城市污水深度处理与水资源可持续利用

张杰¹，曹开朗²
(1.中国市政工程东北设计研究院，吉林长春130021；2.中国市政工程华北设计研究院，天津300074)

　　摘　要：污水深度处理与再利用在水的循环中占据重要位置，起关键作用，是通向健康水循环的桥梁。推进污水深度处理，普及再生水利用是人类与自然兼容协调，创造良好水环境，促进循环型城市发展进程的重要举措。
　　关键词：健康水循环；污水深度处理；再利用；循环型城市
　　中图分类号：X703.1
　　文献标识码：B
　　文章编号：1000-4602(2001)03-0020-02

　　18世纪产业革命以后，特别是近半个世纪以来，人类社会采取的是大量生产、无度消费、大量废弃的方式，这是建立在自然界的能源、资源是无限的认识之上的。由于现代科学技术突飞猛进，经济快速发展，人口剧增并向大都市集中，使得大自然不堪重负，环境遭到破坏，人类的生存发展受到威胁，使人类意识到地球资源与环境是有限的，而建立循环型的城市是拯救资源、能源和环境的有效措施，应将其列为城市建设的中心政策，是21世纪社会生产与消费的新秩序，是人类社会持续发展的基础。
　　水是在陆地—河海—大气中循环的自然资源，是人类的共同财富，只要人们遵守它的循环规律，维持健康的水循环，它就能永久地为人类所利用。城市的给水排水系统对于水自然循环至关重要，是水大自然循环的一个旁路，是水社会循环的重要组成部分。城市排水系统是水自然循环与社会循环的联结点，污水处理厂是水循环中水量与水质的平衡点。
　　欲完成排水系统恢复与维系健康水循环的功能，污水处理程度与普及率是应认真讨论的。中国工程院在为国家编制《中国可持续发展—水资源战略》中指出，当2010、2030年全国污水处理普及率分别达50%和80%时，城市污水对水环境的污染负荷并没有明显减弱，近岸海域、江河湖泊仍然达不到环境质量标准，这是由于污水处理率虽在增加，但污水排放总量也在增长，污染负荷总量削减有限之故。
据文献报导，东京都污水处理率达95%以上，区域内河川水质已有明显改善，但东京湾富营养化仍有增长的趋势，赤潮时有发生。当东京湾流域的川崎市、横滨市和东京都的污水二级处理率都达到100%时，污水厂排放的负荷仍占入海负荷的大半，海水上层水质CODMn仍为5.46～5.75 mg/L，还是达不到环境标准，这是因为普通二级处理只能去除易分解的含碳有机物，而对N、P和难降解有机物作用不大。1997年东京湾排放标准提高到CODMn为12mg/L，TN为10mg/L，TP为0.5 mg/L，这就意味着东京湾的环境质量已寄希望于污水深度处理。
　　国内外水环境恢复与再生的实践经验表明，污水深度处理与再利用是通向健康水循环的桥梁。再生水有效利用的每一点实际进步都是对地球环境、人类进步的贡献，推进污水深度处理和普及再生水利用是人类与自然兼容协调，创造良好水环境，促进循环型城市发展进程的重要举措。
　　迄今为止环境工作者只注意到城市污水处理与排放，将排水系统功能定位在防止内涝，改善生活环境和保护公共水域水质之上，今天看来还远远不够。现今城市排水系统应是恢复和创造良好水环境，维持健康水循环的基础设施，要实现这种功能就需要推进污水深度处理和再生水的有效利用。

　　1　推进污水深度处理

　　所谓污水深度处理有别于污水三级处理。三级处理是在二级处理流程之后再增加处理设施来取得良好的水质，而深度处理则不限于此，采用二级处理新工艺取得更好的水质也是深度处理。譬如采用生物脱氮、除磷就是在二级处理过程中完成的，尤其是磷的去除就更方便，采用厌氧—好氧活性污泥法可以在不增加基建和运行费用的条件下，改变运行工况就能除磷，并且能收到抑制丝状菌繁殖，防止污泥膨胀的效果。无论正在建设和已运行的污水厂都可以改造成为厌氧—好氧活性污泥法除磷工艺，减少我国水域的磷污染负荷，这对于闭锁性的湖泊、海湾是有重要价值的。活性污泥法发展到今天，应该以厌氧—好氧活性污泥法替代普通活性污泥法成为标准流程。当然污水深度处理也不排除三级处理，当再生水用户对SS、COD、色度、嗅味有特殊要求时，应在二级处理之后增加混凝过滤、生物膜过滤、臭氧氧化、活性炭吸附以至膜分离净化单元。
　　污水深度处理在经济发达国家已在推广，甚至普及。1996年日本有162处污水厂有再生水设备，再生水利用量为48×104 m3/d。西欧各国远早于日本就达到了相当高的普及率，见表1。

