課題,分別在青島、大連開點(diǎn)作試驗(yàn)探索。大連的小試于1983年10月27日通過了建設(shè)部鑒定,認(rèn)為是國(guó)內(nèi)首次提出有關(guān)城市污水回用的有用成果,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。青島于1984年也順利完成了中試研究。這二個(gè)成果表明,污水可以通過簡(jiǎn)易處理再次回用,是很有前途的水源,我國(guó)污水回用完成了起步階段工作。
 ?。?)技術(shù)儲(chǔ)備,示范引導(dǎo)階段
  從1986年開始,污水資源化相繼列入了國(guó)家“七五”、“八五”、“九五”重點(diǎn)科技(攻關(guān))計(jì)劃。有40余個(gè)單位,幾千人的攻關(guān)大軍投入攻關(guān)研究中,他們辛勤工作,刻苦鉆研,團(tuán)結(jié)協(xié)作,完成了大量試驗(yàn)室小試、中試、生產(chǎn)性試驗(yàn),取得成千上萬個(gè)數(shù)據(jù),經(jīng)國(guó)家鑒定驗(yàn)收,許多成果被評(píng)為國(guó)際先進(jìn)或國(guó)際領(lǐng)先水平。
  “七五”(1985年~1990年)攻關(guān)項(xiàng)目名稱是“水污染防治及城市污水資源化技術(shù)”。下設(shè)七個(gè)專題,就污水再生工藝,不同回用對(duì)象的回用技術(shù),回用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策等進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
  “八五”(1990年~1995年)攻關(guān)項(xiàng)目名稱為“污水凈化與資源化技術(shù)”,課題名稱為“城市污水回用技術(shù)”,下設(shè)5個(gè)專題,分別以大連、太原、天津、泰安、燕山石化為依托工程,開展工程性試驗(yàn)。“八五”提供的成果較“七五”提高到實(shí)用水平,研究?jī)?nèi)容經(jīng)過了生產(chǎn)性檢驗(yàn),涵蓋了污水回用的大部分領(lǐng)域。
  “九五”(1995年~2000年)攻關(guān),所屬項(xiàng)目為“污水處理與水工業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究”,專題名稱為“城市污水處理技術(shù)集成化與決策支持系統(tǒng)建設(shè)”。
  從“七五”到“九五”這15年期間,以科技為先行,以示范工程為樣板,把我國(guó)的污水回用技術(shù)推到了國(guó)際水平上。這是由幾千人,包括有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)人員的艱辛勞動(dòng)取得的,而且已形成技術(shù)政策。但由于管理體制限制,一些城市水資源規(guī)劃中遺忘回用,回用工程資金缺口,以及一些地方一些行業(yè)部門沒有從傳統(tǒng)觀念上解脫出來,動(dòng)則長(zhǎng)距離跨流域調(diào)水,還沒把污水看作資源,因此可以說這期間全國(guó)沒有形成回用大氣候,回用工程較少,沒見到多大實(shí)效。
 ?。?)全面啟動(dòng)污水回用階段
  2000年的大旱,給人們敲響了警鐘,中國(guó)的水資源問題非常嚴(yán)重,尋找替代水源被提到日程。以全國(guó)城市供水節(jié)水會(huì)議為契機(jī),以“十五”綱要為標(biāo)志,污水回用被正式寫入文件,表明全國(guó)開始全面啟動(dòng)污水回用,要大張旗鼓把污水變成城市第二水源。
  從有關(guān)部門了解到,目前申請(qǐng)立項(xiàng)的污水處理廠大都包括了回用部分,作到了處理與回用同時(shí)立項(xiàng),同時(shí)投產(chǎn)。說明污水回用已正式進(jìn)入全面啟動(dòng)階段。
  目前我國(guó)已經(jīng)和即將實(shí)施的回用工程有:
  以城市污水處理廠二級(jí)出水為水源回用于工業(yè)的有:大連污水回用示范工程,用于化工廠、煤氣廠、電廠等,已運(yùn)行至今十余年;太原化工廠;太原鋼鐵廠;北京華能熱電廠;邯鄲熱電廠;北京第一熱電廠;北京東郊化工工業(yè)區(qū);大慶油田采油廠;克拉瑪依采油廠等,這些工廠企業(yè)以城市污水處理廠二級(jí)出水為水源,經(jīng)過經(jīng)濟(jì)實(shí)用的再生處理,使再生水滿足使用要求,主要用于循環(huán)冷卻補(bǔ)充水,收到了顯著的節(jié)水效益和經(jīng)濟(jì)效益。
  工廠以自身廢水為水源,再利用作工業(yè)用水的有:貴州氧化鋁廠(零排放)、湛江煉油廠、大慶石化、天津石化、燕山石化、哈爾濱煉油廠、長(zhǎng)春客車廠、長(zhǎng)春汽車廠等。
  以城市污水廠出水為水源,將改造城市河道的有太原市、鄭州市、沈陽(yáng)市等。
  以城市污水廠出水為水源,進(jìn)行長(zhǎng)距離大面積綠地澆灌的有大連市、青島市等。
  以再生水為水源,補(bǔ)充景觀湖泊的有濟(jì)南市、天津市、北京市等。
  北京、天津等城市的高層建筑、城市小區(qū)使用再生水作綠化用水、沖廁、街道清掃、車輛沖洗、建筑施工等城市雜用水。
  還有許多回用工程正在建設(shè)過程中,不久就可見到實(shí)效。
  這幾年我國(guó)加大了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度,各大中城市的污水處理廠相繼開工??上驳氖?,大多數(shù)污水廠從設(shè)計(jì)開始,就將污水處理與回用結(jié)合起來考慮,國(guó)家在資金投入上對(duì)回用也給予支持,對(duì)應(yīng)回用而不回用的項(xiàng)目,有關(guān)部門不予審批

