中水

中水

中水一詞從20世紀80年代初在國內叫起,現已被業內人士乃至缺水城市、地區的部分民眾認知。開始時稱“中水道”,來於日本,因其水質及其設施介於上水道和下水道之間。隨著國外中水技術的引進,國內試點工程的實驗研究,中水工程設施建設的推進,中水處理設備的研製,中水套用技術的研究、發展和有關規範、規定的建立、施行,逐漸形成一整套的工程技術,如同“給水”“排水”一樣,稱之為中水。

基本信息

簡介

中水是對應給水、排水的內涵而得名,翻譯過來的名詞有再生水、中水道、回用水、雜用水等,我們稱"中水"(RECLAIMEDWATER),是對建築物、建築小區的配套設施而言,又稱為中水設施。

中水(Reclaimed Water)是指各種排水經處理後,達到規定的水質標準,可在生活市政環境等範圍內雜用的非飲用水。再生水(recycling water)建設部制定了再生水回用分類標準,對再生水的釋義是:“指污、廢水經二級處理和深度處理後作回用的水。當二級處理出水滿足特定回用要求,並已回用時,二級處理出水也可稱為再生水。”顯然,中水就是再生水。

中水系統(Reclaimed Water System)由中水原水的收集、儲存、處理和中水供給等工程設施組成的有機結合體,是建築物或建築小區的功能配套設施之一。建築中水(Reclaimed Water System for Building)由於中水系統建立的範圍不同又有不同的稱謂,建築物中水是在一棟或幾棟建築物內建立的中水系統;小區中水是在小區內建立的中水系統。小區主要指居住小區,也包括院校、機關大院等集中建築區,統稱建築小區。建築中水則是建築物中水和小區中水的總稱。

中水設計本著充分利用微生物處理有機廢水的穩定性,採用二級氧化處理方式,對洗浴廢水進行處理。實踐證明洗浴廢水在低濃度B0D5下生長的改性輪蟲對低濃度洗浴廢水具有很好的處理功效,同時穩定性,及耐衝擊性都得到驗證。採用該工藝同時可以大量節省洗浴廢水處理的物化過程,例如節省混凝段和活性炭保護段,從而可以減少混凝劑的投加及減少勞動強度,而活性炭作為中水保護劑,由於水中有機物的大量存在,會使得活性炭快速板結從而失效,需要更換活性炭,而活性炭的造價較高,這就造成經濟的浪費及勞動強度的加大。從以上分析可以看出水中在現階段處理工藝宜採用以生化為主物化為輔的方法,而生化的關鍵就在於填料的有機物負荷的利用率的提高,較好的氧化物其填料為日本新技術蜂窩填料BOD5達到2.2KG.BOD5/M3填料,整體的體積小1/3,氧化機採用台灣川源生產的設備,暴氣效率較高,噪聲較低。

歷史由來

“中水”起名於日本,“中水”的定義有多種解釋,在污水工程方面稱為“再生水”,工廠方面稱為“回用水”,一般以水質作為區分的標誌。其主要是指城市污水或生活污水經處理後達到一定的水質標準,可在一定範圍內重複使用的非飲用水。在美國、日本、以色列等國,廁所沖洗、園林和農田灌溉、道路保潔、洗車、城市噴泉、冷卻設備補充用水等,都大量的使用中水。中國是水資源匱乏的國家,但目前還沒有中水利用專項工程,也沒有專項資金,只是政策上引導,各城市的中水利用量是根據此城市的缺水程度不同而定的。

城市污水經處理設施深度淨化處理後的水(包括污水處理廠經二級處理再進行深化處理後的水和大型建築物、生活社區的洗浴水、洗菜水等集中經處理後的水)統稱“中水”。其水質介於自來水(上水)與排入管道內污水(下水)之間,亦故名為“中水”。中水利用也稱作污水回用。 近年來,很多有識之士都在呼籲盡最大的可能利用中水。在剛剛結束的政協會議上,政協委員鞏俐也提出這個問題,鞏俐走過世界很多城市,對先進國家利用中水的情況感觸頗深。

中水回用

中水中水
中水非傳統水資源,是將污廢水處理達到某種水的使用功能。隨著自來水、污水和中水三者之間價格的合理化,中水系統的社會效益和經濟效益日益顯現。

中水是一種水質變化大,處理起來非常困難的水源,總溶解固體、CODBOD全矽和一些其他的污染物濃度變化非常頻繁而且差別很大,再加上處理前的廢水中含有高濃度的有機物,微生物等,所以任何設計用來處理中水的產品都必須能容忍這種可變性和含有高濃度的有機物和活性生物ENMAX-ZSR可以做到這一點ENMAX-ZSR靈活設計可以處理水質變化大的各種中水,正是因為這個關鍵的特點所以它可以處理幾乎每時每刻都在變化的中水,ENMAX-ZSR自動適應中水水質的變化無需人工干預,它可以接受以下水質的水源:

