摘要：中水可替代自来水用于农业灌溉、工业生产、城市景观、市政绿化、生活杂用、地下水回灌和补充地表水等，已成为解决当今水资源缺乏的重要途径。结合国内外中水回用现状，并根据中水系统的特点，就中水水源、水质要求和处理技术分别进行了归纳总结，最后对中水回用提出了一些建议。
关键词：中水回用；水资源；处理技术
1、绪 论
1.1 研究的背景
我国是一个缺水国家，特别是北方地区水资源缺乏现象更为严重。目前，由于水资源不足，已使得许多工业建设项目无法安排。2000年全国总需水量6.00×1011m3，相应的供水能力为5.22×1011m3，总缺水量7.88×1010m3。进入21世纪，我国水资源供需矛盾进一步加剧。据预测，2015年全国总供水量为6.20×1011~6.50×1011m3，总需水量将达7.30×1011m3，供需缺口近1.00×1011m3,2030年全国总需水量将达1.00×1012m3，全国将缺水4.00×1011~4.50×1011m3。因此，节约有限的水资源、开发和利用新水源已是当务之急。
与水资源危机形成鲜明对照的是全国每年排污水高达3.60×1010m3，大量污水未经处理就排入江河湖泊、海域，流经42个大、中城市的44条河流中的90%以上被污染，全国饮用水源仅30%符合卫生标准，有的城市水源遭严重污染，影响日常生活。一方面城市缺水十分严重，另一方面大量的城市污水白白流失，既浪费了资源，又污染了环境。和城市供水几乎相等的城市污水，只有0.1%的污染物质，比海水3.5%少得多，其余绝大部分是可再用的清水。水在自然界中是唯一不可取代的，也是唯一可以重复利用而不变质的资源。城市污水就近而得易于收集，再生处理比海水淡化成本低，处理技术也比较成熟，基建投资比远距离引水经济得多，当今世界各国解决缺水问题时，城市污水被选为可靠的第二水源。因此，城市污水再利用——中水回用工程，为解决水资源不足开辟了一条新的途径，具有广阔的应用推广前景[１]。
2、中水回用概述
中水是指各种排水经处理后，达到规定的水质标准，可在生活、市政、环境等范围内杂用的非饮用水。因为它的水质指标低于生活饮用水的水质标准，但又高于允许排放的污水的水质标准，处于二者之间，所以叫做“中水”。
水既是地球上一切生命赖以生存、人类生活和生产活动中不可缺少的重要物质，又是不可替代的重要自然资源。早从六十年代以来，世界上许多国家和地区相继出现“水资源危机”。据有关专家预测，本世纪末，尤其是下世纪初，水资源危机将位居世界各类资源危机之首。
由于“水危机”的困扰，许多国家和地区积极着手巩固和加强节水意识以及研究城市废水再生与回用工作。城市污水回用就是将城市居民生活及生产中使用过的水经过处理后回用。有两种不同程度的回用：一种是将污水处理到可饮用的程度，而另一种则是将污水处理到非饮用的程度。对于前一种，因其投资较高、工艺复杂，非特缺水地区一般不常采用。多数国家则是将污水处理到非饮用的程度，在此引出了中水概念。中水也就是将人们在生活和生产中用过的优质杂排水(不含粪便和厨房排水)、杂排水(不含粪便污水)以及生活污(废)水经集流再生处理后回用，充当地面清洁、浇花、洗车、空调冷却、冲洗便器、消防等不与人体直接接触的杂用水。因其水质指标低于城市给水中饮用水水质标准，但又高于污水允许排入地面水体排放标准，亦即其水质居于生活饮用水水质和允许排放污水水质标准之间，故取名为“中水”[2]。
3、城市中水回用的应用概况
3.1 国外
以色列是在中回用方面最具特色的国家。它地处干旱和半干旱地区． 人均水资源占有量仅为476m2。其主要对策是农业节水和城市中水回用。占全国污水处理总量46%的出水直接回用于灌溉，其余33.3%和约20%分别回灌于地下或排入河道，其中水回用程度之高堪称世界第一。他们采取的中水回用处理过程为：城市污水的收集→传输到处理中处理→季节性储存→输到用户→使用及安全处置。在回用方式上， 包括小型社区的就地回用， 中等规模城镇和大城市的区域级回用[3]。
美国水资源总量较多．城市中水回用工程主要分布于水资源短缺、地下水严重超采的加利福尼亚，亚利桑那、德克萨斯和佛罗里达等州．其中以南加州成绩最为显著。中水回用以农业灌溉居多．也有少量中水用于工业用水和作高层建筑生活用水。