二、方案設(shè)計(jì)的基本規(guī)定

  實(shí)指污水再生利用規(guī)劃。目前深圳、青島、合肥等城市都完成了“中水規(guī)劃”,其他城市今后還要陸續(xù)進(jìn)行,規(guī)劃內(nèi)容包括確定再生水水源,廠址、用戶、進(jìn)行工程估算和風(fēng)險(xiǎn)分析,本章中精辟論述了規(guī)劃中調(diào)查階段要回答以下問題:
  1) 再生水在當(dāng)?shù)赜心男撛谟脩簦?br>   2) 與污水再生利用相關(guān)的公眾健康問題,如何解決?
  3) 污水再生利用有哪些潛在的環(huán)境影響?
  4) 哪些法律、法規(guī)會(huì)影響污水再生利用?
  5) 哪些機(jī)構(gòu)將審查批準(zhǔn)污水再生利用計(jì)劃的實(shí)施?
  6) 再生水供應(yīng)商和用戶有哪些法律責(zé)任?
  7) 現(xiàn)在新鮮水的成本是多少?將來可能是多少?
  8) 有哪些資金可支持污水再生利用計(jì)劃?
  9) 污水再生利用系統(tǒng)哪些部分會(huì)引起用戶興趣與支持?
  篩選階段要回答以下問題:
  1) 用水量大小,這是因?yàn)榇笥盟畱舻奈恢贸3Q定再生水管線的走向和布置,甚至規(guī)模也可大致確定;
  2) 用戶分布情況,用戶集中在一個(gè)區(qū)域內(nèi)或一條輸水管沿線會(huì)影響再生水廠選址和輸水管布置;
  3) 用戶水質(zhì)要求。通過分類排隊(duì)可以發(fā)現(xiàn)一些明顯有可能的用戶。篩選時(shí),除了比較各用戶的總費(fèi)用外,還應(yīng)在技術(shù)可行性、再生水與新鮮水成本、能節(jié)約多少新鮮水水量、改擴(kuò)建的靈活性、投加藥劑和消耗能源水平等方面進(jìn)行比較。經(jīng)過上述比較,可從中挑選出若干個(gè)最有價(jià)值的候選用戶。
  確定用戶階段要回答以下問題:
  1) 每個(gè)用戶對(duì)再生水水質(zhì)有何特殊要求?他們能容忍的水質(zhì)變化幅度有多大?
  2) 每個(gè)用戶需水量的日、季變化情況;
  3) 需水量的變化是用增大水泵能力,還是通過蓄水來解決?確定蓄水池大小及設(shè)置地點(diǎn);
  4) 如果需對(duì)再生水作進(jìn)一步處理,誰擁有和管理這些增加的處理設(shè)施?
  5) 區(qū)域內(nèi)工業(yè)污染源控制措施如何?貫徹這些控制措施,能否簡(jiǎn)化再生水處理工藝?
  6) 每個(gè)系統(tǒng)中潛在用戶需水的 “穩(wěn)定性” 如何?它們是否會(huì)搬遷?生產(chǎn)工藝會(huì)不會(huì)有變化,以致影響再生利用工程?
  7) 農(nóng)業(yè)用戶使用再生水是否需改變灌溉方法?
  8) 潛在資助機(jī)構(gòu)進(jìn)行資助的條件和要求是什么?
  9) 在服務(wù)范圍內(nèi)的用戶如何分?jǐn)側(cè)抠M(fèi)用?
  10) 如用戶必須投資建造處理構(gòu)筑物等設(shè)施,他們可接受的投資回收期是多少年?每個(gè)系統(tǒng)中的用戶須付多少連接再生水管的費(fèi)用?
  在進(jìn)行上述技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后,可確定用戶。

