水回用問題技術與實踐下載

1. 當前水資源利用存在的問題以及合理規劃、利用與節約的方法和措施

中國的水資源利用 石玉波 （水利部水資源司） 水資源是指由當地降水產生的，可以用於人們生產與生活各類用途，存在於河流、湖泊、地下含水層中的逐年可更新的動態水資源，主要包括地表水和地下水。水資源具有循環性和有限性、時空分布不均勻性、不可替代性、經濟上的利害兩重性等四種特性。 世界水資源總量為20億立方米，人均水資源量為7342立方米/人。1995年，全世界水資源利用量38000億立方米，消耗量21000立方米，其中農業用水量25000億立方米；工業用水量7500億立方米；居民生活用水量3500億立方米；各種損失量2000億立方米。 在全球范圍內面臨以下的水資源問題： ◆ 全球供水安全面臨嚴峻挑戰。根據世界水理事會發布的《全球水展望》統計，目前世界上有12億人（佔全球人口的1/5）得不到安全飲用水，有30億人（佔全球人口的1/2）缺乏衛生設施，每年有300萬到400萬人死於水致性疾病。 ◆ 水資源短缺日益成為全球性的問題。從1900年到1995年，全球用水量從6000億立方米增加到38000億立方米，增加了5倍，是同期人口增幅的兩倍以上。1993年聯合國對世界淡水資源的評價表明有1/3的人口居住在水資源中度和高度緊缺的地區。聯合國的報告顯示，2025年世界用水總量達到44840億立方米，屆時受水資源短缺困繞的世界人口將增加到總數的2/3，人均可利用水資源量將從1990年的7800立方米減少到2025年的4800立方米。 ◆ 世界水環境狀況趨於惡化。在大多數發達國家和經濟轉型國家，許多經濟進步都是以嚴重破壞自然環境為代價的。在20世紀中，世界濕地面積已經減少半數，造成重大的生物多樣性損失。在發展中國家，所有大城市的地表水和地下水水質都在迅速惡化，威脅人的健康和自然價值。 2000年3月17-22日，世界水理事會在荷蘭海牙召開了第二屆世界水論壇暨部長級會議，中日兩國都派政府代表團參加了這次會議，這是一次極為重要的世界水資源政策大會，會上對保證21世紀全球水安全達成了共識，發表了海牙部長級宣言，會上中國水利部部長汪恕誠先生在發言中提出了在統一認識的基礎上，立即開始行動的倡議，贏得了與會代表和會議組織者的廣泛贊同。第三屆世界水論壇將於2003年在日本召開，聯合國大會還提議把2003年作為國際淡水年，表明了國際社會對水資源可持續利用問題的高度重視。中日在水資源領域已經開展了廣泛的交流和合作，我們參與了日本建設省河川局主辦的"河流中的水"系列專題咨詢活動，也將積極參與第三屆世界水論壇的各項活動。 一、中國的水資源概況 1、水資源總量 中國水資源總量為2.8萬億立方米。其中地表水2.7萬億立方米，地下水0.83萬億立方米，由於地表水與地下水相互轉換、互為補給，扣除兩者重復計算量0.73萬億立方米，與河川徑流不重復的地下水資源量約為0.1萬億立方米。按照國際公認的標准，人均水資源低於3000立方米為輕度缺水；人均水資源低於2000立方米為中度缺水；人均水資源低於1000立方米為重度缺水；人均水資源低於500立方米為極度缺水。中國目前有16個省(區、市)人均水資源量(不包括過境水)低於嚴重缺水線，有6個省、區(寧夏、河北、山東、河南、山西、江蘇)人均水資源量低於500立方米。 2、中國水資源的主要特點 總量並不豐富，人均佔有量更低。中國水資源總量居世界第六位，人均佔有量為2240立方米，約為世界人均的1/4，在世界銀行連續統計的153個國家中居第88位。 地區分布不均，水土資源不相匹配。長江流域及其以南地區國土面積只佔全國的36.5%，其水資源量佔全國的81%；淮河流域及其以北地區的國土面積佔全國的63.5%，其水資源量僅佔全國水資源總量的19%。 年內年際分配不勻，旱澇災害頻繁。大部分地區年內連續四個月降水量佔全年的70%以上，連續豐水或連續枯水年較為常見。 二、中國水資源開發利用 1、水資源開發利用成就 中華民族5000年文明史也是與水旱災害斗爭的歷史，新中國成立後，水利建設取得了舉世矚目的成就。