中水回用技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題探討

李勇 劉靜 王文鵬

摘要：指出了中水回用是解決水資澡短缺的重要手段，是污水資源化的有效方法?？偨Y(jié)了國內(nèi)外中水回用發(fā)展的現(xiàn)狀，分析了中水回用處理技術(shù)和模式。在前人研究成果的基礎(chǔ)上，探討了當(dāng)前中水回用存在的問題，以提高水資源重復(fù)利用率，實現(xiàn)水資源的持續(xù)利用。

關(guān)鍵詞：中水回用;技術(shù);模式

中圖分類號：X703.1

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）2-0049-02

1 引言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，水資源短缺的問題日益嚴(yán)重，因此，采取合適的技術(shù)來實現(xiàn)水資源的重復(fù)利用是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。中水回用便是其中一種高效便捷的措施。它不僅可以減少污水排放量，降低污水對天然水體的污染程度，而且可以提高水資源重復(fù)利用率，具有明顯的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。筆者通過查閱中水回用的相關(guān)文獻資料，分析了中水回用現(xiàn)狀，總結(jié)了現(xiàn)有的技術(shù)及模式，探討了當(dāng)前存在的問題，旨在為中水回用的研究提供參考，促進中水回用技術(shù)的進一步應(yīng)用與發(fā)展。

2 中水回用現(xiàn)狀

在發(fā)達國家，中水回用已作為一項較為成熟的技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。美國作為世界上中水回用技術(shù)應(yīng)用最早的國家之一，已有8個地區(qū)開設(shè)了專門的中水回用工廠，大大提高了水資源的利用率[1]。日本也是中水回用實施較早的國家之一，由于其國土面積狹小、四面環(huán)海、淡水資源短缺，故20世紀(jì)60年代就開始實行中水回用技術(shù)，到70年代已小有規(guī)模。日本政府大力支持中水回用工作，制定了一系列獎勵措施來推進中水回用的發(fā)展[2]。此外，在以色列、新加坡、俄羅斯、印度、澳洲及西歐、西亞、南非的一些國家，中水回用技術(shù)也得到了大力的推廣，以緩解水資源短缺的問題。

自20世紀(jì)80年代開始，中水回用技術(shù)在中國得以逐步發(fā)展。1985年北京環(huán)境保護科學(xué)研究所建成了中國首項中水回用工程[3]，隨后，青島、天津、西安等其他水資源緊缺的地區(qū)也相繼進行了中水回用在工業(yè)和民用方面的實驗研究，建成了一系列的中水回用設(shè)施。但相對而言，中水回用在國內(nèi)尚未形成有效的管理和推廣應(yīng)用機制。為推動再生水的利用，國家“十三五”規(guī)劃目標(biāo)為：由“污水處理”向“再生利用”轉(zhuǎn)變，到2020年，實現(xiàn)再生水利用率進一步提高，京津冀地區(qū)不低于30%，缺水城市不低于20%，其他城市和縣城力爭達到15%?？傮w而言，中水回用技術(shù)在國內(nèi)起步較晚，污水再生和回用水平整體不高，但由于污水產(chǎn)生量大，國家相關(guān)部門重視程度較高，故有著巨大的發(fā)展空間。

3 典型中水回用技術(shù)分析

3.1 活性炭吸附技術(shù)

活性炭以其極大的比表面積而對微量污染物有良好的吸附作用。污水在重力作用下通過一定厚度的活性炭介質(zhì)，去除水中臭味、重金屬、溶解性有機物、放射性元素及消毒副產(chǎn)物等。但該技術(shù)對進水水質(zhì)要求較高，且活性炭在吸附一段時間后達到飽和，需進行清洗后才可重復(fù)利用。因此，該技術(shù)一般只作為微污染污水的預(yù)處理工藝或污水二級處理后的深度處理工藝使用[4]。

3.2 物理化學(xué)技術(shù)