三、再生水回用于工業(yè)與水質(zhì)控制指標(biāo)

  污水回用已經(jīng)成為工業(yè)節(jié)水的發(fā)展趨勢(shì)。
  工業(yè)部門是污水回用的主要用戶之一,要緩解城市水荒,保持工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,就要開展污水回用,這一點(diǎn)已經(jīng)引起工業(yè)界重視。對(duì)于工廠企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)來說,也意識(shí)到了水的危機(jī)。一是水量上由于城市缺水要被限量用水或被停水,二是工業(yè)用水水價(jià)不斷上提,有的工業(yè)水價(jià)已漲到每噸4~5元,并且還要上調(diào),已影響到產(chǎn)品成本費(fèi)用。所以有一些工廠已主動(dòng)將廠內(nèi)達(dá)標(biāo)排放的廢水回收再用,或洽談申請(qǐng)使用城市再生水。再生水不但有水量保證,并且水價(jià)低,費(fèi)用一般每噸1元左右,經(jīng)濟(jì)上有帳可算。
  對(duì)接引城市再生水作工業(yè)水源,過去有一些不同看法,現(xiàn)在認(rèn)識(shí)已經(jīng)統(tǒng)一。如城市污水回用與提高工廠內(nèi)部水的重復(fù)利用率的關(guān)系問題,污水回用并不是代替工業(yè)內(nèi)部的提高循環(huán)用水率的工作,但工業(yè)內(nèi)部節(jié)水畢竟有限,最終還是需要由廠外補(bǔ)充新鮮水,城市向工廠提供再生水,就是代替工業(yè)必需的自來水,給城市緩解供需矛盾,而城市能提供的再生水量遠(yuǎn)大于工廠自身的控潛量,開源比節(jié)流效果更為顯著,污水回用是更深層次的節(jié)水;還有工業(yè)部門引用城市再生水后,工業(yè)界給排水人員的專業(yè)分工問題。污水回用為工業(yè)給排水工作者提出了新課題,不是沒事干了,而是任務(wù)更艱巨, 因?yàn)槌鞘形鬯畯S一般處理到二級(jí)處理程度,這種水到工業(yè)應(yīng)用,還需經(jīng)過深度處理過程,這就比原來以自來水為水源時(shí),增加了技術(shù)難度和實(shí)施工作量。由于改變了水源種類,循環(huán)冷卻系統(tǒng)的水質(zhì)穩(wěn)定處理、設(shè)備使用效果考察、整個(gè)廠區(qū)雙管道系統(tǒng)管理等,只能由工業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究管理人員承擔(dān),城市回用工程的陸續(xù)建設(shè),必將促進(jìn)工業(yè)內(nèi)部合理改造和水處理技術(shù)的提高,這就給工業(yè)給排水工作者創(chuàng)造了一個(gè)新的開發(fā)機(jī)遇。像北京熱電廠、太原化工廠技術(shù)人員那樣,他們積極探索實(shí)踐,帶頭為污水資源化創(chuàng)造經(jīng)驗(yàn),在新條件下為全社會(huì)作出了貢獻(xiàn)。城市管理水的部門,目前正在積極聯(lián)系工業(yè)用戶,主動(dòng)介紹再生水特點(diǎn),廣開用水市場(chǎng),一個(gè)一個(gè)地落實(shí)用戶,做著踏實(shí)辛苦的工作,爭(zhēng)取最大限度的把城市已建成的污水處理廠大量出水再利用起來,這也是我們給排水工作者應(yīng)盡的職責(zé)。
  城市再生水在工業(yè)方面的使用,可作為工業(yè)冷卻、洗滌、鍋爐、工藝、油田注水等用水,工業(yè)用水中冷卻用水占80%以上,水質(zhì)要求不高,因此城市再生水主要推薦作冷卻補(bǔ)充水,按其水質(zhì)要求決定處理工藝。
  關(guān)于回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)問題,這是回用設(shè)計(jì)者和用戶最為關(guān)心的問題,本《規(guī)范》中列出了工業(yè)冷卻用水,景觀環(huán)境用水,城市雜用水的水質(zhì)控制指標(biāo),其他用水可通過試驗(yàn)或參照以天然水為水源的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)確定。
  對(duì)于工冷卻用水,控制指標(biāo)中列出了直流冷卻水、循環(huán)冷卻補(bǔ)充水的15項(xiàng)水質(zhì)控制指標(biāo),用戶可根據(jù)指標(biāo)決定循環(huán)系統(tǒng)濃縮倍數(shù)、水處理藥劑和換熱設(shè)備材質(zhì),個(gè)別情況給用戶以靈活余地,可對(duì)某些指標(biāo)另行處理。
  目前以天然水為水源的循環(huán)冷卻水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)有:國(guó)標(biāo)《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》中所列標(biāo)準(zhǔn),行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《石油化工給水排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中所列循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標(biāo),行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《化工企業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》中所列循環(huán)冷卻水的水質(zhì)指標(biāo),行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《火力發(fā)電廠凝汽器管選材導(dǎo)則》中所列相應(yīng)水質(zhì)等。