建筑用水的回收利用

建筑用水的回收利用

随着现代社会工业的迅猛发展,城市用水量和废水量急剧增加,水资源情况日趋紧张,这已经成为世界各国共同面临的问题。在水资源紧缺的现实下,将污水进行深度处理后作为再生资源是必然的发展趋势,污水资源化利用技术的推广应用势在必行。
    我国的中水技术发展和应用是从改革开放时开始的。从1984年开始进入我国中水技术发展的第一阶段,当时的中水技术是处于对日本中水技术的学习,是工程技术设备引进、消化和工程应用试点研究的阶段。主要技术特点是传统的生物处理技术和混凝、沉淀、过滤的深度处理技术在这一工程方面的应用。第二阶段是中水工程设施建设实践阶段,这个阶段技术发展的主要特点是各种处理工艺和处理方法都在实际工程应用中得到检验。总后勤部建筑设计研究院的中水应用技术研究,逐渐形成和丰富了几个版本《建筑给水排水设计手册》的中水部分,使中水技术成为工程应用技术的一部分。2001年12月28日《建筑中水设计规范》通过建设部组织的联合审查,2003年3月1日正式实施,标志着中水设施建设进入全国推进的新阶段,回用设施建设将以更多、更新的方式展开,应用技术发展将登上一个新的台阶。
    中水处理方法一般是按照生活污水中各种污染物的含量、中水用途及要求的水质,采用不同的处理单元,组成能够达到处理要求的工艺流程。中水处理方法包括生物处理技术、物化处理法等。生物处理技术是利用微生物的吸附、氧化分解污水中有机物的处理方法,包括好氧生物处理和厌氧生物处理。中水处理多采用好氧生物处理技术,包括活性污泥法、接触氧化法、生物转盘等处理方法。这几种方法或单独使用,或几种生物处理方法组合使用,如接触氧化+生物滤池;生物滤池+活性炭吸附;转盘砂滤等流程。但以生物处理为中心的工艺存在以下弊端:1)由于沉淀池固液分离效率不高,曝气池内的污泥难以维持到较高浓度,致使处理装置容积负荷低,占地面积大;2)处理出水受沉淀效率影响,水质不够理想且不稳定;3)传氧效率低,能耗高;4)剩余污泥产量大,污泥处理费用增加;5)管理操作复杂;6)耐水质、水量和有毒物质的冲击负荷能力极弱,运行不稳定。
    物理化学法是以混凝沉淀(气浮)技术及活性炭吸附相结合为基本方式,与传统二级处理相比,提高了水质。但混凝沉淀技术产泥量大,污泥处置费用高。活性炭吸附虽在中水回用中应用较广泛,但随着水污染的加剧和污水回用量的日益增大,其应用也将受到限制。因此,以高效、实用、可调、节能和工艺简便著称的膜处理技术应运而生。关于膜分离技术的重要性,美国官方文件曾说“18世纪电器改变了整个工业进程,而20世纪膜技术将改变整个面貌”。日本则把膜技术作为21世纪的重点技术进行研究开发。膜分离技术包括微滤、纳米过滤、超滤、渗析、反渗透、电渗析、气体分离等,其以处理效果好,能耗低,占地面积小,操作管理容易等特点而备受关注。微滤可以去除沉淀不能除去的包括细菌、病毒在内的悬浮物,还可以除磷;超滤已被用于去除腐殖酸等大分子;反渗透已被用于降低矿化度和去除总溶解性固体;使用反渗透对于城市污水处理厂二级出水的脱盐率达90%以上,水的回收率达75%左右,COD(化学)和BOD(生化)的去除率达85%左右(超滤大于50%),细菌去除率90%以上,对于含氮化合物、氯化物和磷也有较为优良的脱除性能;纳米过滤介于反渗透和超滤之间,工作压力在0.15 MPa~1 MPa,可以截留200道尔顿~400道尔顿以上的分子,产水量也较大,如在827 kPa时达1 020 L/(m2·d)。纳米过滤可以直接去除一切病毒、细菌和寄生虫,同时大幅度的降低溶解有机物(消毒副产物的前体),它可将THMs(三卤甲烷)和HAAs(卤代乙酸类物质)前驱物去除90%,硬度去除85%~95%,一价离子去除率大于70%(操作压力为482 kPa~689 kPa时),在软化水的同时减少溶解固体,低压大水量使得纳米过滤的运行费用大大降低。为减少消毒副产物和溶解有机炭,用纳米过滤比用传统的处理和用臭氧加活性炭更便宜。目前,膜分离作为中水回用技术已在我国北方等严重缺水的地区得到了广泛的应用。
