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1、第五章 污水再生及其利用,第一节 污水再生概念 第二节 再生水应用领域 第三节 污水再生方法,随着世界性的水危机逐渐凸显，为了保护有限的水资源，满足不断增长的用水需求，全球很多地区都将目光转向污水的再生利用。 污水再生利用不仅能有效保护有限的优质淡水资源，还能满足不断增长的用水需求。,20世纪上半叶在水和污水处理的物理、化学和生物方面的技术进步，导致了污水再生利用时代的到来。国际上，美国、日本、以色列、南非、澳大利亚、俄罗斯等国早已开展污水经处理后回用的工作。目前国内外污水处理市场发展非常迅速， 各种处理技术也日趋成熟，而污水处理并不是最终目的，充分利用资源是根本的出发点， 这样既可以节约水资
2、源又保护了环境。 国家已经确定在“十二五”期间加大对水资源节约政策的实施力度，首次将再生水设施建设列入“十二五”规划中。,第一节 污水再生概念,一、污水再生概念 1污水再生概念 2再生水分类 二、污水再生的必要性 1现状与需求 2污水再生的必要性 3再生水用途 4再生水发展历史 三、再生水要求与标准 四、再生水消毒,城市污水也是一种可再生利用的资源，是一种水量供给稳定而可靠的潜在水资源。城市污水再生利用是节约和科学利用水资源的有效途径之一，是自然水资源进入良性社会循环的保障，能够对该城市产生诸多经济和社会、生态效益。 当前，随着城市化进程的加快，城市水资源日益紧缺的问题越来越严重，因此，城市污
3、水再生利用问题越来越受到社会重视。,一、污水再生概念,1污水再生概念 污水再生是指污水和废水经处理净化后，水质改善达到一定标准，满足某种使用要求或可在一定范围内重复使用的非饮用水。 再生水是由中水演化而来。“中水”之名源于日本，通常人们把自来水叫做“上水”，把污水叫“下水”，而中水的水质介于上水和下水之间，故名“中水”。 近年来为了统一用词，也为了更严谨、准确地定义事物，在新制定的规范、学术刊物和书籍中，“中水”这个名词正逐渐被“再生水”所替代。,图5-1 城市再生水循环示意图,2再生水分类 再生水按处理方式分为市政再生水和建筑小区再生水两种。两种再生水，或者说两种处理方式的应用现在都十分广泛
4、。 城市再生水（也称市政再生水），是城市污水处理厂出水经深度处理后再通过再生水管网输送至用户的非饮用水。此种再生水出水水质、水量稳定，常用于城市大面积公共绿地及公园的灌溉，还常用作工业用水，如发电厂、冶金系统、纺织系统等的冷却用水等； 建筑小区再生水，是用多个分散的小型污水处理厂来替代集中的大污水处理厂，如城市中居住小区、办公楼、宾馆、影剧院、机场、码头、工矿企业等的生活污水自成系统，就地处理再生后用作非饮用水。,二、污水再生的必要性,1现状与需求 2污水再生的必要性 3再生水用途,1现状与需求,2010 年全国废水排放总量为617.3 亿吨，年末城市污水处理厂日处理能力10262万立方米，城
5、市污水处理率76.9%。给城市污水再生利用创造了基本条件。 2010年，全国再生水的用量只有16.6亿立方米，城市污水处理回用率8.5%，仅占全国废污水排放量的2。北京是全国再生水开发和利用最好的城市，但再生水利用也只占全市用水总量的18.4%。 中国水资源短缺，城市缺水问题非常突出，目前全国600多个城市中，有400多个城市缺水，其中约200个城市严重缺水，日缺水量达1600万m3，年缺水量60亿m3。与此同时，全国城市污水处理回用远低于发达国家水平。 在非传统水源中，污水再生利用具有广阔的前景。国家“十二五”规划已经将再生水纳入水资源开发利用的范畴。,“十二五”全国及部分省城市污水处理回用
