污水回用研究進(jìn)展

1、2009年第28卷增刊化工進(jìn)展CHEMICALINDUSTRYANDENGDJEERINGPRoGRESS43污水回用研究進(jìn)展張亮，黃擎(北京理工大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，北京100081)摘要：介紹了國內(nèi)外污水回用的現(xiàn)狀，分析了污水回用的對象及技術(shù)，結(jié)合我國具體實(shí)際情況，展望了我國污水回用的發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：污水回用；回用技術(shù)：發(fā)展趨勢我國是一個(gè)水資源貧乏的國家，根據(jù)最新統(tǒng)計(jì)，我國水資源總量28萬億立方米，人均水資源量2200立方米，僅為世

2、界平均水平的1／4，屬世界上13個(gè)貧水國之一【l2]。而目前我國的水資源利用效率低，能源浪費(fèi)嚴(yán)重，節(jié)能潛力大。對污水進(jìn)行回收利用，可以解決工業(yè)用水與水資源不足，工業(yè)排水與水環(huán)境污染之間的矛盾；還可以解決農(nóng)業(yè)用水以及城市用水與水資源短缺的矛盾。污水回用在一定范圍內(nèi)，為我們提供了一個(gè)經(jīng)濟(jì)可靠的新資源，并且可以減少污水對環(huán)境的污染，贏得經(jīng)濟(jì)利益和社會效益的雙豐收，從多個(gè)角度看，污水回用，勢在必行。1國內(nèi)外污水回用概況11國外污水回用概況20世

3、紀(jì)中期以美國、日本、以色列等為代表的發(fā)達(dá)國家，隨著廢水處理技術(shù)的進(jìn)步，引領(lǐng)著“污水再牛利用時(shí)代”的到來。美國是世界上采用城市污水回用最早的國家之一，美國的城市污水處理等級基本上都在二級以上，處理率達(dá)到100％。美國再生水利用的范圍涉及農(nóng)業(yè)、工業(yè)、地下水回灌和娛樂等方面【3】。早在20世紀(jì)60年代日本就開始回用污水，70年代已初見規(guī)?！?j。日本是工、|k國，處理后的水豐要用于工、Ik，近幾年增加了環(huán)境用水，它用于農(nóng)灌的比例遠(yuǎn)小丁美國。以

4、色列長期缺水，非常重視廢水的回收利用，再牛水除用作農(nóng)EH的灌溉水還采用低水價(jià)的方式來鼓勵(lì)用戶使用作為生活用水。在以色列，污水叫用量在總供水阜中所占的比例很大，目前已超過了10％t51。除此之外，突尼斯、南非、納米比亞、巴西等國家在污水回用方面也取得了較快的發(fā)展。國外對污水回用的認(rèn)識和研究比較早，應(yīng)用技術(shù)比較成熟，一定程度上為其它國家提供了成功的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。12我國污水回用概況與發(fā)達(dá)國家相比，我國將污水處理回用于城市生活和工業(yè)生產(chǎn)起步的較晚

5、。我國雖然從20世紀(jì)50年代開始就采用污水灌溉的方式回用污水，但直到80年代才將城市污水處理與利用列入國家科研課題，并相繼在北京、大連、青島、淄博等城市開展了污水回用的實(shí)驗(yàn)研究工作。90年代完成了幾個(gè)典型的回用工程；進(jìn)入21世紀(jì)，污水回用技術(shù)在全國多個(gè)城市相繼投入使用，污水回用的范圍逐漸擴(kuò)大，根據(jù)“十五”計(jì)劃綱要的要求，到2005年我國城市污水集中處理率要達(dá)到45％。預(yù)測到2010年，我國能實(shí)現(xiàn)污水處理回用率60％以上。到2020年，全

6、國城市污水回用率預(yù)測可提高到55％以上【6】?？梢姡覈鬯幚砼c回用的潛力是巨大的。2污水回用的對象我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)灌溉需要的水量很大，污水回用于農(nóng)業(yè)有廣闊天地。全球淡水總量中大約有70％～80％用于農(nóng)業(yè)，用于工業(yè)的不到20％，用于生活的不足6％[31。污水叫用于農(nóng)業(yè)灌溉既可以給土壤提供水分和肥分，在增加農(nóng)作物產(chǎn)量的同時(shí)還可以減少化肥用量，而且通過土壤的自凈作用能使污水得到進(jìn)一步的凈化。每個(gè)國家，從用水量和排水量看，T業(yè)都占很

7、大份額。尤其在一些發(fā)達(dá)國家，工業(yè)是整個(gè)國家的命脈，而水義是“生命之源”，將污水回用于工業(yè)，將污水處理廠的■級水經(jīng)進(jìn)一步處理后用作冷卻水、工廠澆、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。污水回用還可以廣泛的應(yīng)用到綠化、景觀、空調(diào)等方面作為城市雜用水的使用【5】。3污水的回用技術(shù)不同的污水水質(zhì)、水量以及處理程度、處理后的回用對象等要求決定了污水的回用技術(shù)各不相萬方數(shù)據(jù)增刊張亮等：污水回用研究進(jìn)展45