日本以有较多的“中水道”(即中水系统)供生活杂用而著称[4]．约占中水回用量的40%。早在20世纪60年代．日本沿海和西南一些缺水城市，如东京、名古屋、川崎、福冈等地即开始考虑将城市污水处理厂的出水经进一步处理后回用于工业，生活或生活杂用(以冲洗卫生设备为主)。截至1986年， 日本直接回用水的城市污水处理厂出水已达3×108m3/a．虽不及总取水量的1% ．但已成为城市一种稳定、可靠的水源， 并制定了相应的水质标准。其中，以生活杂用水所占的比重最大。
3.2 国内
我国城市污水多数未经处理直接排放，建设部有关部门统计数据表明，我国城市2003年污水处理率达到42％，不足污水排放量的一半。即使经过处理后的污水也极少回用，结果导致一方面水体受到污染，另一方面城市水资源短缺。近年来，城市污水回用已经逐渐提到日程上来，北京、天津、沈阳、鞍山、抚顺、大连、青岛、石家庄、太原、大同、西安、深圳等地已经建成或拟建一批污水处理或回用工程项目，同时将改造旧有的污水灌溉系统。我国城市小区建设中水系统的条件已基本具备，并日趋完善。首先，具有利于中水系统设计和平稳运行的水量大特点（排水量大，杂用水需求也大，水量容易平衡）；其次，城镇居民小区的不断规模化，以及水处理技术的发展，将使中水系统的初始投资和运行费用大幅度降低。再次，住房的商品化，小区管理的兴起和完善，为中水系统的投资回报奠定的基础。
4、中水来源和途径
4.1 中水来源
中水来源广泛．主要有雨水、冷却水、盥洗水、淋浴水、游泳池排污水、洗衣排水、厨房排水、冲厕排水等。在实际情况下，这些水往往混合排放，形成综合生活污水。而污染较严重的综合生活污水。从经济性和技术性角度考虑，一般不适合当作中水。所以应该对这些水用单独的管网做分流收集，经过处理后再回用。根据CECS30：91《建筑中水设计规范》选择中水水源时，一般可按下列顺序取舍：①冷却水；②淋浴排水；③盥洗排水；④洗衣排水；⑤厨房排水；⑥厕所排水。具体情况下，可以是几种水的组合，形成优质杂排水。比如冷却水、淋浴排水和盥洗排水的组合。污染的程度相对较小，便于回用，是优质杂排水。中水经过处理后，可以在很多地方使用。美国、以色列、日本等国。厕所冲洗、园林灌溉、道路保洁、城市喷泉等都大量使用中水。但是处理过的中水一般都不作为饮用水和与人体皮肤直接接触的水[5]。
4.2 中水回用的途径
城市污水的再生回用已开展五十多年，就其回用途径而言，大致有农业灌溉、工业回用、城市杂用、地下回灌和生活饮用等。
4.2.1 农业灌溉
农业灌溉主要包括农作物，牧草，苗木，农副产品洗涤及冷冻等用水。其工作内容包括将污水施于土地以便得到处理与满足植物生长两个方面。
城市污水回用用于农业灌溉，历史悠久，范围也最广泛。农业灌溉为污水回用的首选对象，理由有3条
1) 农业灌溉用水量大。
2) 既可利用污水的肥效，还可以利用土壤-植物系统的自然净化功能减轻污染。
3) 灌溉用水的水质要求较低，一般不需要对污水进行深度处理，制水成本相对较低。
4.2.2 工业回用
在城市用水中，工业用水所占比例很大。城市污水再生后回用于工业的主要用途3项[6]。
1) 冷却用水：冷却水在工业用水中一般占70%~80%或更多，且水质要求相对较低，因而是城市污水工业回用的大户和主要对象。
2) 锅炉补充水：对一般锅炉水，尚需软化、脱盐的处理后，方可使用，由于水质要求高，近期内还不能普遍利用。
3) 工艺用水：由于不同的工业工艺对水质要求差别很大，因此根据工艺对水质的要求而定。
4.2.3 城市杂用
1) 生活杂用水：生活杂用水范围主要包括居住建筑、公共建筑和工业企业非生产区内用于冲洗卫生用具、浇花草、空调、冲洗车辆、浇洒道路等。
2) 环境、娱乐和景观用水：主要包括以下几个方面：①浇洒城镇公园或其他公共场所；②浇灌树木、苗圃；③供钓鱼和划船的娱乐湖；④供游泳和划水的娱乐湖；⑤人工瀑布、喷泉用水等。
4.2.4 地下回灌
地下回灌，是借助于工程设施，将经适当处理后的污水直接或用人工诱导的方法引入地下含水层，其主要有以下几个：
1) 补充地下水量，稳定或抬高地下水位，提高含水层的供水能力；
2) 控制地面沉降或塌陷
3) 滨海和岛屿地区，可使地下咸水淡化和防止海水入侵；