總溶解固體:<1100mg/l
懸浮固體:<20mg/l
COD:<250mg/l
BOD:<70mg/l
石油類:<3mg/l
氨:<20mg/l

ENMAX-ZSR的產水水質非常高,所以它可以讓冷卻塔的在非常高的濃縮倍率下正常運行,沒有冷卻塔排污,而且使得冷卻塔管路條件得到改善,同時節約了改善冷卻塔管路的大量化學藥劑。ENMAX-ZSR產水可以使用一個簡單的二級反滲透進行深度處理,這樣產水就可以作為高壓鍋爐的補給水,以下是2x600MW機組電廠的ENMAX-ZSR圖示:

中水中水

深度處理的產水水質:

電導率:<0.1mS/cm

硬度:0mg/l
總矽:<5μg/l
鈉:<5μg/l
總有機碳:<200μg/l

ENMAX-ZSR流程:

處理工藝

中水處理工藝較多,但最具代表性的處理工藝主要有下列3大類:

人工生物淨化

人工生物淨化,是人為地創造條件使微生物大量繁殖,人工馴化微生物,利用微生物質新陳代謝降解水中有機物的方法,是目前國內外對生活污水二級處理的主體工藝。主要優點為:處理效果穩定,可以在一定範圍內調節處理效率,處理工藝占地面積小。主要缺點為:投資高、運行費用高、管理複雜、需操作人員較多。主要處理工藝如下:生活污水、沉澱或氣浮、生物膜法、生物濾池、生物轉盤、接觸氧化、活性污泥法、曝氣池氧化溝沉澱氣浮消毒、出水。

自然生物淨化處理

自然生物淨化處理,主要利用土壤中的微生物和植物根系或水塘中的微生物作用使水中的污染物濃度降低。主要優點為:投資低征地費1萬元/hm2的情況下、運行費低、管理簡單、需要的操作人員少。可以單獨使用,也可相互組成聯合處理系統。缺點為:占地面積大。主要處理工藝如下:生活污水、沉澱、氧化塘、土地處理、快速滲濾、慢速滲濾、地表漫流。

人工生物淨化與自然生物淨化

在土地資源豐富,地價相對便宜的城鎮,採用人工生物淨化與自然生物淨化處理相結合的方法,在經濟不發達地區有其實際意義。主要處理工藝為:生活污水、沉澱、瀑氣氧化塘、土地處理、農業灌溉。曝氣氧化塘與土地處理都具有運行費用低、耗能少及管理簡單等優點。曝氣氧化塘能去除部份N、P、病菌和寄生蟲。在新疆的大多數中小城鎮,有可利用的土地資源,應該大力提倡採用自然生物淨化工藝處理生活污水。

生活污水處理新工藝

中水中水
隨著污水處理技術的不斷發展,出現了一批低能耗、低投資,管理簡單的處理工藝。污水處理新技術、新疆常見的處理工藝主要為:水解、好氧處理技術。水解沉澱是利用兼性菌,使污水在特殊的沉澱池中預先降解40%的有機物,集沉澱、吸附、生物絮凝、生物降解為一體的處理功能,可以使後續處理的曝氣池容積減少約50%,曝氣量也可減少約50%;與初沉池比較COD、BOD5、SS去除率都提高了一倍左右,經水解、化後的出水再經好氧生物處理有效的提高了污染物的去除率。該工藝基建投資較普通過活性污泥工藝可節約30%~40%,占地可減少20%~30%,總耗電可節約34%,處理成本可節約37%~40%。

管道處理工藝

管道處理工藝是利用輸送污水的管道加壓作為處理設備,並在管內充氧,使污水在輸送過程中,進行生物處理,以減輕管道末端污水處理廠的負擔。生活污水處理廠只需建設沉澱池,不用活性污泥回流,管道處理能力可在較大範圍內靈活變化,與普通活性污泥法比較,可節約投資40%,運轉費用低,適用於污水輸送距離較遠的城市管道長度需6km~10km。