到2000年，建成水庫8.5萬座，總庫容5100億立方米；發展灌溉面積8.2億畝；修建堤防27萬公里，初步控制了大江大河常遇洪水；治理水土流失面積80萬平方公里；水電裝機7680萬千瓦，653個縣實現了農村電氣化。 2、水資源開發利用分析 2000年全國用水總量5498億立方米，其中農業3784億立方米，佔68.8%，工業1139億立方米，佔20.7%，生活用水575億立方米，佔10.5%。從開發利用程度分析，全國水資源開發利用率達到20%，水資源開發利用程度最高的海河流域地表水控制利用率達到94%，平原區淺層地下水開采率為100%，水資源總量消耗率達到96%。從用水指標分析，全國人均用水量430立方米，萬元GDP用水量610立方米，萬元工業產值用水量78立方米，農田灌溉畝均用水量479立方米，城鎮生活人均用水量為每日219升，農村生活人均用水量為每日89升。 3、水資源開發利用中存在的主要問題 （1）供需矛盾日益加劇 首先是農業乾旱缺水。隨著經濟的發展和氣候的變化，中國農業，特別是北方地區農業乾旱缺水狀況加重。目前，全國僅灌區每年就缺水300億立方米左右。上世紀90年代年均農田受旱面積2667萬公頃，乾旱缺水成為影響農業發展和糧食安全的主要制約因素；全國農村有2000多萬人口和數千萬頭牲畜飲水困難，1/4人口的飲用水不符合衛生標准。 其次是城市缺水。中國城市缺水現象始於70年代，以後逐年擴大，特別是改革開放以來，城市缺水愈來愈嚴重。據統計，在全國663個建制市中，有400個城市供水不足，其中110個嚴重缺水，年缺水約100億立方米，每年影響工業產值約2000億元。 （2）用水效率不高 目前，全國農業灌溉年用水量約3800億立方米，佔全國總用水量近70％。全國農業灌溉用水利用系數大多隻有0.3－0.4左右。發達國家早在40－50年代就開始採用節水灌溉，現在，很多國家實現了輸水渠道防滲化、管道化，大田噴灌、滴灌化，灌溉科學化、自動化，灌溉水的利用系數達到0.7～0.8。 其次，工業用水浪費也十分嚴重。目前我國工業萬元產值用水量約80億立方米，是發達國家的10～20倍；我國水的重復利用率為40％左右，而發達國家為75～85％。 中國城市生活用水浪費也十分嚴重。據統計，全國多數城市自來水管網僅跑、冒、滴、漏損失率為15%-20％。 （3）水環境惡化 2000年污水排放總量620億噸，約80%未經任何處理直接排入江河湖庫，90%以上的城市地表水體，97%的城市地下含水層受到污染。由於部分地區地下水開采量超過補給量，全國已出現地下水超采區164片，總面積18萬平方公里，並引發了地面沉降、海水入侵等一系列生態問題。 （4）水資源缺乏合理配置 華北地區水資源開發程度已經很高，缺水對生態環境己造成了影響。目前黃河斷流日益嚴重，卻每年調出90億立方米水量接濟淮河與海河，因此，對水資源的合理配置和布局，區域間的水資源的調配要依靠包括調水工程在內的統一規劃和合理布局。 （5）經濟發展與生產力布局考慮水資源條件不夠 在計劃經濟體制下，過去工業的布局，沒有充分考慮水資源條件，不少耗水大的工業卻布置在缺水地區；耗水大的水稻卻在缺水地區盲目發展，人為加劇了水資源合理配置的矛盾。 綜合上述，中國水資源總量並不豐富，地區分布不均，年內分配集中，北方部分地區水資源開發利用已經超過資源環境的承載能力，全國范圍內水資源可持續利用問題已經成為國家可持續發展戰略的主要制約因素。 三、中國水資源面臨的形勢與挑戰 21世紀初期是我國實現社會主義現代化第三步戰略的關鍵時期，根據國民經濟和社會發展預測，以下幾個因素成為水資源需求的主要驅動力。 人口增長。2030年我國人口達到高峰，接近16億，預測2030年城鎮生活用水定額為218升/人日，農村生活用水定額114升/人日，則2030年生活用水量為951億立方米。 城市化發展。2030年城市化水平達到40%左右，城市工業和生活用水比例將進一步提高，農業用水基本維持現狀水平。 產業結構調整。