4) 污水间接回用的缓冲途径。
4.2.5 生活饮水
城市污水处理后回用于生活饮用有两种类型，即直接回用与间接回用。
5、中水回用处理技术与标准
处理水水质不同，回用用途不同，选用的处理方法和工艺也不同。
中水处理技术按处理机理不同可分为物理化学处理法、生物处理法、膜处理法三大类[7]。
5.1 物理化学处理法
物理化学处理法是以混凝沉淀(气浮)技术和过滤吸附技术相结合的基本方式，主要用于处理优质杂排水。该处理法适用于处理规模较小的中水工程，主要特点是处理工艺流程短，运行管理简单、方便，占地相对较小；但相对生物处理来讲，运行费用较大，并且出水水质受混凝剂种类和数量的影响，有一定的波动性。
工艺流程为：
原水→ 格栅→ 调节池→ 絮凝沉淀池→ 超滤膜→ 消毒→ 出水
5.2 生物处理法
污水中含有大量的有机物质和无机物质，污水的常规生物处理主要是去除污水中可降解的有机物质，利用好氧微生物的吸附、氧化作用，降解污水中的有机物质。生物处理法包括好氧生物法、厌氧生物法和兼性生物氧化法，中水回用一般多采用好氧生物膜微生物处理技术，主要包括活性污泥法、接触氧化法等。生物处理法的特点是适用于较大规模的处理工程，但近年来随着水处理技术的不断发展，也开发出了一些小型的生物处理设施，适用于较小水量的工程，可同样获得较好的经济效果；生物处理法的出水水质较为稳定，运行费用相对较少，尤其对于大型污水处理工程，生物处理法显得尤为突出。
工艺流程为：
原水→ 格栅→ 调节池→ 接触氧化池→ 沉淀池→ 过滤→ 消毒→ 出水
生物处理法可分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。
5.3膜处理法
膜处理法属于物理处理或物理化学处理方法，是指利用膜技术来处理水，使之符合一定的水质标准。当前膜处理方法主要有两种，即连续微滤和膜生物反应器。连续微滤系统是以微滤膜为中心处理单元，配以特殊设计的管路、阀门、自清洗单元、加药单元和自控单元等，形成一闭路连续操作系统。当污水在一定压力下通过微滤膜时，就达到了物理分离的目的。连续微滤系统的特点有：设备控制简单，系统可自动运行；占地小、结构紧凑，模块化设计可根据用户需求灵活地扩大或缩小；高抗污染的聚偏氟乙烯膜材料，耐氧化，使用寿命长；运行费用较低。膜生物反应器处理原理在于使污水中的大分子等难降解成分在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间，从而达到较高的去除效果。高浓度生物量使膜生物反应器工艺能以紧凑的系统获得较高的有机物去除率，可以有效的克服与污泥沉降性能有关的限制，并起到了取代二沉池的作用，同时还能达到澄清和防菌的目的。对于已建成的污水处理厂，若改用膜生物反应器工艺，在不增加反应器容积的情况下，可使处理水量大大提高。膜生物反应器工艺具有出水水质好、占地少、易于实现自动控制等许多常规工艺无法比拟的优势，其在污水处理与回用中所起的作用也越来越大，并具有非常广阔的应用前景。膜处理的主要特点是处理水质稳定、可靠，但工程投资较大、处理成本较高[8]。
工艺流程为：
原水→ 格栅→ 调节池→ 膜生物反应器→超滤膜→ 消毒→ 出水
上述三种基本处理方法，在中水处理中经常被采用。由于原水水质、中水水质要求、处理场地、环境条件、投资条件及管理水平等因素的影响，各种处理设备装置或构筑物都要精心设计和选择，有时需通过试验来确定最佳方案。
5.4 中水回用的水质标准
中水利用除满足水量外，还应符合下列要求[9]：
卫生上安全可靠，无有害物质，其主要衡量指标有大肠菌群数、细菌总数、悬浮物量、生化需氧量、化学耗氧量等；
中水还应符合人们的感官要求，即无不快感觉，以解除人们使用中水的心理障碍，主要指标有浊度、色度、臭气、表面活性剂和油脂等；
中水回用的水质不应引起设备、管道等严重腐蚀、结构和不造成维护管理的困难，主要指标有PH值、硬度、溶解性固体等。
近年来，我国对中水研究越来越深入，为保证中水作为生活杂用水的安全可靠和合理利用，我国已于2003年5月1日起正式实施了《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）、《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）。