中水處理設備中水處理設備

生物膜自然淨化工藝

生物膜自然淨化是移植生物膜技術,採用厭氧菌和兼性菌處理生活污水。具有運行費用低,幾乎不耗能的特點,適合在旅遊區和居民小區生活污水處理中採用。

評價方法

中水中水
評價再生水中病原體微生物對人體健康的影響主要有兩種方法。

現實風險評價方法

也稱低技術/低費用/控制風險方法,以流行病學研究為基礎,結合現有污水處理技術對病原體的處理效果,分析再生水回用的健康風險。世界各國的再生水回用水質標準多採用此法制定,如美國的回用水指南。再生水水質標準是依據再生水回用的經驗和對現有污水處理技術可有效地去除病原體的認可。

美國環保局(EPA, 1992) 指南
所有樣品中,糞大腸菌數不能超過14MPN/100mL,這一數值意味著實際當中將檢測不出糞大腸菌,二級處理後應進行混凝、沉澱、過濾和消毒處理。
亞利桑那:總大腸菌數不能超過2.2 MPN/100mL(中間值)和25 MPN/100mL(單個樣品)。
加利福尼亞 (CA/T-22,1978):糞大腸菌數不超過2.2 MPN/100mL(每月不得少於一份樣品中的大腸菌有機物不可超過23 MPN/100mL);二級處理後要有過濾和消毒處理。
科羅拉多:總大腸菌數不能超過2.2MPN/100mL(中間值);出水需經氧化、混凝、沉澱、過濾和消毒處理。
佛羅里達:以30d為期,在75%的樣品中糞大腸菌數不能超過25 MPN/100 mL,二級處理加過濾和深度消毒;COD 20mg/l(年平均值),TSS 5mg/L(單樣品)。
喬治亞:糞大腸菌數不能超過30 MPN/100mL;要求經過生化處理(BOD 30mg/l,TSS 30mg/l)。
愛達荷:總大腸菌數不能超過2.2MPN/100mL(中間值);二級出水要求混凝、沉澱、過濾和消毒處理。
印第安納:糞大腸菌數不能超過100 MPN/100mL(中間值),2 000MPN/100mL(單個樣品)。
北卡羅來:糞大腸菌數不能超過1MPN/100mL,要求經過三級處理(TSS月平均值為5rng/L,日最大值10mg/L)。
墨西哥:糞大腸菌數不能超過1 000 MPN/100mL。
俄勒岡:總大腸菌數不能超過2.2MPN/100mL(中間值)和23 MPN/100mL(單個樣品);要求二級處理後,應進行混凝、沉澱、過濾和消毒處理。
德克薩斯:糞大腸菌數不能超過75MPN/100mL;經過氧化塘系統處理後最低應達到BOD20mg/l,採用其它工藝BOD應達到10 mg/l。
猶他:總大腸菌數和糞大腸菌數分別不能超過2 000 MPN/100mL,200MPN/100 mL(千均30d);要求經過二級處理後BOD 25 mg/L和TSS 25 mg/l(平均30 d)。
華盛頓:總大腸菌數不能超過2.2MPN/100mL(平均值)和24 MPN/100 mL(單個樣品);最低要求經過包括過濾的二級處理。
懷俄明:糞大腸菌數不能超過200 MPN/100mL,出水BOD不超過10mg/l…(日均值)。
加拿大(阿爾伯達) :(在大於20%的樣品中)總大腸菌數不能超過1 000 MPN/100mL(幾何平均數),糞大腸菌數不能超過200MPN/100mL;灌溉蔬菜的回用水的
總大腸菌數不能超過2 400 MPN/100mL(在任何一天)。
賽普勒斯(1997) :糞大腸菌數在每月80%的樣品中不超過50MPN/100mL,最大允許值100MPN/100mL;腸道線蟲不超過1個/l;三級處理後接消毒處理。
以色列(1978) :總大腸菌數在50%的樣品中不超過2,2MPN/100mL,在80%的樣品不能超過12MPN/100mL;二級處理或相當於二級處理(例如:長期貯存過程)接消毒處理。
約旦:糞大腸菌數低於200 MPN/100mL。
科威特:總大腸菌數低於100 MPN/mL;經過深度處理之後BOD和TSS均低於10mg/l。
澳大利亞(新南威爾斯) :耐高溫大腸菌數低於10MPN/100mL(中間值);最低處理要求二級處理和過濾,出水濁度不超過2NTU
沙烏地阿拉伯:總大腸菌數低於2.2 MPN/100mL,BOD和TSS均低於10mg/L。
突尼西亞(1975) :腸道線蟲小於等於1個/l,最低處理要求穩定塘或相當工藝。
世界衛生組織(1989) :為降低健康風險,糞大腸菌數(灌溉用水)<200MPN/100mL,腸道線蟲≤1個/l;要有一級、二級處理過程,適當增加過濾和消毒過程。