2030年國內生產總值達到53.8萬億元，三次產業的結構調整為7.9：48.5：43.6，預測2030年工業產值達到106.8萬億元，工業重心由南向北，由東向中西部轉移，加重本已緊張的北方水資源形勢，考慮產業結構的調整，2030年工業需水量達到1911億立方米。 糧食安全。在糧食立足自給的基本國策下，按人均佔有糧食450公斤計算，人口高峰時的糧食產量要達到7億噸，通過節水措施提高農業水有效利用率，農業灌溉用水維持在現狀水平，每年3900億立方米。 綜合上述，到2030年，社會經濟發展對水資源的需求低限達到7100億立方米，在現狀供水能力的基礎上增加1400億立方米。經專家分析，扣除必須的生態環境需水後，全國實際可能利用的水資源量約為8000-9000億立方米，上述估計的用水量已經接近合理利用水量的上限，水資源進一步開發的潛力已經不大。國家防洪安全、生態安全、糧食安全，以及人民生活水平的提高和經濟社會可持續發展對水資源保障提出了更高的要求。 四、中國水資源可持續利用指導思想與目標 1、指導思想 ◆ 十五屆五中全會精神。水資源可持續利用是我國經濟社會發展的戰略問題，核心是提高用水效率，把節水放在突出位置。要加強水資源的規劃與管理，搞好江河全流域水資源的合理配置，協調生活、生產和生態用水。城市建設和工農業生產布局要充分考慮水資源的承受能力。大力推行節約用水措施，發展節水型農業、工業和服務業，建立節水型社會。抓緊治理水污染源。改革水的管理體制，建立合理的水價形成機制，調動全社會節水和防治水污染的積極性。 ◆ 從工程水利向資源水利，從傳統水利向現代可持續發展水利的轉變。水利要與國民經濟和社會的發展緊密聯系起來；解決我們面臨的洪澇災害、乾旱缺水、水環境惡化三大問題，要注意綜合治理、統一管理，實現水利的可持續發展；水資源的開發、利用、治理、配置、節約和保護六個方面，當前要特別重視水資源的優化配置和節約、保護問題；水利一定要認真研究經濟問題，以適應社會主義市場經濟體制的需要。 2、原則 ◆ 堅持人與自然協調與和諧 ◆ 堅持生活、生態、生產用水統籌考慮，綜合協調 ◆ 堅持水資源開發利用與經濟社會協調發展 ◆ 堅持採用水資源節約、保護、管理、調整產業結構和外流域調水等綜合措施 ◆ 堅持政府宏觀調控，綜合運用價格等經濟杠桿 3、目標 水資源可持續利用的總體目標是實現水資源供需平衡，以水資源的可持續利用保障社會經濟的可持續發展。重點建立三個保障體系： ◆ 建立較為完善的防洪減災安全保障體系 ◆ 建立安全可靠的水資源供給與高效利用體系 ◆ 建立維護生態安全的水利保障體系 五、中國水資源可持續利用對策 中國水資源可持續利用對策：一節、二保、三規劃、四管理、五調整、六調水、七控制工程、八科技創新、九市場機制、十知識與資金投入。 （一）節約用水 任何短缺資源都應開源節流，對水資源來說，開源就是保護，節流就是節水。"節水是一場革命"，不僅是一場思想上的革命，也是一場政策和體制上的革命。 （二）保護水資源。 1、科學劃分水功能區，確定納污總量、合理設置排污口。 2、優先保證廣大居民生活用水，重點保護好飲用水源。 3、把水污染防治放在突出重要的地位。 （三）全面規劃 要在科學進行水資源評價的基礎上，根據水資源、水環境和水生態狀況，做出以供定需的全面、綜合的水資源規劃，作為國民經濟總體規劃的重要組成部分。規劃的指導思想是防洪安全、用水總量控制、排污總量控制及水資源、水環境的水生態保護。 水資源配置規劃要回答水資源狀況、水資源可利用程度、開發利用上限、資源配置方案與保障措施、水資源開發利用總體布局與重點地區開發利用與保護方案等。 （四）加強管理 1、加強流域水資源統一管理。要加強流域機構的執法地位，依法確定流域分水方案和排污方案。明晰水權，建立水資源的宏觀控制體系和水資源的微觀定額體系，包括河流納污能力、排污總量、用水總量、行業萬元國內生產總值用水指標、節水指標等。 2、在城市應實行城鄉一體化的水務管理體制。目前，全國成立水務局和由水利系統實施水務統一管理的單位已達804個，上海、深圳、珠海、武漢、包頭、呼和浩特等大型城市都成立了水務局。