中水主要用于厕所冲洗、绿地、树干浇灌、道路清洁、冲洗、基建施工、喷水池以及可以接受其水质标准的其它用水。
表1 中水回用的主要水质控制指标
|
循环冷却水 系统补充水 |
冲厕 |
道路清扫 |
城市绿化 |
车辆冲洗 |
建筑施工 |
景观水 |
||
|
PH |
6.0~9.0 |
|||||||
|
色度（度） |
30 |
|||||||
|
SS（mg/L) |
—— |
10 |
||||||
|
浊度（NTU） |
5 |
5 |
10 |
10 |
5 |
20 |
5 |
|
|
BOD5（mg/L) |
10 |
10 |
15 |
20 |
10 |
20 |
10 |
|
|
CODcr（mg/L) |
60 |
—— |
||||||
|
阴离子表面活性剂（mg/L)； |
—— |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
0.5 |
1.0 |
0.5 |
|
|
铁（mg/L) |
0.3 |
0.3 |
—— |
—— |
0.3 |
—— |
—— |
|
|
锰（mg/L) |
0.2 |
0.1 |
—— |
—— |
0.1 |
—— |
—— |
|
|
Cl-（mg/L) |
250 |
—— |
||||||
|
总硬度 |
450 |
—— |
||||||
|
总碱度 |
350 |
—— |
||||||
|
氨氮 |
10 |
—— |
5 |
|||||
|
总磷 |
1 |
—— |
2 |
|||||
|
溶解性总固体 |
1000 |
1500 |
1500 |
1000 |
1000 |
—— |
—— |
|
|
游离余氯 |
末端0.1~0.2 |
接触30min后≥1.0，管网天端≥0.2 |
≥0.05 |
|||||
|
总大肠菌 群（个/L） |
2000 |
总大肠菌群（个/L）≤3 |
不得 检出 |
|||||
6、中水回用处理工艺流程
6.1原水收集
若以全生活污水作为原水水源，其水源稳定充足，为进一步拓展中水的用途创造了有利的条件，其原水污染程度较高，处理难度大，但随水处理技术的发展，人们认识水平的提高，以全生活污水为中水水源开始在实际上得到应用。虽然其处理设施造价较高，但节约了一套水收集管网，还是相当合算的。
6.2处理设施
核心工艺的选择必须考虑面对特定的目标对象，因此其处理工艺必须具有较强的耐冲击负荷功能、且易于操作维护、处理稳定、产泥少和节能等特点。生活污水处理工程一般都是以好氧生物处理方法作为核心工艺，好氧生物处理方法分为生物膜法和活性污泥法两大类。传统的方法有接触氧化法、CASS、SBR及氧化沟等活性污泥法工艺。随着中水技术的应用与发展，又开发多种回用新技术，如膜分离(MF、UF、NF、OF)技术、膜生物反应器、曝气生物滤池、土壤生物系统、土壤毛吸处理利用系统(人工土地系统)。这些新技术在国外都已经得到了成功的应用，这为我国中水工程应用技术的推广奠定了基础和依据[10]。
6.3回用系统
经上述生物处理加上过滤和消毒工艺后的出水将作为中水在清水池中储存，后由泵通过回用水输配水管线分别送至各用水点，各用水点水量分配应科学合理，尽量避免过量浪费或供水不足的现象。
以上三个主要的组成部分分别由相应的处理处理设备组成，此外小区污水不同于城市污水，属于生活污水范畴．其水量较小，但水质水量变化较大[7]。根据小区污水处理回用系统的设计原则，在国内已经有过工程实践的工艺流程主要有：
（1） 污水→格栅→调节池→接触过滤→炭吸附过滤→消毒→中水；
（2） 污水→格栅→调节池→沉淀→过滤→臭氧→消毒→中水；
（3） 污水→格栅→调节池→混凝气浮→过滤(包括膜滤)→消毒→中水；
（4） 污水→格栅→调节池→接触氧化池→沉淀池(或者混凝过滤)→出水；
（5） 污水→格栅→调节池→生物转盘→沉淀→过滤→(炭滤)→消毒→中水；
（6） 污水→格栅→缺氧水解→好氧曝气→混凝沉淀→过滤→消毒→中水；
（7） 污水→格栅→调节池→初沉池→曝气池→二次沉淀池→消毒→中水。