以污水廢水再利用為條件的冷卻水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),國(guó)內(nèi)各工業(yè)部門沒做過這方面工作,也沒給出過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。這次污水回用設(shè)計(jì)規(guī)范所列指標(biāo)是根據(jù)我國(guó)攻關(guān)成果和國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)制訂的,它與天然水為水源的標(biāo)準(zhǔn)大部分不矛盾,但又不完全相同。污水畢竟是用過的水,有其特殊性,如果完全和天然水指標(biāo)一致,則失去了回用的經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn),無法大規(guī)模推廣使用。國(guó)內(nèi)外所以投入很大精力進(jìn)行試驗(yàn)探討,就是利用污水特點(diǎn),尋找到即不影響使用效果,又最大限度地簡(jiǎn)化處理流程的科學(xué)的水質(zhì)指標(biāo),使其不但具有安全可靠性,還應(yīng)具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。
  城市污水作冷卻用水時(shí),由于污水中增加了有機(jī)物,無機(jī)和有機(jī)成分的綜合作用,使再生水表現(xiàn)出與自來水不同的特點(diǎn),作腐蝕試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn),同樣的某項(xiàng)元素含量,對(duì)金屬腐蝕程度再生水比自來水低。所以不能用天然水指標(biāo)來要求再生水。另一個(gè)特點(diǎn)是判斷水質(zhì)腐蝕結(jié)垢傾向的各種安定度指數(shù)公式,如朗格利飽和指數(shù),賴茲納穩(wěn)定指數(shù)等,對(duì)于再生水而言,不完全適用,以污水為水源的水質(zhì)判斷公式,還有待進(jìn)一步探索。
  氯離子是工業(yè)回用的一項(xiàng)重要指標(biāo),城市自來水標(biāo)準(zhǔn)是250mg/L,美國(guó)循環(huán)冷卻系統(tǒng)補(bǔ)充水標(biāo)準(zhǔn)是500mg/L。石化和化工行業(yè)循環(huán)水指標(biāo)中,對(duì)不銹鋼材料要求氯離子濃度限值是700mg/L,污水回用規(guī)范中規(guī)定補(bǔ)充水氯離子限值是250mg/L,是偏于安全的。對(duì)于再生水用戶來說,可根據(jù)再生水的氯離子含量決定循環(huán)系統(tǒng)濃縮倍數(shù)。一般來說使用城市再生水的循環(huán)冷卻系統(tǒng),濃縮倍數(shù)控制在2左右比較合適,即循環(huán)水中氯離子有500mg/L左右,小于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)700mg/L。有的工廠要求濃縮倍數(shù)至少3,則再生水有的指標(biāo)達(dá)不到,因而工廠說不能用再生水。這種說法不合適,因?yàn)槟壳靶袠I(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和濃縮倍數(shù)要求都針對(duì)天然水而言,不是針對(duì)再生水為水源的情況;再說節(jié)水效果并不隨濃縮倍數(shù)增大而直線增加,在污水回用起步階段,濃縮倍數(shù)達(dá)到2就相當(dāng)可觀的節(jié)省了自來水。
  這次修訂增加了氮磷指標(biāo)。即氨氮小于10mg/L,總磷小于1mg/L。雖然循環(huán)系統(tǒng)有其特殊的脫氨氮功能,但考慮到城市污水廠普遍提高了處理標(biāo)準(zhǔn),從環(huán)保排放角度對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)提出了要求,通過強(qiáng)化二級(jí)處理和深度處理,可以達(dá)到上述要求,增加氮磷指標(biāo)還有利于循環(huán)冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行管理。對(duì)于電廠冷卻,要求循環(huán)水中(不是補(bǔ)充水中)氨氮小于1mg/L,以防止銅材產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。
  為了防止循環(huán)系統(tǒng)結(jié)垢、腐蝕和微生物粘泥危害,再生水用于冷卻的各項(xiàng)指標(biāo),都是嚴(yán)格參照國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)十幾年攻關(guān)成果制定的,經(jīng)過了實(shí)踐檢驗(yàn)。日本、美國(guó)的一些現(xiàn)代化大工廠,至今都可以使用城市再生水作冷卻用水,其水質(zhì)指標(biāo)和我們相似,他們能做到的我們也應(yīng)做到。我們對(duì)回用要樹立信心,變消極疑慮為積極主動(dòng),只要工業(yè)部門動(dòng)起來了,工業(yè)上不但有了穩(wěn)定的第二水源,城市水的供需矛盾也就可以得到緩解。

