1、 2 0 2 3年1月J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y第2 5卷 第2期收稿日期:2 0 2 2-1 2-1 6作者简介:武浩浩(1 9 9 6-),男,硕士,研究方向为工业污水中水回用处理及零排放。通讯作者:肖志毅(1 9 8 0-),男,高级工程师,硕士,研究方向为城市污水处理厂工艺升级改造及高含盐废水处理。中中水水回回用用技技术术的的发发展展和和应应用用武浩浩,肖志毅(中铁建发展集团有限公司水处理技术研究中心,北京1 0 0 0 4 3)摘要:新时代随着经济高质量发展,构建人类与自然命运共同体显
2、得尤为重要,中水作为水资源再生利用的第二选择成为缓解水源紧张和水环境生态稳定的最优方案。从中水回用的必要性、中水回用的研究现状、中水回用的处理工艺、中水回用的工业应用实例和中水回用存在的一些问题等方面展开阐述,针对国家2 0 2 5年在重点地区回用水率实现3 5%以上,调研建筑、钢铁、电力、印染等工业用水行业,采用超滤和反渗透相结合的方式有望使回用水率达到8 0%以上,并且系统和建设性的提出中水回用不仅是未来城市水源供给的主力军,而且是构建资源循环、可持续发展、“零排放”节能减排和生态和谐社会的最优选择。关键词:中水回用;水环境;工业应用;零排放中图分类号:X-1 文献标识码:A 文章编号:1
3、 6 7 4-9 9 4 4(2 0 2 3)0 2-0 2 0 2-0 7D e v e l o p m e n t a n dA p p l i c a t i o no fR e c l a i m e dW a t e rR e u s eT e c h n o l o g yWuH a o h a o,X i a oZ h i y i(C R C CD e v e l o p m e n tG r o u pC o.,L t d.W a t e rT r e a t m e n tT e c h n o l o g yR e s e a r c hC e n t e r,B e i
4、j i n g1 0 0 0 4 3,C h i n a)A b s t r a c t:E n t e r i n gan e we r a,h i g h-q u a l i t ye c o n o m i cd e v e l o p m e n ts h o u l dk e e pp a c ew i t ht h et i m e sw i t hac o mm u n i t yo fn a t u r a ld e s t i n yf o rm a n k i n d.R e c l a i m e dw a t e r,a st h es e c o n dc h o i
5、 c ef o rw a t e rr e s o u r c er e c y-c l i n g,h a sb e e nb e c a m e t h eb e s t c h o i c e f o ra l l e v i a t i n gw a t e rs h o r t a g ea n dm a i n t a i n i n gw a t e re n v i r o n m e n t s t a-b i l i t y.T h i sp a p e rs t a r t s f r o mt h eb a c k g r o u n d,r e s e a r c h
6、s t a t u sa n dt r e a t m e n tp r o c e s so fr e c l a i m e dw a t e rr e-u s e,a n dp u t s f o r w a r ds o m ee x i s t i n gp r o b l e m s i nc o m b i n a t i o nw i t ht h ea p p l i c a t i o ne x a m p l e so f r e c l a i m e dw a-t e rr e u s e.I nv i e wo f t h en a t i o n a l r e
7、u s e r a t eo fm o r e t h a n3 5%i nk e ya r e a sb y2 0 2 5,t h eu s eo f i n d u s t r i a lw a-t e r i n d u s t r i e ss u c ha sc o n s t r u c t i o n,s t e e l,e l e c t r i cp o w e r,p r i n t i n ga n dd y e i n g i s i n v e s t i g a t e d,a n dt h ec o m b i-n a t i o no f u l t r a f
8、 i l t r a t i o na n d r e v e r s eo s m o s i s i s e x p e c t e d t om a k e t h e r e u s e r a t e r e a c hm o r e t h a n8 0%.I t i sp r o-p o s e dc o n s t r u c t i v e l y t h a t t h e r e u s eo f r e c l a i m e dw a t e r i sn o t o n l y t h em a i n f o r c eo f f u t u r eu r b a