定量風險評價方法

也稱高技術/高費用/低風險方法。它定量地評價再生水在回用過程中暴露於病原體的人類健康風險。其評價程式與化學污染物風險評價程式相同,包括:
①危害識別:識別再生水中可能含有的人們關注的病原體;
②暴露評價:確定再生水在使用過程中,人暴露於病原體的途徑、持續時間和暴露量;
③劑量~反應關係評價:根據病原體的劑量反應關係,估算與人的實際暴露水平相似的條件下的感染機率;
④風險特徵分析:依據暴露和劑量反應的假設,計算理論風險。

使用途徑

中水水量大、水質穩定、受季節和氣候影響小,是一種十分寶貴的水資源。中水使用方式很多,按與用戶的關係可分為直接使用與間接使用,直接使用又可以分為就地使用與集中使用。多數國家的再生水主要用於農田灌溉,以間接使用為主;日本等少數國家的中水則主要用於城市非飲用水,以就地使用為主;新趨勢是用於城市環境“水景觀”的環境用水。
中水的用途很多,可以用於農田灌溉、園林綠化(公園、校園、高速公路綠帶、高爾夫球場、公墓、綠帶和住宅區等)、工業(冷卻水、鍋爐水工藝用水)、大型建築沖洗以及遊樂與環境(改善湖泊、池塘沼澤地,增大河水流量和魚類養殖等),還有消防、空調和水沖廁等市政雜用。
根據中水利用的用途,再生水可回用於地下水回灌用水,工業用水,農、林、牧業用水,城市非飲用水,景觀環境用水等五類。中水回用於地下水回灌,可用於地下水源補給、防治海水入侵、防治地面沉降;中水回用於工業可作為冷卻用水、洗滌用水和鍋爐用水等方面;中水用於農、林、牧業用水可作為糧食作物、經濟作物的灌溉、種植與育苗、林木、觀賞植物的灌溉、種植與育苗、家畜和家禽用水。

經濟發展

中水中水
美國等已開發國家污水處理工程高度發達,像美國污水處理達到了10級深度處理標準。1979年美國已有中水利用工程536項,年利用水量為9.37億方,其中62%用於農灌,31.5%用於工業,5%用於地下回水,是城市水源之一。德國奧地利也不錯,它們是自己處理自己使用,處理程度高,污水處理量和回用量也高。而北京的幾個大型處理廠也就是2級、3級處理,更深度處理的極少。其實,投資者可以考慮一下,中水利用有利可圖。

國家水利部水資源司齊先生告訴記者,中國目前還沒有中水利用專項工程,也沒有專項資金,只是政策上引導,中水利用方面只是有一個粗略的統計。各城市的中水利用量是根據此城市的缺水程度不同而定的。以色列缺水嚴重,比中國更甚之,在中水利用方面做得是最好的。就國內而言,天津和天津這方面做得相對好一些,北京相對比較大的天津污水處理廠,污水回用量是30萬方以上,用於電業的比較多。天津東郊污水處理廠污水回用量是7萬方以上。中水利用可以直接從污水處理廠取水利用,這主要是一個觀念、習慣問題。

齊先生認為中國落後於國外的主要原因是投資渠道和管理體制問題,技術方面和國外相差不是太大。中國污水回用主要是靠政府投資,而單靠政府很難把這件事情做好,應該靠民間集資或多方面、多渠道集資。另一方面,我們污水利用考慮的主要是環境效應和缺水,而不是經濟效應,以後應該多考慮經濟效應。企業、生活小區、大的旅館都應該有中水設施,雖然成本增加,但可以緩解缺水問題,石景山區就有家庭這樣做。還可以考慮收取公民的污水處理費和污水回用費,探索適合中國的新模式,尋求適合我們的實用技術。

使用意義

中水是緩解水資源短缺的有效途徑
據有關資料統計,城市供水的80%轉化為污水,經收集處理後,其中70%的中水可以再次循環使用。這意味著通過污水回用,可以在現有供水量不變的情況下,使城市的可用水量至少增加50%以上。世界各國無不重視中水利用,中水作為一種合法的替代水源,正在得到越來越廣泛的利用,並成為城市水資源的重要組成部分。
中水是實現水資源可持續利用的重要環節
水是城市發展的基礎性資源和戰略性經濟資源,隨著城市化進程和經濟的發展,以及日趨嚴重的環境污染,水資源日趨緊張,成為制約城市發展的瓶頸。推進污水深度處理,普及再生水利用是人類與自然協調發展、創造良好水環境、促進循環型城市發展進程的重要舉措。
國際上,對於水資源的管理目標已發生重大變化,即從控制水、開發水、利用水轉變為以水質再生為核心的“水的循環再用”和“水生態的修復和恢復”,從根本上實現水生態的良性循環,保障水資源的可持續利用。
中水的利用能帶來可觀的效益
中水合理利用不但有很好的經濟效益,而且其社會和生態效益也是巨大的。首先,隨著城市自來水價格的提高,再生水運行成本的進一步降低,以及回用水量的增大,經濟效益將會越來越突出;
其次,中水合理利用能維持生態平衡,有效的保護水資源,改變傳統的“開採一利用一排放”開採模式,實現水資源的良性循環,並對城市的水資源緊缺狀況起到了積極的緩解作用,具有一長遠的社會效益;
第三,中水合理利用的生態效益體現在不但可以清除廢污水對城市環境的不利影響,而且可以進一步淨化環境,美化環境。

