城市污水再生利用系統(tǒng)的構建理論與方法.pdf

1、本文針對全球城市化進程引發(fā)的城市水資源短缺和水環(huán)境污染問題,從“污水是重要水源”出發(fā),以可持續(xù)城市水環(huán)境系統(tǒng)建設為最終目標,開展了城市污水再生利用系統(tǒng)的構建理論與方法研究。論文從解決城市缺水和水環(huán)境污染的主要途徑入手,分析了城市污水再生利用在解決城市水問題中的優(yōu)越性和必要性;在總結城市污水再生利用技術和系統(tǒng)現狀的基礎上，提出了城市污水再生利用系統(tǒng)構建的基本思路,并在此基礎上建立了城市污水再生利用系統(tǒng)的基本框架;通過對集中式和分散式兩種系

2、統(tǒng)模式的系統(tǒng)構成、系統(tǒng)管理和系統(tǒng)建設的分析,明確了兩種系統(tǒng)的不同作用分別體現為“量”和“面”兩個方面,提出了集中式-分散式優(yōu)化組合的系統(tǒng)模式;通過系統(tǒng)分析和模型建立,形成了以“潛力分析-水量平衡-物料平衡-模式優(yōu)選-技術選擇”為主線的城市污水再生利用系統(tǒng)構建典型流程,提出了傳統(tǒng)城市水系統(tǒng)的改良和優(yōu)化方案,建立了基于費用-效益分析方法的城市污水再生利用項目技術經濟評價方法;理論成果應用于典型案例研究,形成了不同尺度、不同模式的系統(tǒng)構建實踐

3、體系。本研究主要內容包括：
　?、裴槍θ虺鞘谢倘焙退h(huán)境惡化的普遍問題,分析了新水源開發(fā)、城市節(jié)水和非常規(guī)水資源利用等解決途徑的不同特征和實施效果,明確了城市污水再生利用在緩解城市缺水和改善水環(huán)境中的必要性和重要作用,提出了城市污水再生利用是構建水的良好循環(huán)的關鍵途徑、解決城市缺水的主要途徑和改善城市水環(huán)境質量的有效途徑。
　?、圃诳偨Y國內外城市污水再生利用技術和系統(tǒng)現狀的基礎上，提出了未來的發(fā)展趨勢主要集中在新技術、新

4、法規(guī)和新系統(tǒng)三個方面。突破城市污水“達標排放”的建設理念,通過連續(xù)的水量、穩(wěn)定的水質、低廉的成本和靈活的方式的分析,驗證了“污水是城市重要淡水資源”的連續(xù)性、穩(wěn)定性、經濟性和靈活性的四大顯著特點和優(yōu)勢,提出了通過城市污水再生利用系統(tǒng)的構建,實現污水的再生、再利用和再循環(huán),真正達到污水作為城市新增“第二水源”緩解城市缺水的目的。
　?、菑某鞘薪K端用戶著手,全面梳理了城市污水回用的主要途徑,歸納為生態(tài)回用、農業(yè)回用、工業(yè)回用、市政回用

5、、室內回用和其他回用6個方面。通過現有傳統(tǒng)城市供排水系統(tǒng)的起源、發(fā)展和主要構成的分析,理清了該系統(tǒng)“單向直流、末端處理”的明顯特性,總結了系統(tǒng)在水資源浪費、污染物排放、水體污染、水文循環(huán)、規(guī)劃理念、管理方式等方面的問題和弊端。
　?、纫肟沙掷m(xù)水環(huán)境系統(tǒng)建設理念,從城市內部、城市與水體、城市與流域三個不同空間尺度總結了城市水系統(tǒng)可持續(xù)的標準和基本原則,明晰了城市污水再生利用系統(tǒng)構建對擴展城市水資源、減少城市水污染、豐富城市水系統(tǒng)的

6、巨大促進作用,提出污水再生利用是城市建設和水環(huán)境建設的重要內容。形成了城市污水再生利用的系統(tǒng)框架,框架主要構成包括城市水系統(tǒng)體系、再生利用模式體系、回用途徑體系、系統(tǒng)評價和約束體系四個方面。
　?、蓮南到y(tǒng)構成、系統(tǒng)管理和系統(tǒng)建設三個主要方面對城市污水再生利用的集中式系統(tǒng)和分散式系統(tǒng)進行了綜合研究和評價,明確了兩種模式在城市污水再生利用系統(tǒng)中的不同作用,分別體現為“量”和“面”兩個方面,即集中式系統(tǒng)的重點是提高污水再生率和回用規(guī)模,

7、分散式系統(tǒng)的重點是擴大再生利用覆蓋面;以此為基礎,提出了“優(yōu)水優(yōu)用、水盡其用”、“點面結合、優(yōu)勢互補”的集中式-分散式組合優(yōu)化系統(tǒng)的建設和管理方案。
　?、室猿鞘形鬯奶幚硪?guī)模、再生率和城市用水總量、再生水使用率為參數建立了城市污水再生利用的潛力模型;建立了系統(tǒng)的總體水量平衡和污染物物料平衡方法及模型;建立了系統(tǒng)模式選擇的技術經濟方法和模型;提出了污水再生處理技術的選擇方法、過程和標準;以此為基礎,提出了城市污水再生利用系統(tǒng)構建的

8、典型流程。
　　⑺提出了城市污水再生利用系統(tǒng)建設的最終目標是“最小排放”和“最大利用”,圍繞此目標,研究了傳統(tǒng)城市水系統(tǒng)的優(yōu)化方案,提出了基于城市整體水系統(tǒng)的“水系集成規(guī)劃”模式和“以用戶為導向(End Use Need)”的多元化建設和管理模式。
　?、谭治隽瞬煌鬯偕猛緩降闹饕洕б骟w現,建立了以凈效益(NBV)為指標的費用-效益擴展經濟評價模型;從直接效益和間接效益兩方面重點對城市污水再生利用的經濟效益進行了研