通过以上可以看出，最常用的小区污水处理技术是接触氧化法。该工艺具有去除有机物效果好、生物处理效果稳定、剩余污泥产量低、抗冲击负荷等优点， 但须解决曝气噪音问题。
6.4 中水回用系统分类
中水处理回用系统按其供应的范围大小和规模，一般有下面四大类[11]：
1) 排水设施完善地区的单位建筑中水回用系统
该系统中水水源取自本系统内杂用水和优质杂排水。该排水经集流处理后供建筑内冲洗便器、清洗车、绿化等。其处理设施根据条件可设于本建筑内部或临近外部。如北京新万寿宾馆中水处理设备设于地下室中。
2) 排水设施不完善地区的单位建筑中水回用系统
城市排水体系不健全的地区，其水处理设施达不到二级处理标准，通过中水回用可以减轻污水对当地河流再污染。该系统中水水源取自该建筑韧的排水净化池(如沉淀池、化粪池、除油池等)，该池内的水为总的生活污水。该系统处理设施根据条件可设于室内或室外。
3) 小区域建筑群中水回用系统
该系统的中水水源取自建筑小区内各建筑物所产生的杂排水。这种系统可用于建筑住宅小区、学校以及机关团体大院。其处理设施放置小区内。
4) 区域性建筑群中水回用系统
该系统特点是小区域具有二级污水处理设施，区域中水水源可取城市污水处理厂处理后的水或利用工业废水，将这些水运至区域中水处理站，经进一步深度处理后供建筑内冲洗便器、绿化等用途。
7、中水回用的应用实例
7.1 原水水质
原水主要是某大学第1、2公寓排放的洗浴废水，其水质水量比较稳定，污染程度较轻。原水水质如表 2 所示。
表2 原水水质
|
项目 |
指标 |
单位 |
项目 |
指标 |
单位 |
|
水温 |
9~17 |
℃ |
BOD5 |
100~250 |
mg/ L |
|
浊度 |
30~120 |
NTU |
COD |
200~410 |
mg/ L |
|
色度 |
200~100 |
倍 |
LAS |
8~20 |
mg/ L |
|
嗅 |
芳香 |
- |
SS |
150~320 |
mg/ L |
|
pH |
7.0~7.5 |
- |
NH3-N |
7~15 |
mg/ L |
|
总硬度 |
70~100 |
mg/ L |
氯化物 |
200~250 |
mg/ L |
7.2 工艺流程
进水
格栅
毛发过滤器
调节池
生物氧化池
膜生物反应器
中水池
回用
消毒
生物接触氧化和膜生物反应器相结合的中水处理 工艺，设计水量120m3/d，水力停留时间(HRT)为6h，试验过程没有人为排泥。整个处理工艺包括以下几个部分：
进水系统：来水经格栅进入调节池，由潜污泵提升经毛发过滤器进入反应器。潜污泵的启停由反应器中的高低水位控制，当调节池的水位在超低水位时，自动关闭潜污泵。
反应系统：反应器有效容积30m3，分为前后两部分，前部为生物接触氧化池(1#)，后部为膜生物反应器 (2#)。前部装有弹性立体填料，采用微孔曝气，后部采用散流曝气。
出水系统：通过泵的抽吸或重力出水，由电磁阀控制出水时间间隔，在正常情况下，采用间歇出水方式，出水12min停止3min。当反应器的水位到达超低水位或中水池水位达到高水位时，反应器停止出水。
送水系统：反应器的出水加次氯酸钠消毒后进入中水池待用。
7.3 工艺特点
中水处理系统采用的是新型淹没复合式膜生物反应器，它将生物接触氧化池和膜生物反应池组合在一起。除了具有一般膜生物反应器的优点外，该工艺还具有自身的创新点。
生物接触氧化池中利用弹性立体填料容易截留、易于生物膜生长和附着生物量大的特点，使反应器中同时存在生物反应器内总体微生物浓度。由于固定生物膜的增加，可保持较低浓度悬浮相的活性污泥，这样有利于改善膜通量、降低膜阻力、延长膜的清洗周期、克服MBR能耗大的缺点。该系统改变了常规的曝气方式，使充氧效率大大提高，从而节约能耗。
7.4 启动过程
采用人工挂膜法[12]，接种污泥取自某污水厂二沉池的回流污泥( MLSS=7690mg/ L，SV =92%，SVI=78.17，呈棕褐色，生物相丰富，污泥活性好，镜检能看到大量钟虫、轮虫)，并向水中投加促进微生物生长的营养物质，依靠人工培养，使微生物富集在填料上，形成生物膜。
7.5 验结果及讨论