表1　　发达国家的深度处理普及率 % 类别 日本 英国 德国 加拿大 美国 芬兰 瑞典 1997 1993 1993 1993 - 1993 1993 二级处理普及率 55 96 90 75 71 77 95 深度处理普及率 5 12 48 28 30 67 88

　　就我国实际情况而言，污水深度处理与再生水利用是维系良好水循环的必由之路。对于进入渤海湾、深圳湾、滇池、东湖、南四湖、巢湖等封闭性水域的水进行深度处理是防止富营养化，恢复水体功能的急需措施。环境主管部门应制定地方标准，严格限制N、P和难降解物质的排放总量。对于缺水地区，深度处理是生产再生水的主导工艺，能起到开发城市污水资源和大幅度削减污染负荷的双重作用，这些地区可以率先推进污水深度处理与再生水利用。多年来由于财政非常有限，不少环保部门领导和水质专家侧重于寻求一级处理、自然处理等既“省钱”、“节能”又解决环境污染的途径，其实这些途径是难以奏效的。若在二级处理基础上进行深度处理，将排放的处理水变成再生水，使之稳定地成为城市水源的重要部分，那么就可以把远距离调水的巨额费用用于污水的再生，开发污水资源，财政就可以承担，此乃一举两得，事半功倍的智者之举。在封闭性水域地区和缺水地区舍此别无出路，就是在水资源丰富地区，这也是保持健康水循环的良策。

　　2 再生水作为水源的应用前景

　　城市污水是城市稳定的淡水资源，污水再生利用减少了城市对自然水的需求量，削减了对水环境的污染负荷，减弱了对水自然循环的干扰，是维持健康水循环不可缺少的措施。在缺水地区和干旱年份再生水的应用更是雪中送炭，是解决水荒的有力可行之策。再生水可应用于以下几个方面：①创造城市良好的水溪环境。再生水可补充维持城市溪流生态流量，补充公园、庭院水池、喷泉等景观用水。日本从1985年—1996年用再生水复活了150余条城市小河流，给沿河市区带来了风情景观，愉悦着人们的心情，深受居民欢迎。北京、石家庄等地也利用再生水维持运河与护城河基流。
　　②工业冷却水。大连春柳河污水厂1992年建设投产了污水再生设备，产量为1×10⁴m³/d，主要用于热电厂冷却用水，少部分用于工业生产用水，运行10年来效果良好，效益可观。
　　③道路、绿地浇洒用水。大连经济开发区用再生水喷洒街道花园、林荫树带，节省了大量自来水。喷洒用水的水质要求应该比工业用水更严格，因为它影响沿路空气并可能与人体接触，现开发区污水厂正在进行水质净化试验，以期提高再生水水质。
　　④城区中水道。中水道以冲厕所等杂用水为主，一般是以大厦或居民小区为独立单元，自行循环使用。在有条件的城市可以在大片城区内建设广域中水道，供千家万户使用。
　　⑤融雪用水。日本融雪用水占全部再生水使用的11%，在我国北方也有应用前景。
　　⑥农业用水。再生水用于农业灌溉不仅节省了水资源，同时也使回归自然水体的处理水又得到进一步净化。再生水用于农田应满足农田灌溉标准，一般二级处理水经过适当稀释就可以达到水质要求。

　　3　结语

　　推进城市污水深度处理是维系良好水环境、水资源可持续利用的重要举措，是通向健康水循环的桥梁。城市污水再生水的有效利用是建设循环型城市的重要组成部分，它的每一点实际行动都是对地球环境，人类进步的贡献。

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　　电　　话：(0451)6282207
　　收稿日期：2001-01-03