只有在城市水資源統一管理、統一調度的基礎上，才有可能依據本地區水資源狀況，合理確定城市發展規模和產業結構調整的方向。 （五）調整產業結構 通過需水管理調整產業結構是必要調水的前提。產業結構的調整和調糧、調菜等措施，實際上就是調水，是在可能條件下更為科學的調水-虛擬調水 （六）跨流域調水 在調整產業結構和節水的基礎上向人均水資源量短缺和自然水生態不平衡的地區實行跨流域的科學調水。調水必須綜合考慮全球氣候變遷，調出地區的經濟社會發展，調入和調出地區水資源分布在時間上的匹配程度，調水在工程和經濟上的可行性，調入地區對水價的承受能力，調水工程建成後的運行機制，調水沿途對水質、水量保護的代價和可能性等等因素。 （七）控制工程 我國水資源的時空分布極不均勻，北方地區集中連片的缺水區在世界上也是罕見的，控制工程的建設極為重要。而正在總體規劃階段的南水北調工程是21世紀中國最大的水資源配置工程。 （八）科技創新 科學技術轉化為生產力對水資源的優化配置，對水資源問題的解決同樣起著決定性的作用，必須加大投入力度。 （九）市場機制 1、建立水價形成機制。適時、適地、適度地調整水價勢在必行。提高水價必須考慮到農村與城市的差別，社會必需產業與高消費產業的差別，基本生活用量與擴大生產的差別等等。 2、城市供、排水、污水處理及回用的民營化。根據我國的具體情況，借鑒國際經驗，供水水源地應由國家管理，而供水、排水、污水處理及回用可以根據經濟發展程度，在建立了強有力的監管制度的情況下，在有條件的大城市逐步考慮股份制經營或民營，以形成競爭，解決投入嚴重不足，提價不提質，節水投入、污水處理費用和污水回用等一系列政府包下來難以徹底解決的問題。 （十）知識與資金投入 解決我國水資源短缺的問題，知識投入、科學決策和資金投入、財政保障都是必不可少的。 目前世界上供水的總投入為700億-800億美元，我國以世界上6%的水資源量支撐著世界上21%的人口，但供水投入還不及目前世界平均水平的1/5。為真正實現我國水資源優化配置，要把我國保護水資源，建設和完善城市現代供水體系和農村節水灌溉的總投入提高到國內生產總值的0.5%左右的水平。

2. 市政中水回用所存在的哪些問題

一，認識問題。部分水價較高，並且缺水嚴重的地區，政府、企業和居民已經有了中水回用的意識，並且展開了富有成效的實踐。但是在水資源相對豐富、水價相對較低的南方地區，中水回用的意識還十分淡薄，公眾對中水的認識也十分缺乏，習慣上難以接受。
二，工程建設問題。
(1)由於中水回用系統獨立於自來水供應系統，因此開展中水回用必然要求建設另一套給排水系統，使得中水回用系統只能在新建築中使用;
(2)中水回用技術還在不斷發展當中，早期一些中水回用系統由於技術問題導致中水質量較差，成本過高，從而導致這些中水回用系統的閑置和浪費，同時也降低了更新中水回用技術的激勵;
(3)目前中水回用的主要模式是「自給自足」，即小區、酒店內部獨立建設一座的中水回用工程，由於水源的不穩定、回用規模較小，導致設施得不到充分利用，中水供給很不穩定，成本偏高。
部分地區已經成立了一定規模的中水公司，但是限於管網問題、運輸成本，也沒有得到廣泛應用。專業中水公司雖然降低了中水的處理成本，但是如何將中水輸送到用戶手中又成了一個問題，目前的解決方法是建設新的市政中水管線供水、送水車供水，顯然這會大大提高了中水的成本。
三，價格問題。價格直接影響到中水的需求。目前由於技術和規模問題使得中水回用的成本偏高，一些規模偏小的中水回用工程中水的成本甚至超過了自來水的價格。自來水是中水直接的替代品，因此中水沒有競爭優勢。
四，制度問題。目前我國還沒有一套適應中水回用的制度體系，包括中水回用標准、中水監管、中水工程投入等。

3. 在水的深度處理與回用技術中關於膜生物反應器的問題有哪些

MBR工藝可以作為傳統污水處理工藝的深度處理單元,在城市二級污水處理廠出水深度處理（從而實現城市污水的大量回用）等領域有著廣闊的應用前景.