在生物膜成熟以后，为了改善气液传质，加速生物膜的更新，适当加大曝气强度和气水比，并且逐步减少营养物质的投加而加进一些洗浴废水，使微生物有一定的适应时间[13]。
7.5.1 色度的去除
洗浴废水的色度一般为100~250倍之间，而处理工艺的出水色度小于15倍，色度的去除率在90 %以上。
7.5.2 SS的去除
试验表明，大多数情况下膜生物反应器的出水SS接近0，只有当废水SS较高时，才有少量微小的颗粒透过膜。因此，工艺对SS的去除是非常有效的，去除效果见表3。
表3 处理系统对 SS 的去除效果
|
序号 |
进水 SS ( mg/ L) |
出水 SS ( mg/ L) |
去除效率( %) |
|
1 |
320.0 |
1.8 |
99 |
|
2 |
280.5 |
1.0 |
99 |
|
3 |
302.8 |
0.8 |
99 |
|
4 |
210.3 |
0.2 |
99 |
|
5 |
150.7 |
0.3 |
99 |
>
浊度的去除
从表4可以看出，处理工艺对浊度的去除非常有效，出水浊度小于5NTU，达到并优于《城市污水再生利用 城市杂用水水质标准》( GB/ T18920-2002) 。
表4 处理系统对浊度的去除效果
|
序号 |
进水浊度( NTU) |
出水浊度( NTU) |
去除效率( %) |
|
1 |
58.3 |
0.5 |
99 |
|
2 |
26.7 |
0.2 |
99 |
|
3 |
71.8 |
0.3 |
99 |
|
4 |
100.4 |
1.4 |
99 |
|
5 |
90.2 |
0.3 |
99 |
7.5.4 COD的去除
由表5可以看出，在进水COD为210.3~406.37mg/L 的情况下，反应池上清液的COD一般都低于120mg/L，其去除率为70%~80%，而出水COD可以稳定在50mg/L以下，表明膜系统对出水水质起到了重要的保证作用。同时发现，随着SRT的延长和污泥浓度的增加，反应器上清液的COD也逐渐呈上升趋势。
原因有两方面[14]：(1) 因为F/M值太低,进水COD不足以维持反应器中微生物的生长需要，使得大量微生物死亡，而死亡微生物细胞壁的某些组分和粘液层物质很难降解，这样就会致使上清液COD上升; (2) SRT的延长使营养物质不足、内源呼吸加剧，产生大量溶解性微生物，从而也导致上清液COD上升。由于膜组件能将这些高分子量的溶解性物质截留在反应器内，所以出水COD并不很高。
表5 处理系统对COD的去除效果(mg/L)
|
序号 |
进水 |
1 # 上清液 |
2 # 上清液 |
出水 |
|
1 |
325.58 |
58.14 |
50.39 |
42.64 |
|
2 |
277.92 |
50.36 |
48.25 |
38.60 |
|
3 |
398.58 |
68.33 |
55.04 |
45.55 |
|
4 |
210.3 |
81.81 |
52.89 |
28.62 |
|
5 |
406.37 |
121.51 |
49.80 |
21.91 |
7.5.5 NH3-N的去除
运行初期，反应器对NH3-N的去除率只有25%~34%，原因是启动初期处于冬季，尽管在室内，水温仍然低于15℃,不利于硝化菌的生长,硝化细菌和亚硝化细菌的数量少，相应的硝化和亚硝化能力差，影响 了NH3-N的去除效果。但运行一段时间以后，对NH3-N的去除率总在90%以上，硝化效果很好，显然已远远优于中水回用标准，见表5。可以看出NH3-N的去除主要是依靠生物降解，由于反应器内保持了较高的污泥浓度，因而降低了F/M值，减弱了异氧菌对Do的竞争，有利于硝化反应的进行[15]。
表6 处理系统对NH3-N的去除效果(mg/L)
|
序号 |
进水 |
1 # 上清液 |
2 # 上清液 |
出水 |
|
1 |
9.65 |
0.95 |
0.45 |
0.40 |
|
2 |
13.47 |
0.87 |
0.42 |
0.41 |
|
3 |
10.35 |
1.20 |
0.98 |
0.73 |
|
4 |
7.58 |
0.89 |
0.56 |
0.42 |
|
5 |
15.28 |
1.30 |
0.98 |
0.90 |
7.5.6 对LAS的去除