四、城市雜用水水質(zhì)控制指標(biāo)

  已形成單獨(dú)國(guó)標(biāo),這里摘錄其指標(biāo)值。需要說明的是,較原部頒標(biāo)準(zhǔn)增加了消防和建筑施工用水,刪除了原總硬度、氯化物、COD三項(xiàng)指標(biāo),

五、景觀環(huán)境用水的再生水控制指標(biāo)

  已形成單獨(dú)國(guó)標(biāo),這里只摘錄其指標(biāo)值。景觀環(huán)境用水的再生水控制指標(biāo),具有法規(guī)效力,今后各地景觀河道會(huì)越來多,其執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)選擇此標(biāo)準(zhǔn),而不能執(zhí)行天然河道的水體4類標(biāo)準(zhǔn),這對(duì)各地今后推廣回用是個(gè)思想解放,對(duì)普及景觀環(huán)境用水是個(gè)極大促進(jìn)。
  地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制訂是出于保護(hù)天然水體,按營(yíng)養(yǎng)化分級(jí),而再生水標(biāo)準(zhǔn)出于滿足缺水地區(qū)娛樂性水環(huán)境的需要,以考慮美學(xué)價(jià)值和人們感官接受能力為主。景觀環(huán)境用水強(qiáng)調(diào)水體流動(dòng)性,兼顧再生成本,故爾營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)值比地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)大大放寬。
  取消了原部標(biāo)準(zhǔn)COD指標(biāo)和鐵、錳、含鹽量指標(biāo)、氯化物指標(biāo),增加了溶解氧、濁度指標(biāo),以類大腸菌代替了大腸菌群,以總氮替換了凱氏氮。