膜
-
生物反應器也存在一些不足.主要表現在以下幾個方面：膜造價高,使膜
-
生物反應器的基建投資高於傳統污水處理工藝；膜污染容易出現,給操作管理帶來不便；
能耗高：首先
MBR
泥水分離過程必須保持一定的膜驅動壓力,其次是
MBR
池中
MLSS
濃度非常高,要保持足夠的傳氧速率,必須加大曝氣強度,還有為了加大膜通量、減輕膜污染,必須增大流速,沖刷膜表面,造成
MBR
的能耗要比傳統的生物處理工藝高.
而MBFB膜生物流化床工藝用於污水深度處理,能在原有污水達標排放的基礎上,經過生物流化床和陶瓷膜分離系統,進一步降低COD、NH-N、濁度等指標,一方面可直接回用,另一方面也可作為RO脫鹽處理的預處理工藝,替代原有砂濾、保安過濾、超濾等冗長過濾流程,同時有機物含量的降低大大提高RO膜使用壽命,降低回用水處理成本,使用無機陶瓷膜分離系統,是世界第一套污水處理專用的無機膜分離系統,和其它的有機膜、無機膜相比,具有膜通量大、可反沖、全自動操作等優勢.
MBFB特點1、活性炭粉長期使用,勿需更換或再生；
2、三相傳質混合,反應效率高；
3、載體不流失；
4、載體流化性能好；
5、氧的轉移效率高；
6、污染物高度富集,生物量大；

7、對微污染水處理效果好

4. 中水回用的方法有哪些流程是什麼

下面小編為您解來答：中水回用的一些源問題,希望對您能有幫助。
中水回用設備工藝流程
原水→格柵→調節池→提升泵→生物反應器→循環泵→膜組件→消毒裝置→中水貯池→中水用水系統
中水回用設備處理方法
1、將其處理到飲用水的標准而直接回用到日常生活中，即實現水資源直接循環利用，這種處理方式適用於水資源極度缺乏的地區，但投資高，工藝復雜。
2、將其處理到非飲用水的標准，主要用於不與人體直接接觸的用水，如便器的沖洗，地面、汽車清洗，綠化澆灑，消防，工業普通用水等，這是通常的中水處理方式。
3、在工業上可以利用中水回用技術將達到外排標準的工業污水進行再處理，一般會加上混床等設備使其達到軟化水水平，可以進行工業循環再利用，達到節約資本，保護環境的目的。

5. 去關於污水處理廠處理的實踐報告3000個字

環境保護是我國的基本國策。世界經濟發展的實踐證明，為實現經濟的持續穩定的發展，必須解決好發展與環境保護的矛盾。隨著我國社會和經濟的高速發展，城市環境污染特別是水污染的問題日趨嚴重。城鎮生活污水的排放量逐年增加，2002年全國工業和城鎮生活廢水排放總量為439.5億噸，比上年增加1.5%。其中工業廢水排放量207.2億噸，比上年增加2.3%；城鎮生活污水排放量232.3億噸，比上年增加0.9%，其中僅有10%得到處理。[1]生活污水中含有較高的氮、磷等營養物質,未經處理直接排入江河湖海,是導致水域富營養化污染的主要原因。2002年監測數據顯示,遼河、海河水系污染嚴重，劣V類水體佔60%以上；淮河幹流水質以III-V類水體為主，支流及省界河段水質仍然較差；黃河水系總體水質較差，幹流水質以III-IV類水體為主，支流污染普通嚴重；松花江水系以III-IV類水體為主；珠江水系水質總體良好，以II類水體為主；長江幹流及主要一級支流水質良好，以II類水體為主。由於「污染性」造成的水資源短缺，已成為嚴重製約我國社會經濟持續發展的突出問題，丞待解決。目前我國水污染控制的重點已從以工業點源為主，逐步轉變為以城市污水污染為主的控制。根據預測 [2]，到2010年我國城市污水排放總量為1050億m3，城市污水處理率要達到50%，預計需新建污水處理廠1000餘座，而決定城市污水處理廠投資和運行成本的主要因素是污水處理工藝和技術的選擇，因此開發適合我國國情的、高效、低耗、能滿足排放要求、基建和運行費用低的污水處理新技術和新工藝，具有十分重要的現實意義。
二、生活污水處理工藝研究和應用領域共同關注的問題