物理化學(xué)技術(shù)是當(dāng)前最熱門的中水回用技術(shù)之一。與傳統(tǒng)工藝相比，該技術(shù)具有流程較短，設(shè)備簡單，可間歇運行，無需污泥處理，管理維護方便，出水水質(zhì)較高等優(yōu)勢;但也有對進水水質(zhì)要求較高，運行成本偏高等缺點。

3.3 生物處理技術(shù)

在實際中水回用過程中，常規(guī)生物處理技術(shù)的應(yīng)用并不多，因為其出水水質(zhì)不易達到回用標(biāo)準(zhǔn)，所以現(xiàn)在多采用生物處理法與其他技術(shù)聯(lián)用的方式，主要包括好氧生物法、厭氧生物法及氧化溝、氧化塘等工藝。改良后的生物處理技術(shù)適用于有機物相對含量較高的雜排水和集約化程度較高的中水回用工程，具有耐受擊負(fù)荷、出水水質(zhì)高、運行成本小、運行較為穩(wěn)定、剩余污泥量少、操作維護簡單等優(yōu)點。但因微生物生長對pH值、溫度等的要求較高，應(yīng)用該工藝時需注意將進水控制在微生物群落能夠接受的環(huán)境條件下。

3.4 膜分離技術(shù)

常見的膜分離技術(shù)有納濾、超濾、微濾、反滲透和電滲析等[5]。該技術(shù)具有設(shè)備簡單、能耗較低、無需添加任何藥劑、SS去除效率高、無二次污染等優(yōu)勢，被視為21世紀(jì)最具應(yīng)用前景的水處理技術(shù)之一。且相較于傳統(tǒng)分離工藝，該技術(shù)能夠在常溫下操作且無相變，出水水質(zhì)高且穩(wěn)定。但其缺點在于膜的生產(chǎn)技術(shù)要求較高，膜易被污染，不易清理，故工藝建設(shè)使用成本較高。因此，為推進膜分離技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在未來的研究中應(yīng)致力于解決膜生產(chǎn)及膜污染問題。

3.5 膜生物反應(yīng)器

膜生物反應(yīng)器（MBR）是將膜處理單元與生物處理單元相結(jié)合的新型膜處理工藝，它不僅可以利用膜自身的選擇透過性將大分子物質(zhì)過濾，而且可以利用依附在膜上的菌群使水中的小分子物質(zhì)得以分解。MBR處理工藝兼具膜分離技術(shù)和生物處理技術(shù)的優(yōu)點，集膜分離、生物反應(yīng)、好氧過程、曝氣于一體，具有體積緊湊、結(jié)構(gòu)合理、節(jié)省占地面積、運行管理簡便、出水水質(zhì)較高、受水力負(fù)荷變動影響小、可實現(xiàn)自動化控制等優(yōu)勢。因此，該工藝在景區(qū)、公園、小區(qū)及工業(yè)園區(qū)的中水回用項目中得到了廣泛地應(yīng)用。

3.6 人工濕地處理法

相較于傳統(tǒng)方法，人工濕地處理法具有工作效率高、運行管理方便、技術(shù)要求低、投資成本小、可行性高等優(yōu)點。且因人工濕地本身存在一定的景觀價值和社會價值[6]，故采用人工濕地處理法進行中水回用不僅可以有效地提高水資源的利用效率，改善水環(huán)境，而且極其符合國家生態(tài)文明建設(shè)的要求和現(xiàn)代社會的發(fā)展需求。

但根據(jù)近年來國家開展中水回用的具體工作情況來看，人工濕地處理法也具有一定的局限性，如濕地占地面積較大、池底滲漏可能造成地下水污染、出水水質(zhì)受多種因素影響等。另外，受氣候條件和地域條件限制，植被生長存在一定的問題，不能保證中水回用能夠長期穩(wěn)定進行。

4 典型區(qū)域中水回用模式

中水回用模式的正確選擇不僅有利于提高污水回用率，而且具有明顯的經(jīng)濟效益。下面以部分區(qū)域中水回用工程為例介紹幾種中水回用模式。

4.1 集中居住區(qū)一以高校為例

高校人口集中，污水排放量大且水質(zhì)較高，是首選的中水原水;且高校建筑布局分區(qū)明顯，排水自然形成水質(zhì)分流，可實現(xiàn)分類回收處理。因此研究高校小區(qū)的中水回用模式對節(jié)約水資源、提高污水重復(fù)利用率具有重大意義。