8、324人工濕地技術(shù)人工濕地是近年來發(fā)展起來的一種廢水處理技術(shù)。它具有出水水質(zhì)好，投資少，結(jié)構(gòu)簡單，操作管理便利，運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。然而，現(xiàn)有的人工濕地技術(shù)也存在著水力負(fù)荷較小、占地面積大，氮、磷去除效率不理想等缺點(diǎn)。Knight等125J對1300多條已報(bào)道的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)人工濕地對飼養(yǎng)家畜排放水的凈化效率平均為：BOD5，65％；TSS，53％；NH4N，48％；TN，42％和TP，42％。凈化后的水可作為沖廁用水。德國采用水平流和

9、垂直流濕地蘆葦床系統(tǒng)來處理富營養(yǎng)化水體中的營養(yǎng)物質(zhì)(N、P等)，并進(jìn)行比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，有機(jī)污染和N、P等污染的去除率超過90％126|。李松等【27】將人工濕地結(jié)合穩(wěn)定塘工藝來處理農(nóng)村生活污水，不但工藝投資少，而且處理效果好、操作簡單、維護(hù)成本低，出水可作為菜園的澆灌用水。萬麗娟等【28】將人工濕地法和活性污泥法結(jié)合來處理農(nóng)村生活污水，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，組合處理系統(tǒng)除了對TP的去除率為38％之外，對TSS、AN、COD和BOD5的去除率

10、均達(dá)70％以上，處理后的出水可做為工業(yè)冷卻水。33膜處理技術(shù)331膜分離技術(shù)膜分離技術(shù)起步于20世紀(jì)60年代，是一種新型高效的污水處理技術(shù)，包括微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(Ro)、滲析(D)、電滲析(ED)、滲透蒸發(fā)(PV)、液膜(LM)等方法。袁其朋等【29】采用超濾納濾組合工藝進(jìn)行了大豆乳清廢水的處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：廢水經(jīng)截留分子量為8000的超濾膜，可匹I收幾乎所有的蛋白質(zhì)。Hafiarle等【30】對納濾分

11、離鉻酸鹽進(jìn)行了研究后指出，使用TFC—S系列納濾膜替代傳統(tǒng)的方法以達(dá)到玄除溶液中的Cr(VI)是可行的，處理后的出水可作為洗乍用水。Hani等plj用反滲透技術(shù)來回收處理廢水【J的銅和鎘離子，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：反滲透膜對Cu2和Cd2的截留率分別為98％和99％；他們同時(shí)也對含有多種重金屬離子的廢水進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明反滲透膜對重金屬離子的平均截留率達(dá)99％以上，處理后的出水可作為綠化用水。韓國Changa等【32】的研究表明，超濾膜在

12、處理鉛、鐵清洗液含油廢水時(shí)，處理效果并不理想，COD、總有機(jī)碳(TOC)的去除率均小高于1l％，向?qū)η邢骷庸み^程產(chǎn)生的含油廢水的處理效果較好，COD和TOC的去除率分別達(dá)到932％和935％，出水可作為工業(yè)循環(huán)冷卻水使用。332膜生物反應(yīng)器(簡稱MBR)MBR是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)，它以高效膜分離代替?zhèn)鹘y(tǒng)生物處理中的二沉池與第三階段的分離如沙濾等，以實(shí)現(xiàn)更好的處理效果。鮑建國等【33】采用微孔膜生物反應(yīng)器

13、作為處理流程中的主體裝置處理含油廢水。主要用于氧化、分解、去除污(廢)水中的有機(jī)物，出水COD、SS、動植物油的去除率均穩(wěn)定在85％以上，出水可作為洗車、空調(diào)等用水。Shin等[34J利用浸沒式MBR和厭氧升流床過濾(AUBF)反應(yīng)器處理豬場廢水，提高了COD和氮的去除率，COD和總氮的去除率分別為9l％和60％。Kocadagistan等p5J采用升流式厭氧固定床和外置式懸浮好氧MBR結(jié)合處理高濃度合成廢水，COD的去除率為94％～9

14、87％，P043_p去除率高達(dá)96％～97％，出水可作為工業(yè)冷卻水循環(huán)使用。孫京敏等【36J采用膜牛物反應(yīng)器(MBR)工藝對多種抗牛素牛產(chǎn)混合廢水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，控制膜生物反應(yīng)器的CODcr進(jìn)水容積負(fù)荷6～9kg／(m3a)時(shí)，系統(tǒng)的CODcr去除率達(dá)到90％以上，NH4N和TN去除率分別達(dá)到85％和60％。出水水質(zhì)滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，可作為景觀、澆灑馬路等用水。4其它污水回用技術(shù)除了卜面介紹的j種污水回用技術(shù)，還有一些新型的污

15、水回用技術(shù)也被逐漸的列入實(shí)驗(yàn)研究的范圍內(nèi)，例如超導(dǎo)磁分離技術(shù)能有效的提高廢水的可生化性，具有投資少、反應(yīng)時(shí)間短、效率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。該法盡管分離效果很好，但由于還需加入有機(jī)絮凝劑，沒有完傘擺脫兇有機(jī)絮凝劑的加入帶來的二次污染，此外超導(dǎo)磁體冷卻采用的是液氦浸泡冷卻，在我國，氦資源貧乏，這將導(dǎo)致大規(guī)模應(yīng)用推廣的限制。此外，高壓脈沖放電技術(shù)、超聲波、生物酶等技術(shù)也逐漸應(yīng)用于污水叫用的治理研究中。5污水回用的發(fā)展趨勢由于傘球水資源的短缺，對污