六、污水再生處理技術(shù)

  本章內(nèi)容較原標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)規(guī)范有較大變動(dòng)。
  基本流程還是常規(guī)的二級(jí)處理出水加上混凝沉淀—過濾—消毒,但增加了膜技術(shù)也是基本流程之一。
  結(jié)合大量的國(guó)內(nèi)外科研試驗(yàn)和工程實(shí)踐,規(guī)范提出的再生處理基本工藝是在二級(jí)處理基礎(chǔ)上增加混凝、沉淀(澄清、氣?。?、過濾、消毒這樣的深度處理流程,其中過濾是必需的。這套流程,工藝技術(shù)成熟,投資和運(yùn)行成本低廉。對(duì)于混凝劑的選擇,主要用硫酸鋁或聚合鋁,至于要不要使用石灰,用戶可自行決定,最好通過實(shí)驗(yàn)或參考相似工程經(jīng)驗(yàn)決定。有的企業(yè)對(duì)這一流程出水水質(zhì)不放心是不必要的。
  濾池近年來出現(xiàn)了許多新形式,如V型濾池,D型濾池,濾料也從單一砂濾池增加到纖維束濾池、慧星濾料、燒結(jié)陶粒、塑料顆粒等,每一種新材料、新設(shè)備的出現(xiàn),都在濾速上,出水水質(zhì)上體現(xiàn)出明顯優(yōu)越性,在一些回用工程中已得到應(yīng)用?;赜霉こ坦膭?lì)采用新技術(shù),避免千篇一律。新規(guī)范增加了曝氣生物濾池條文,該種工藝可將二級(jí)處理與深度處理相結(jié)合,一步達(dá)到回用水指標(biāo),并顯示出省地、去除氨氮效果好等優(yōu)點(diǎn)。
  基本流程中增加了膜技術(shù)也是基本流程之一。
  膜技術(shù)是很有發(fā)展前途的水處理技術(shù),我國(guó)已有幾十家公司開展這一工作,如天津開發(fā)區(qū)回用工程、紀(jì)莊子回用工程等。規(guī)范中將膜技術(shù)作為一種可供選擇的單元技術(shù)列入處理工藝中。
  在污水回用中,膜技術(shù)顯示出了旺盛的生命力,微濾、超濾、反滲透、膜一生物反應(yīng)器等,出現(xiàn)了科研與實(shí)踐新潮流,設(shè)備規(guī)模逐漸增大,若干工程項(xiàng)目已投產(chǎn),今后還會(huì)隨著膜成本的下降而更快速發(fā)展。對(duì)于具體工程到底是選用常規(guī)技術(shù),還是選用膜技術(shù),這就要根據(jù)建設(shè)單位經(jīng)濟(jì)條件,管理水平,用戶要求等條件綜合確定,一般來說兩種技術(shù)都可達(dá)標(biāo),都是可行的,但新技術(shù)投資和折舊成本要高些,設(shè)計(jì)單位要把具體的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較,實(shí)事求是的向業(yè)主提出,最后由業(yè)主決定。
  規(guī)范對(duì)微孔過濾、化學(xué)除磷、活性炭吸附三種深度處理單元技術(shù)作了較詳盡規(guī)定,并提供了基本設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)要點(diǎn),因?yàn)槭鞘状卧谝?guī)范中列出,希望使用者在今后實(shí)踐中多積累經(jīng)驗(yàn),還需要不斷完善。
  關(guān)于消毒技術(shù),規(guī)范作了嚴(yán)格要求,特別是這次“非典”以后,對(duì)水的衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)引起人們格外重視,從排放水到再生水都有細(xì)菌學(xué)具體指標(biāo)要求,今后不論污水處理廠還是再生水廠,消毒都是必須的,對(duì)污水回用來說,再生水出廠前消毒是必不可少的環(huán)節(jié),而且一定達(dá)到糞大腸菌小于2000個(gè)/L(冷卻用水)、0~10000個(gè)/L(景觀環(huán)境用水),總大腸菌群小于3個(gè)/L(城市雜用水)要求?! ?duì)于消毒方法,可以采用液氯、紫外線、二氧化氯等多種方法供選擇,液氯是常規(guī)大量使用的方法,目前在凈水廠中還是普遍采用的方法,但它有缺欠,氯的衍生物危害性大,往往選成水體二次污染,所以有的國(guó)家主張污水處理出水不必加氯或者加氯后要脫氯,近年來國(guó)外紫外線、二氧化氯消毒被大量采用,國(guó)內(nèi)也有不少實(shí)例。這兩種方法,技術(shù)已經(jīng)成熟,運(yùn)行管理簡(jiǎn)單,不需要很大的加氯間,提倡采用。對(duì)于紫外線消毒來說,如果再生水到用戶距離近,單獨(dú)紫外線消毒即可,如果需要長(zhǎng)距離輸送,可補(bǔ)充少量氯保持管網(wǎng)末梢余氯指標(biāo)要求即可。