高校小區(qū)污水水源單一、水質(zhì)較高，可回用于需非飲用水的各個區(qū)域。且因?qū)W校結(jié)構(gòu)規(guī)劃較為合理，污水管網(wǎng)相對完善，一般無需另建新的管道進行中水輸送，節(jié)省了建設(shè)成本和收集管網(wǎng)費用。高校小區(qū)中水回用一般采用的方法除膜生物反應(yīng)器處理系統(tǒng)外，還有周期循環(huán)式活性污泥法、人工濕地處理工藝等。具體處理時需結(jié)合具體情況，因地制宜，綜合考慮。

4.2 農(nóng)村地區(qū)

一些近郊的農(nóng)村地區(qū)種植業(yè)、畜牧業(yè)發(fā)達，需水量大，可采用“灌溉回用”模式，將生活污水等經(jīng)深度處理后輸送到農(nóng)田進行滴灌和噴灌。由于土壤和植物具有凈化和過濾功能，再生水灌溉不僅可以有效減少重金屬和生化需氧量等污染物的排放，防止水體二次污染;而且可以提高土壤肥力，促進植株生長，一舉多得。

但是，污水中的重金屬可能會破壞土壤和微生物的活性，且在進入食物鏈后，會形成對人體健康有害的累積毒藥。此外，氮磷等營養(yǎng)元素及致病細(xì)菌等也是需被監(jiān)控的關(guān)鍵因子。因此，再生水灌溉應(yīng)選取合適的水源，制定合理的監(jiān)測調(diào)控手段，防止其對農(nóng)田及附近水體的二次污染，避免污染物積累對人體造成毒害。

5 存在問題

5.1 公民意識薄弱

由于知識宣傳和政策推廣力度不夠，公眾對中水供應(yīng)的質(zhì)量和可靠性存在質(zhì)疑，缺乏自覺使用中水的積極性。

5.2 投入資金不足

中國中水回用資金多為國家、政府補貼，很少有私營企業(yè)投資。

5.3 城市建設(shè)結(jié)構(gòu)不合理

中國城市的建設(shè)很少考慮到中水分配問題。公用事業(yè)走廊留下的空間不足以容納再生水分配管網(wǎng)，且改裝費用昂貴，不利于中水回用工程的實施。

5.4 政策法規(guī)缺乏一致性

政府未對再生水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和價格、處理和生產(chǎn)能力、輸水和配送方式作出統(tǒng)一規(guī)定，也未對用于監(jiān)測和管理中水應(yīng)用的現(xiàn)場操作手冊等提出詳盡要求。

6 結(jié)論

本文總結(jié)了國內(nèi)外中水利用發(fā)展現(xiàn)狀，通過對當(dāng)前中水回用技術(shù)及模式的探討發(fā)現(xiàn)，中國的污水處理技術(shù)和回用模式已經(jīng)相對成熟，但中水回用的規(guī)模和范圍并不理想。因此，在進一步增強回用技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)上，大力推行中水回用政策，完善相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和體系，可早日實現(xiàn)中水回用技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

參考文獻：

[1]楊承鴻.中水回用技術(shù)及其存在問題探討[J].山西建筑，2010，36（23）：203～204.

[2]邱頡.中水回用現(xiàn)狀及發(fā)展前景淺析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（3）：80.

[3]繆丹，陳吉.我國城市中水回用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)旬刊，2015， 34（12）：91～93.

[4]李臘梅，談中水回用技術(shù)[J].山西建筑，2013，39（9）：118—120.

[5]石岐林.中水回用技術(shù)淺析[J].新材料新裝飾，2014（4）.

[6]韋瑋，陸夏銘，楊青，高校校園實施中水回用的可行性探析[J].大眾科技，2015（3）：62～63.