長期以來，城市生活污水的二級生物處理多採用活性污泥法，它是當前世界各國應用最廣的一種二級生物處理流程，具有處理能力高，出水水質好等優點。但卻普遍存在著基建費、運行費高，能耗大，管理較復雜，易出現污泥膨脹、污泥上浮等問題，且不能去除氮、磷等無機營養物質。對於我國這樣一個資源不足、人口眾多的發展中國家，從可持續發展的角度來看，並不適合中國國情。由於污水處理是一項側重於環境效益和社會效益的工程，因此在建設和實際運行過程中常受到資金的限制，使得治理技術與資金問題成為我國水污染治理的「瓶頸」。歸納起來，目前在城市生活污水處理研究和應用領域，普遍存在的問題有：
（1）採用傳統的活性污泥法，往往基建費、運行費高，能耗大，管理較復雜，易出現污泥膨脹現象；工藝設備不能滿足高效低耗的要求。
（2）隨著污水排放標準的不斷嚴格，對污水中氮、磷等營養物質的排放要求較高，傳統的具有脫氮除磷功能的污水處理工藝多以活性污泥法為主，往往需要將多個厭氧和好氧反應池串聯，形成多級反應池，通過增加內循環來達到脫氮除磷的目的，這勢必要增加基建投資的費用及能耗，並且使運行管理較為復雜。
（3）目前城市污水的處理多以集中處理為主，龐大的污水收集系統的投資遠遠超過污水處理廠本身的投資，因此建設大型的污水處理廠，集中處理生活污水，從污水再生回用的角度來說不一定是唯一可取的方案。
因此，如何使城市污水處理工藝朝著低能耗、高效率、少剩餘污泥量、最方便的操作管理，以及實現磷回收和處理水回用等可持續的方向發展。已成為目前水處理技術研究和應用領域共同關注的問題，就要求污水處理不應僅僅滿足單一的水質改善，同時也需要一並考慮污水及所含污染物的資源化和能源化問題，且所採用的技術必須以低能耗和少資源損耗為前提。
三、生物膜法處理工藝在生活污水處理中的應用研究發展
在污水生物處理的發展和應用中，活性污泥和生物膜法一直占據主導地位。隨著新型填料的開發和配套技術的不斷完善，與活性污泥法平行發展起來的生物膜法處理工藝在近年來得以快速發展。由於生物膜法具有處理效率高，耐沖擊負荷性能好，產泥量低，佔地面積少，便於運行管理等優點，在處理中極具競爭力。
1．生物膜法凈化污水機理
污水中有機污染物質種類繁多，成分復雜。但對於生活污水來說，其有機成分歸納起來主要包括：蛋白質（40%-60%），碳水化合物（25%-50%）和油脂（10%），此外還含有一定量的尿素[3]。生物膜法依靠固定於載體表面上的微生物膜來降解有機物，由於微生物細胞幾乎能在水環境中的任何適宜的載體表面牢固地附著、生長和繁殖，由細胞內向外伸展的胞外多聚物使微生物細胞形成纖維狀的纏結結構，因此生物膜通常具有孔狀結構，並具有很強的吸附性能。
生物膜附著在載體的表面，是高度親水的物質，在污水不斷流動的條件下，其外側總是存在著一層附著水層。生物膜又是微生物高度密集的物質，在膜的表面上和一這深度的內部生長繁殖著大量的微生物及微型動物，形成由有機污染物 →細菌→原生動物（後生動物）組成的食物鏈。生物膜是由細菌、真菌、藻類、原生動物、後生動物和其他一些肉眼可見的生物群落組成。其中細菌一般有：假單苞菌屬、芽苞菌屬、產鹼桿菌屬和動膠菌屬以及球衣菌屬，原生動物多為鍾蟲、獨縮蟲、等枝蟲、蓋纖蟲等。後生動物只有在溶解氧非常充足的條件下才出現，且主要為線蟲。污水在流過載體表面時，污水中的有機污染物被生物膜中的微生物吸附，並通過氧向生物膜內部擴散，在膜中發生生物氧化等作用，從而完成對有機物的降解。生物膜表層生長的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的內層微生物則往往處於厭氧狀態，當生物膜逐漸增厚，厭氧層的厚度超過好氧層時，會導致生物膜的脫落，而新的生物膜又會在載體表面重新生成，通過生物膜的周期更新，以維持生物膜反應器的正常運行。
生物膜法通過將微生物細胞固定於反應器內的載體上，實現了微生物停留時間和水力停留時間的分離，載體填料的存在，對水流起到強制紊動的作用，同時可促進水中污染物質與微生物細胞的充分接觸，從實質上強化了傳質過程。生物膜法克服了活性污泥法中易出現的污泥膨脹和污泥上浮等問題，在許多情況下不僅能代替活性污泥法用於城市污水的二級生物處理，而且還具有運行穩定、抗沖擊負荷強、更為經濟節能、具有一定的硝化反硝化功能、可實現封閉運轉防止臭味等優點。