6、率指标,到2015年全国城市污水处理回收利用率达到10%，宜居城市和生态城市污水处理厂尾水再生回用率达到30%以上。 无锡市区“十二五”污水处理及再生利用专项规划其再生水利用率33%； 北京市将实现再生水利用量不低于10亿立方米，利用率达到75%，河流、湖泊、郊野公园全部使用再生水。以缓解水资源短缺问题。,2污水再生的必要性,经济的发展和城市化进程的加快， 以及水污染的日益严重，导致我国的城市缺水问题十分突出。 一方面城市缺水十分严重， 另一方面大量的城市污水经治理后又白白流失，浪费了大量的可利用资源。与城市供水量几乎相等的城市污水中只有0.1%的污染物质，远低于海水中3.5%的量值。水是唯一
7、不可替代的，也是唯一可重复利用的资源。城市污水就近可得，易于收集，再生处理比海水淡化成本低廉，基建投资比远距离引水经济。 城市污水可以作为可靠的第二水源，这已成为当今世界各国在解决缺水问题时的共识。因此，水资源循环利用已经成为必然趋势，污水作为资源再生利用十分必要。,3再生水用途,再生水不能饮用，但它可以用于一些对水质要求不高的场合。 回用对象：市政杂用水（公园绿化及河湖补水用水、城市绿化用水、道路路面喷洒用水等）、生活杂用水（包括厕所冲洗、汽车洗涤）和工业用户（重点是回用至热电厂和化工厂等冷却用水以及城市污水处理厂内部杂用水等）。,三、再生水要求与标准,三、再生水要求与标准,四、再生水消毒,
8、（一）再生水消毒技术 1. 化学消毒方法 2. 物理消毒方法 3. 组合消毒 （二）消毒对前处理的要求 1水质对消毒效果的影响 2消毒前的基本水质要求 3消毒效果的评价指标,随着再生水回用的快速发展，使得人们对再生水安全日趋重视，消毒技术是保障再生水安全的一道重要屏障。 污水经深度处理后细菌的相对含量大幅度减少，但其绝对值仍然很可观，并可能存在病原菌。如果将其排放到附近河道，或作为城市景观、环境用水及杂用水，可能对健康造成一定的危害。为了确保污水排放或再生利用过程中的卫生安全，必须进行杀菌消毒，以满足水质标准中的细菌学指标要求。,（一）再生水消毒技术,1. 化学消毒方法 （1）氯消毒 （2）二
9、氧化氯消毒 （3）臭氧消毒法 2. 物理消毒方法-主要指紫外线消毒法 3. 组合消毒,（1）氯消毒,液氯具有强大的杀菌力、低廉的价格和在水中消毒持续时间长等特点，对于再生水厂来说，液氯是最常用的消毒剂。一般认为氯消毒的原理是氯溶解于水生成的次氯酸（HClO）起作用。HClO 为中性小分子，容易扩散到带负电的细菌表面，然后穿透细菌的细胞壁进入细菌内部，氧化并破坏细菌的酶系统致使细菌死亡。 氯消毒最大的问题是消毒过程中产生的消毒副产物，DBPS 被认为有致癌作用且在很低的浓度（小于0.1mg/L）下就会对环境产生危害。,（2）二氧化氯消毒,是一种广谱高效的氧化性杀菌剂。二氧化氯进入微生物体内可以依
10、靠其强氧化性可破坏蛋白质中的酪氨酸，抑制细菌特异性吸附，阻止对主细胞的感染，同时与部分微生物蛋白质中的氨基酸发生反应，使反应产物分解破坏，最终导致细菌死亡。二氧化氯消毒不会产生致癌、致突变、致畸的消毒副产物，是一种比较安全的消毒技术。 二氧化氯不与氨反应，不水解，以游离态的高效消毒成分存在。杀菌速度快，只要几分钟就可以达到99%以上的杀菌效果，接触时间典型为5 min30min。消毒后具有可检测的残余二氧化氯，以防止水中细菌的再繁殖。,（3）臭氧消毒法,臭氧在常温下是一种具有强烈刺激性气味的不稳定气体，极易分解成氧气。臭氧有着极强的氧化性。 臭氧杀菌机理目前还没有统一的认识。有人认为臭氧作用于
11、细胞的表面，改变了细胞膜的渗透特性，导致细胞组分泄露到中间介质中。也有人认为溶菌作用是臭氧使细菌失活的主要机理。臭氧在水处理中的作用主要是杀菌、除藻、除色、除臭和氧化有机物。水中臭氧的反应受pH、水温及水中氨量的影响较小，是一种效果稳定的消毒方法。 主要问题是臭氧发生器成本太高，且臭氧传质效率低。,2. 物理消毒方法,主要指紫外线消毒法。与氯相比，紫外线用于再生水消毒有如下几点优势：比氯气消毒便宜；比氯气使用安全；不产生氯代烃；对隐孢子虫和贾第鞭毛虫有效，而氯气无效。 但是紫外线消毒无持续杀菌的能力，一些微生物在受到可见光照射后发生光复活现象。而且微生物DNA形成的胸腺嘧啶二聚体在解聚的过程中