    太原是全国严重缺水城市之一,人均拥有量不足全国平均水平的1/12,缺水已经成为城市经济社会发展的主要瓶颈,在20世纪90年代初政府开始宣传、推广建设使用中水,并开展了试点工作。迎泽宾馆、省委机关中水工程就是早期成功的试点项目。近年来,非常重视再生水的利用,坚持依靠科技进步,强化法制建设,实施“三同时”(“三同时”指中水设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用)管理制度,在开辟城市第二水源,提高水的有效利用,改善太原市的水环境方面取得了显著成绩,城市污水处理率达到65.4%;城市再生水利用率达到30.5%。
    目前,太原市已经建设中水工程的有:山西国贸大饭店、大唐四季花园、山西大学商务学院等18家单位,设计处理量达到5 000 t/d左右。山西国贸大饭店于2004年在主体工程建设的同时配套建设了中水处理系统,该系统中水采用生物处理+物化处理法,废水来源于客房洗浴、职工浴室淋浴水、写字楼盥洗排水、冷却塔排污水等。废水经过中水处理系统处理后,平均每日可产出中水260 m3左右,全部回用于饭店的客房和写字楼的厕所冲洗,约占饭店日用水量的30%。该系统24 h自动运行,生产1 m3中水成本约1.912元,按现行水价(商业)5.6元/m3计算,每日节水260 m3,每天可节约水费(5.6-1.912)×260=959元,每年可节约水费:959×365=35万元。
    大唐四季花园住宅小区,2004年建成中水处理系统,该系统采用生物膜法,收集了部分小区生活污水,经处理后回用于绿化、洗车、景观补水等方面,开了太原市建筑小区中水利用的先河。山西大学商务学院每天产生生活污水约2 000 m3,对周边环境的污染十分严重,2008年山西大学商务学院在太原市节水办的大力倡导和支持下投资200多万元建了日处理量1 000 m3的中水回用设施,采用的是生物处理法。它不仅彻底解决了学院排污难的问题,而且还为校园的130 000 m2的人工湖提供补水700 m3/d,为32 000 m2绿地提供绿化用水200多立方米,仅这两项一年就为学院节约水费48万元。取得了明显的经济效益、社会效益和环境效益。
    目前,在实践中还存在许多问题制约着建筑中水的进一步发展:1)人们对中水工程的认知程度有待于进一步提高;2)法规不健全,缺乏配套政策支持;3)没有建立起适应市场机制的水价体系,缺少足够的经济激励措施;4)缺乏中水工程建设管理的市场机制和创新意识。
    中水回用是一项复杂的社会工程,单靠某一个部门的努力是不够的,应充分发挥政府各职能部门的作用,各尽所能,共同参与中水发展。要解决中水利用的一系列问题,需要正确的引导和有力的监管,需要在行政、经济、技术、法律、宣传等方面采取一系列措施。首先要加强宣传,提高群众对中水的认识,消除群众使用中水的顾虑。增强对建设中水设施具有长远经济、社会效益的认识,同时采取给予经济补助的激励机制,调动中水建设的积极性。其次要尽快编制出台规范中水的设计、建设、运营、管理等全方位的专项法规及行业标准。最后要坚持可持续发展战略,把中水工程作为有效利用水资源的重要措施,纳入城市建设总体规划。
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