通過人工強化作用將生物膜引入到污水處理反應器中，便形成了生物膜反應器。近年來，物物膜反應器發展迅速，由單一到復合，有好氧也有厭氧，逐步形成了一套較完整的生物處理系統。
填料是生物膜技術的核心之一，它的性能對廢水處理工藝過程的效率、能耗、穩定性以及可靠性均有直接關系。
2、厭氧生物膜法處理工藝在生活污水處理中的應用研究進展
（1）、復雜物料的厭氧降解階段
在廢水的厭氧處理過程中，廢水中的有機物經大量微生物的共同作用，被最終轉化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨。在此過程中，不同的微生物的代謝過程相互影響，相互制約，形成復雜的生態系統。對復雜物料的厭氧過程的敘述，有助於我們了解這一過程的基本內容。所謂復雜物料，即指那些高分子的有機物，這些有機物在廢水中以懸浮物或膠體形式存在。
復雜物料的厭氧降解過程可以被分為四個階段。
水解階段：高分子有機物因相對分子質量巨大，不能透過細胞膜，因此不可能為細菌直接利用。因此它們在第一階段被細菌胞外酶分解為小分子。例如纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，澱粉被澱粉酶分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質被蛋白酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產物能夠溶解於水並透過細胞膜為細菌所利用。
發酵（或酸化）階段：在這一階段，上述小分子的化合物在發酵細菌（即酸化菌）的細胞內轉化為更為簡單的化合物並分泌到細胞外。這一階段的主要產物有揮發性脂肪酸（簡寫作VFA）、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等。與此同時，酸化菌也利用部分物質合成新的細胞物質，因此未酸化廢水厭氧處理時產生更多的剩餘污泥。
產乙酸階段：在此階段，上一階段的產物被進一步轉化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細胞物質。
產甲烷階段：這一階段里，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇等被轉化為甲烷、二氧化碳和新的細胞物質。
在以上階段里，還包含著以下這些過程：a、水解階段里有蛋白質水解、碳水化合物的水解和脂類水解；b、發酵酸化階段包含氨基酸和糖類的厭氧氧化與較高級的脂肪酸與醇類的厭氧氧化；c、產乙酸階段里有從中間產物中形成乙酸和氫氣和由氫氣和 氧化碳形成乙酸；d、甲烷化階段包括由乙酸形成甲烷和從氫氣和二氧化碳形成甲烷。除以上這些過程之外，當廢水含有硫酸鹽時還會有硫酸鹽還原過程。復雜化合物的厭氧降解可以利用圖來表述（見圖1）
（2）厭氧生物膜法處理工藝的應用研究進展
a、厭氧濾器（AF）
厭氧濾器是60年代末由美國McCarty 等在Coulter等研究基礎上發展並確立的第一個高速厭氧反應器。傳統的好氧生物系統一般容積負荷在2KgCOD/（m3?d）以下。而在AF發明之前的厭氧反應器一般容積負荷也在4-5kgCOD/（m3?d）以下。但AF在處理溶解性廢水時負荷可高達10-15 kgCOD/（m3?d）。[4]因此AF的發展大大提高了厭氧反應器的處理速率，使反應器容積大大減少。
AF作為高速厭氧反應器地位的確立，還在於它採用了生物固定化的技術，使污泥在反應器內的停留時間（SRT）極大地延長。McCarty發現在保持同樣處理效果時，SRT的提高可以大大縮短廢水的水力停留時間（HRT），從而減少反應器容積，或在相同反應器容積時增加處理的水量。這種採用生物固定化延長SRT，並把SRT和HRT分別對待的思想推動了新一代高速厭氧反應器的發展。