12、会形成错码，使DNA变异，从而具有很大的产生新品种微生物的风险。 很难将大肠菌群总数控制在3个/L以下，污水处理后回用，需要和氯或二氧化氯联合使用。,再生水组合消毒工艺,根据城市污水再生利用城市杂用水水质GB/T 18920-2002的要求，总大肠菌群3 个/L。从目前水厂运行情况来看，单独采用一种消毒手段很难将再生水中总大肠菌群数控制在3 个/L 以内，且次氯酸钠、二氧化氯等药剂消毒剂及臭氧在消毒过程中都会产生一定的副产物，减少其投加量可减少无机副产物的产生。紫外线消毒虽然没有消毒副产物的生成，但其运行成本高且没有持续消毒能力。 两种或两种以上消毒工艺组合使用，既能提高杀灭微生物的效果，又能
13、减少抗药性产生，降低消毒剂浓度，缩短作用时间。,（二）消毒对前处理的要求,1水质对消毒效果的影响 2消毒前的基本水质要求 3消毒效果的评价指标,1水质对消毒效果的影响,2消毒前的基本水质要求,表5-4 消毒方法比较和评价,第二节 再生水应用领域,一、城市杂用 二、工业回用 三、农业回用 四、地下水回灌,一、城市杂用,1.生活冲厕 2.洗车 3.道路冲洗 4.城市绿化景观,1生活冲厕,过去，城市中冲厕主要使用洁净的自来水，大量宝贵的水资源仅发挥了其最低的作用。 冲厕用水量占住宅总用水量的20%以上，占办公室及教学楼总用水量的60%以上，据统计，仅冲厕一项，我国每年就消耗大约100多亿立方米自来水
14、，这相当于50座中型城市的年自来水量。 如果改用再生水冲厕，能节约大量水资源。此外，冲厕用水水量需求大，用水量稳定，水质要求低，非常适合使用再生水。,再生水用于冲洗卫生设施，需要考虑人们的心理感受。 水的色度超标或有异味，会让使用者产生不与快感，所以对冲厕再生水的物理感官指标有较高的要求。 冲厕水的使用场所在室内，其卫生指标也应达到一定标准，否则可能造成病原体的传播。 冲厕再生水的余氯和大肠菌群总数的标准与道路喷洒和绿化用水相同。,2洗 车,每清洗一辆小型汽车需用水0.06吨0.1吨，据2005年相关资料，北京拥有小型轿车约240万辆，以每辆车清洗一次用水0.06吨、每周清洗1次计，洗车用水将
15、是748.8万吨/年，相当于一个昆明湖的水量。 据不完全统计，哈尔滨市近几年有大小洗车行近千家，机动车27万余辆，每年洗车用水量达600万吨以上，这将为城市节约大量饮用水资源。,利用再生水冲洗车辆时，对水质的要求是不腐蚀损害车辆部件，冲洗后车辆表面不残留细小残留物。 主要的水质指标是PH值、固体颗粒及表面活性剂。 PH值宜尽量控制为中性，以避免对车辆冲洗部件的损害；固体颗粒和表面活性剂应严格控制在允许的范围内，避免在水分蒸发后车辆表面出现残留斑点。,3街道冲洗,道路喷洒水是为了保持街道广场的整洁，便利交通。在夏季，道路洒水还可以起到一定的降温和保护路面的作用。 喷洒道路可以减少道路尘埃飞扬，也
16、就可以减少空气中的细菌。 街道冲洗用水量大，大约2 L/dm2 3L/dm2。但其水质要求较低，适合使用再生水。,街道经喷洒后空气中细菌总数小于喷洒前总数，以快车道的相差值为最大。 用再生水喷洒道路时，与工作人员发生直接接触，再生水喷洒形成的水雾及气溶胶等飞扬到空中，有可能与公众发生直接接触。若再生水消毒不彻底，生物指标不合格，其中所含的致病菌可能影响工作人员和公众的身体健康。 若水中含有超过标准的有毒有害物质，也会对人体造成不同成度的损害。因此，必须严格控制回用水水质，确保用水的安全。,4城市绿化景观,（1）绿地灌溉 我国城市绿化发展很快。绿地面积的增加虽然有利于改善城市生态环境和居民的生活条件，但也加剧了城市生活用水、工业用水与环境用水之间的矛盾。公共绿地的灌溉水量较大，为2 L/dm2，因此用再生水浇灌绿地是解决矛盾的主要方法之一 。 （2）景观水体 环境娱乐性用水主要用于形成娱乐性或观赏性湖泊等。娱乐用水又可以分为主要接触和次要接触两大类：主要接触是指水与人体的接触是长时间和直接的，并且有