9、 nw a t e r s u p p l y,b u t a l s o t h eb e s t c h o i c e f o rb u i l d i n ga r e s o u r c e r e c y c l i n g,s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t a n d z e r oe m i s s i o n e c o l o g-i c a l s o c i e t y.K e yw o r d s:r e c l a i m e dw a t e r r e u s e;w a t e re n v i r o n
10、m e n t;i n d u s t r i a l a p p l i c a t i o n;z e r oe m i s s i o n1 引言随着经济快速的发展、人口数量的激增、城市化进程的不断推进,如何协调人口增长引发社会资源供需不平衡矛盾是当下水环境研究的重点。水资源作为2 1世纪重要的话题受到各国政府的重视,广义的水资源中淡水仅占3.4 7%;狭义的水资源主要是冰川占淡 水 的2/3,目 前 人 类 容 易 利 用 的 淡 水 仅 有0.7%13。一方面,生活质量的提高使得人们对水资源的需求不断加大;另一方面,国民对可用水资源概念的模糊认识,单纯通过政府宣传节水必要性已无法解决
11、水资源短缺的问题2。中水回用作为一种新的水资源,由于其供水可靠性成为各国政府和环保组织考虑的重要供水水源46。中水是从改革开放以来在我国开始兴起,发展至今已有4 4年之久,因其水质介于给水和排水之间,故名“中水”,是即经过物化、生化等手段使出水水质达到回用标准的一类水79。一般用于农田灌溉、城市道路浇洒、居民冲厕、车辆冲洗、工业循环冷却水等方面,中水回用是在一定程度上经济可行的缓解城市水202DOI:10.16663/ki.lskj.2023.02.041 武浩浩,等:中水回用技术的发展和应用环境与安全源危机的举措,应用范围从单一的工业园区循环冷却水和锅炉补充水到区域性的整体城区中水循环回用,
12、对 今 后 生 态 城 市 水 平 衡 建 设 有 重 要 的 应 用意义1 01 2。中水的诞生源于人们急需上水的“平价替代”,开辟了城市的第二水源,也大大延长了淡水的“使用寿命”。从下水过渡到中水,需要经过一系列的反应,首先粪便污水因为有害物质较多从源头上被直接淘汰,其他的杂排污水经过生物处理、过滤和消毒等环节而达到中水回用标准。从总大肠菌群这个指标来说中水不能作为自来水使用。但某种程度上,中水用途较为宽泛,由于用水要求不高,满足城市非饮用水供水需求1 31 5。中水是人类探索水资源循环利用的一大结晶,合理利用和开发中水不仅可改善城市用水紧张的局面,而且对于江河湖泊的生态系统改善有很大的促
13、进意义,同时,还可节省用水成本,推动经济高质量发展,有着良好的发展前景1 61 8。2 中水回用发展现状2.1 国外中水回用发展现状中水回用技术的研究与应用有近百年历史,因其极大地满足了城市发展中生产生活用水需求,许多国家相继开展了中水回用技术实践活动。国外一些国家由于较早地开展污水处理工艺,相关技术和相关法规较为完善。接下来主要介绍一下美国、日本、以色列等一些发达国家的中水回用情况1 9,2 0。(1)美国。美国是实施中水回用最早的国家,1 9 1 2年在美国加州旧金山某公园进行了中水灌溉回用项目。2 0世纪8 0年代,美国就已经有5 4 0个城市中水利用工程,出于人口增长和气候变化考虑,美
14、国5 0个州中有4 3个州均在实施中水回用项目,其中尤其以加州中水回用方式具有多样性,大约5 9%用于农业灌溉和地下水回灌,大约2 4%用于工业生产和园林绿化,1 3%用于城市公共建筑和居民家用冲厕,加利福尼亚州灌溉回用是其污水再生回用的最主要应用方向,为全国回用总量的2 2%,而德克萨斯州、蒙大拿州、科罗拉多州总共占全国回用总量的3 2%,为考虑城市远距离供水带来的供水不稳定和能耗问题,美国正将污水处理为饮用水,解决供水紧缺的现状2 12 3。(2)日本。日本是中水回用的典型代表,再生水利用始于2 0世纪8 0年代,水资源再利用的历史分为3个阶段:第一阶段即厕所冲洗和景观灌溉;第二阶段即溪流
15、流量增加和娱乐应用;第三阶段多用途应用,日本污水处理厂有水回收设施的仅占总污水处理厂的8%,提供安全再生水的同时降低能耗是其之后发展方向,其采用2种中水回用形式:闭路水循环系统和区域水循环系统。闭路系统发生在单独建筑物内的污水收集、处理和再循环,回用水多用于大厦或办公楼的冲厕供水;区域系统则是通过收集一片区域内多个建筑物的生活污水进行统一处理后,通过中水供水管道回用到该片区域的景观绿化、道路浇洒和冲厕水方面2 42 6。日本的中水回用典型工程见表1。表1 日本的中水回用典型工程工程处理流程东京港区某建筑中水回用杂用水+格网+反渗透膜处理+活性炭吸附+消毒+回用川崎市中水回用工程二级生化出水+好
16、氧滤池+活性炭吸附+臭氧氧化+回用东京千代田区某建筑中水回用杂用水+格栅+油水分离+曝气池+沉淀池+过滤池+消毒+回用江崎市工业中水回用工程二级生化出水+加氯消毒+中水回用东京都江东地区工业中水回用工程二级生化出水+混凝沉淀+活性炭+加氯+回用 (3)以色列。以色列位处中东常年干旱地带,全国范围内严重缺水,近7 0%的饮用水来自海水淡化,各种高科技水务支撑和建立了完备的水系统。以色列中水的开发利用程度也位于世界前列,目前以色列建立了完善的输水及管网系统,具有全球最大的污水处理厂,污水回收率一再提升,当前已具有7 5%的回用率,成为世界上中水回用率最高的国家2 7。(4)澳大利亚。澳大利亚地广人稀,随着人口以1.5%速率增长同时且大部分地区降雨量较少,城市缺水问题日益凸显,2 0世纪8 0年代该国政府提出了水资源循环的构想,首次将中水回用列入了国家发展战略规划中,截至目前已经建立了6 0 0余个污水处理厂,实现了城镇污水的区域循环,国家自然灾害频发,森林火灾诱发新南威尔士和昆士兰州的城镇供水短缺情况更加促使政府部门加大了中水的回用举措,布里斯班将3 0%的再生水作为城市补充水源,资源循环