由表7可以看出，随着反应器中微生物的增加，处理系统对LAS的去除越来越有效。尽管进水LAS浓度很高，在9.52~18.92mg/L之间变化，且高于一般的洗浴废水(LAS<5.0mg/L)，但出水始终小于1mg/L。整个系统对LAS的去除率在 98 %左右，其主要依靠反应池中微生物的氧化分解，相比之下膜对LAS的截留作用很小。
表7 处理系统对 LAS 的去除效果
|
序号 |
进水 |
1 # 上清液 |
2 # 上清液 |
出水 |
|
1 |
18.92 |
2.17 |
1.5 |
0.6 |
|
2 |
12.31 |
3.50 |
1.6 |
0.9 |
|
3 |
14.16 |
0.06 |
0 |
0 |
|
4 |
15.17 |
0.15 |
0 |
0 |
|
5 |
9.52 |
0.10 |
0 |
0 |
7.5.7 容积负荷和污泥负荷
反应器中膜组件的高效截留作用，使微生物全部截留在生物反应池内，维持较高的污泥浓度和容积负荷，增强反应池的抗冲击负荷能力。在实验过程中容积负荷和污泥负荷与传统活性污泥工艺相比波动较大，容积负荷在0.6~1.4kgCOD/ m3 ·d之间，污泥负荷在0.12~0.28 kgCOD/ kgMLSS·d 之间，但这种波动并没有影响到COD、LAS和NH3-N的去除效果。
7.6 回用水的安全性
洗浴废水含有大量的细菌，在处理工艺流程中设有消毒工艺是十分必要的。本试验中中水池的容积按日水量的1/ 3计，取40m3，供水起稳定调节作用。同时使中水消毒剂接触时间大于60min。采用次氯酸钠消毒，投加量为5~10mg/L 。经检测，出水总大肠菌群数小于3个/L，余氯为0. 2~0.1mg/L。
7.7测试结果
处理系统对色度、浊度、SS和LAS的去除效果特别好，去除率均在95 %以上。
尽管生物处理对COD的降解不够稳定，但由于膜组件的截留作用弥补了其不足，使得出水COD小于50mg/ L 。
系统的硝化效果受水温和泥龄的影响很大。当水温低于10℃，氨氮的去除率很低。随着泥龄的延长，系统的脱氮效率也有所增加。
实验过程中容积负荷和污泥负荷与传统活性污泥工艺相比波动较大，容积负荷在0.6 ~1.4kg COD/ m3 ·d 之间，污泥负荷在0.12~0.28kg COD/kgMLSS·d 之间。
处理工艺中由于设有消毒设施，并且出水的总大肠菌群数小于3个/L，余氯为0.2~0.1mg/ L，回用水是安全的。
8、中水回用的意义
中水回用技术运用的意义首先在于它能缓解我国水资源短缺的现状。为生活用水、农业用水乃至工业用水等开辟了第续利用。同时，中水回用又是抑制污水排放的有效途径，大大减轻了自然水体的污染程度与污染范围，相应地降低了治理
环境污染的投资，发挥了一定的社会效益。可见，实现中水资源化具有明显的环境效益、经济效益和社会效益，是使水资源得到节约利用和增值的有效途径。也是实现环境保护的有效途径。
中水利用可以为用户或企业工厂等节省水费、排污费的支出，以及铺设引水管线及运行等设施的投入费用．相应的可降低产品的生产成本，而近距离引用中水是一套既经济又方便可行的方案，同时又能提高水的利用率，所以应大力提倡使用中水回用技术。
海水淡化也是一种水资源寻求途径，但与中水回用相比，其费用高，技术手段复杂，区域限制较大。另外，海水杂质含量要比中水高的多，这也是中水回用的优势之一。
因此，对于当今社会水资源短缺，社会高速发展而引起水需求不断增加及水资源浪费严重的状况下。中水回用的意义显得尤为重要。
9、发展中水回用的建议
1)加大宣传力度，让人们对中水有一个正确的认识，自觉加入利用中水回用途径来保护水资源的行列。
2)制定健全的法律法规统一管理，遵循一定的标准，使中水回用有法可依，有部门可循。
3)通过提高水价和排污费用引导人们利用中水，从而达到水资源的可持续利用。
4)政府通过鼓励吸引外资来投向中水回用项目的建设与运营，或对类似项目给予财政支持，减免税收等。
5)不断提高中水回用技术，培养专业人才，健全中水处理的管理机制，使中水设施得以长期稳定高效的运行，回用水质达到利用标准。
10.结语