再生水水質標準

基本標準
序號 基本控制項目 標準值
1 色度(稀釋倍數)≤ 30
2 濁度≤ 3
3 嗅 無不快感
4 pH值 6.5~9.0
5 總硬度(以CaCO3)(mg/L) 450
6 總大腸菌群(個/L) 3
選擇性標準
回用於地下水回補用水選擇性標準
序號 基本控制項目 補充地下水
1 溶解氧≥ 1.0
2 懸浮物(SS)≤ 10
3 五日生化需氧量(BOD5)≤ 10
4 溶解性總固體≤ 1000
5 汞≤ 0.001
6 鎘≤ 0.005
7 砷≤ 0.05
8 鉻≤ 0.05
9 鉛≤ 0.01
10 氰化物≤ 0.05
回用於工業用水選擇性標準
序號 基本控制項目 冷卻用水 洗滌用水 鍋爐用水 工藝與產品用水
直流 循環
1 溶解氧≤ 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
2 懸浮物(SS)≤ 30 30 30 5 5
3 五日生化需氧量(BOD5)≤ 10 10 30 10 10
4 溶解性總固體≤ 1000 1000 1000 1000 1000
5 氨氮≤ 10.0&sup2; 10.0&sup2; 10 5.0 5.0
6 總磷≤ 1.0 1.0 1.0 0.4 0.4
7 鐵≤ 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
8 錳≤ 0.2 0.2 0.1 0.1 0.1
鋼材換熱器循環水氨氮為1mg/L。
回用於農業用水選擇性標準
序號 基本控制項目 農田灌溉 造林育苗 弄、牧場 水產養殖
1 溶解氧≥ 1.0 1.0 1.0 1.0
2 懸浮物(SS)≤ 30 30 30 10
3 五日生化需氧量(BOD5)≤ 80 150 5 5
4 溶解性總固體≤ 1000 1000 1000 1000
5 氨氮≤ 10.0 20.0 5.0 5.0
6 總磷≤ 1.0 1.0 0.5 0.5
7 汞≤ 0.001 0.001 0.0005 0.0005
8 鎘≤ 0.005 0.005 0.005 0.005
9 砷≤ 0.05 0.10 0.05 0.05
10 鉻≤ 0.10 0.10 0.05 0.05
11 鉛≤ 0.10 0.10 0.05 0.05
12 氰化物≤ 0.05 0.05 0.005 0.005
回用於城市用水選擇性標準
序號 基本控制項目 沖廁 道路清掃、消防 城市綠化 車輛沖洗 建築施工
1 溶解氧≥ 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
2 懸浮物(SS)≤ 10 5 10 5 5
3 五日生化需氧量(BOD5)≤ 10 15 20 10 15
4 溶解性總固體≤ 1500 1500 1500 1000 1500
5 陰離子表面活性劑(LAS)≤ 1.0 1.0 1.0 0.5 1.0
6 鐵≤ 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
7 錳≤ 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
回用於景觀用水選擇性標準
序號 項目 觀賞性景觀環境用水 娛樂性景觀環境用水 濕地環境用水
河道類 湖泊類 河道類 湖泊類
1 溶解氧≥ 1.0 1.0 2.0 2.0 1.0
2 懸浮物(SS)≤ 20 10 20 10 10
3 五日生化需氧量(BOD5)≤ 10 6 6 6 6
4 陰離子表面活性劑(LAS)≤ 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
5 氨氮≤ 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
6 總磷≤ 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
7 石油類≤ 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

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水是生命之源。人類的生存需要水,我們的生活和經濟社會系統的運轉都離不開水這一基本物質。因此,每個人都應懷有一份愛與感謝之心,要懷有對水的敬畏之心,從點滴做起,節水、愛水,珍惜水資源、保護水資源,保護我們生活的美好世界。

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