七、減少污水再生利用風(fēng)險(xiǎn)的必要措施

  污水的再生利用,在工程上要確保安全可靠。在規(guī)范中有幾條強(qiáng)制性條文,就是保證安全減少風(fēng)險(xiǎn)的必要措施。
1、保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)
  設(shè)計(jì)要選用技術(shù)先進(jìn)可靠,操作簡(jiǎn)單的單元組合工藝,各構(gòu)筑物在事故時(shí)要有報(bào)警裝置,在再生水源的工業(yè)廢水接入口設(shè)置水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和控制閘門,再生水廠應(yīng)設(shè)置溢流和事故排放管道,當(dāng)溢流排放排入水體時(shí),應(yīng)滿足相應(yīng)水體水質(zhì)排入標(biāo)準(zhǔn)的要求。當(dāng)發(fā)現(xiàn)水質(zhì)不合格時(shí),要及時(shí)切斷供水,對(duì)不能間斷供水的用戶,可啟用備用水源,一般工業(yè)用戶保留自來水作備用水源。加強(qiáng)消毒處理,確保衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)達(dá)標(biāo),避免再生水使用過程中,水滴、氣溶膠對(duì)人身健康的危害。水質(zhì)監(jiān)測(cè)要按國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的項(xiàng)目、頻率進(jìn)行,如果因水質(zhì)不達(dá)標(biāo),造成環(huán)境二次污染、用水設(shè)備事故或人身健康受到影響,則供水單位要負(fù)相應(yīng)的法律責(zé)任。
2、避免誤接誤用
  再生水畢竟不是飲用水,不能直接飲用,為了避免再生水管道與給水管道誤接,規(guī)范規(guī)定了一些具體安全措施,包括管道顏色、間距、接頭等,再生水管道不能給水管道及清水池直接連接,避免水相互連通。
3、保證水量安全
  
規(guī)范規(guī)定,為了保證再生水的水量可靠,再生水廠設(shè)計(jì)規(guī)模要小于二級(jí)處理規(guī)模,因二級(jí)處理水量變化較大,是個(gè)不移穩(wěn)定系統(tǒng),再生水廠的規(guī)模不能與二級(jí)處理規(guī)模相同。

八、結(jié)語

  目前中國(guó)需要投資8000億元才能解決400座城市缺水問題,在未來十年里,要建600座污水處理廠及再生水廠,需要700億到1000億元的投資,城市污水的處理率要從目前的29%提高到45%,污水回用率也要達(dá)到20~30%。這巨額的資金,龐大的市場(chǎng),需要我們投入充沛的精力和無窮智慧,需要我們用科學(xué)和經(jīng)驗(yàn)武裝頭腦去迎接機(jī)遇和挑戰(zhàn)。我們污水回用工作者肩負(fù)重?fù)?dān),中國(guó)的水資源緩解要靠我們出一臂之力,在《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》實(shí)施之際,加大回用事業(yè)步伐,把在建和將建的諸多回用工程,建成水質(zhì)合格、投資合理、運(yùn)行安全的優(yōu)質(zhì)工程,使城市新水源在緩解城市水荒中確實(shí)發(fā)揮出重大作用,為我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

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