由于水资源匮乏，中水回用具有重大的经济效益、社会效益和环境效益，势在必行。中水回用技术也日渐成熟，中水回用工程也形成一定的规模，合理的中水回用工艺更是尤为重要。无论是传统的生物法还是新型的膜分离技术，都表现出良好的前景，尤其是膜分离技术更是当今中水回用的推荐工艺之一，无论是经济还是技术，都具有可行性，具有广阔的发展前途。
参 考 文 献
1、 崔玉川，杨崇豪，张东伟，等．城市污水回用深度处理设施设计计算[J]．化学工业出版社，2003：1-7
2、 周彤，等．污水回用决策与技术[J]．化学工业出版社，2002：221-227
3、 雷乐成，杨岳平，李伟，等．污水回用新技术及工程设计[J]．化学工业出版社，2002：445-458
4、 韩剑宏，于玲红，张克峰，等．中水回用技术及工程实例[J]．化学工业出版社，2004：40-41
5、 张自杰，顾夏声，等．排水工程[J]．中国建筑工业出版社，1999
6、 关小伟，吉灯才．中水系统的发展及应用综述[J]．山西建筑,2006：195-196
7、 周嘉昕．中水回用技术介绍及分析[J]．山西建筑，2007:186-187
8、 万本太．中国水资源的问题与对策[J]．环境保护，1999
9、 王宝贞，王琳．水污染治理新技术[J]．科学出版社．2004：394-397
10、郑淑平，李亚静．浅谈中水回用工艺设计[J]．商品储运与养护，2008(5)：
11、Brindle, K. and Stephenson, T., The application of membrane biological reactors for the treatment of wastewater, Biotechnol. Bioeng., 49(6), 601-610(1996).
12、Stephenson, T., Judd, S., Jefferson, B. and Brindle K. Membrane bioreactor for wastewater treatment. London: IWA Publishing, 2000
13、Yamamoto, K., Hiasa, M., Mahamood, T. and Matsuo, T., Direct solid-liquid separation using hollow fiber membrane in an activated sludge aeration tank. Wat. Sci. Tech., 21, 43-54(1989).
14、Xing, C.-H., Tardieu E., Qian, Y. and Wen, X.-H., Ultrafiltration membrane bioreactor for urban wastewater reclamation, J. Mem. Sci, 177, 73-82(2000).
15、Xia Huang, Ping Gui, Xianghua Wen, Yi Qian: Treatment of refractory organic compound using a membrane bioreactor, 21 Century- International Symposium on Membrane Technology and Environment Protection, p.129-135, Sep. 18-21, Beijing, China
致 谢
在本论文的写作过程中，我的导师倾注了大量的心血，从确定论文选题、写作思路和整体框架，到着手去写，一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，论文在老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。在此，我向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。我还要感谢在一起愉快的度过毕业论文小组的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。
最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢！