SRT的延長實質是維持了反應器內污泥的高濃度，在AF內，厭氧污泥的濃度可以達到10-20gVSS/L。AF內厭氧污泥的保留由兩種方式完成：其一是細菌在AF內固定的填料表面（也包括反應器內壁）形成生物膜；其二是在填料之間細菌形成聚集體。高濃度厭氧污泥在反應器內的積累是AF具有高速反應性能的生物學基礎，在一定的污泥比產甲烷活性下，厭氧反應器的負荷與污泥濃度成正比。同時，AF內形成的厭氧污泥較之厭氧接觸工藝的污泥密度大、沉澱性能好，因而其出水中的剩餘污泥不存在分離困難的問題。由於AF內可自行保留高濃度的污泥，也不需要污泥的迴流。
在AF內，由於填料是固定的，廢水進入反應器內，逐漸被細菌水解酸化、轉化為乙酸和甲烷，廢水組成在不同反應器高度逐漸變化。因此微生物種群的分布也呈現規律性。在底部（進水處），發酵菌和產酸菌佔有最大的比重，隨反應器高度上升，產乙酸菌和產甲烷菌逐漸增多並佔主導地位。細菌的種類與廢水的成分有關，在已酸化的廢水中，發酵與產酸菌不會有太大的濃度。
細菌在反應器內分布的另一特徵是反應器進水處（例如上流式AF的內部）細菌由於得到營養最多因而污泥濃度最高，污泥的濃度隨高度迅速減少。
污泥的這種分布特徵賦予AF一些工藝上的特點。首先，AF內廢水中有機物的去除主要在AF底部進行（指上流式AF），據Young和Dahab報道[4]， AF反應器在1m以上COD的去除率幾乎不再增加,而大部分COD是在0.3m以內去除的。因此研究者認為在一定的容積負荷下,淺的AF反應器比深的反應器能有更好的處理效率。其次,由於反應器底部污泥濃度特別大，因此容易引起反應器的堵塞。堵塞問題是影響AF應用的最主要問題之一。據報道,上流式AF底部污泥濃度可高達60g/L。厭氧污泥在AF內的有規律分布還使得反應器對有毒物質的適應能力較強,可以生物降解的毒性物質在反應器內的濃度也呈現出規律性的變化,加之厭氧生物膜形成各種菌群的良好共生體系,因此在AF內易於培養出適應有毒物質的厭氧污泥。例如在處理三氯甲烷和甲醛廢水中,發現AF反應器內的污泥產生了良好的適應性,這些有毒物質的去除效果和允許的進液濃度逐漸上升。AF同時也具有較大的抗沖擊負荷能力。一般認為在相同的溫度條件下，AF的負荷可高出厭氧接觸工藝2~3倍，同時會有較高的COD去除率。
AF在應用上的問題除了堵塞和由局部堵塞引起的溝流以外，另一個問題是它需要大量的填料，填料的使用使其成本上升。由於以上問題，國外生產規模的AF系統應用也不是很多。據Le-ttinga在1993年估計，國外生產規模的AF系統大約僅有30~40個。[4]
作為升流式厭氧濾池的革新技術——厭氧膜床（S?pecial Anaerobic Film Bed, SAFB）,採用較大顆粒及孔隙率的填料代替傳統的小粒徑填料，有效地解決了反應器的堵塞問題。厭氧膜床具有如下特點：
有效克服了厭氧濾池易堵塞和出水水質差的缺點；
生物固體濃度高，因此可獲得較高的有機負荷；
在厭氧膜床內微生物通過附著在填料表面形成生物膜，以及懸浮於填料孔隙間形成細菌聚集體，因此在厭氧膜床內可以保持較高的生物量。因此可縮短水力停留時間，耐沖擊負荷能力較強；
啟動時間短，停止運行後再啟動也較容易；
不需要迴流污泥，運行管理方便；
在水量和負荷有較大變化的情況下，耐沖擊性較好。
b、厭氧流化床反應器（AFBR）
在流化床系統中依靠在惰性的填料微粒表面形成的生物膜來保留厭氧污泥，液體與污泥的混合、物質的傳遞依靠使這些帶有生物膜的微粒形成流態化來實現。
流化床反應器的主要特點可歸納如下：
流態化能最大程度使厭氧污泥與被處理的廢水接觸；
由於顆粒與流體相對運動速度高，液膜擴散阻力小，且由於形成的生物膜較薄，傳質作用強，因此生物化學過程進行較快，允許廢水在反應器內有較短的水力停留時間；
克服了厭氧濾器堵塞和溝流問題；
高的反應器容積負荷可減少反應器體積，同時由於其高度與直徑的比例大於其它厭氧反應器，因此可以減少佔地面積。
但是，厭氧流化床反應器存在著幾個尚未解決的問題。其一，為了實現良好的流態化並使污泥和填料不致從反應器流失，必須使生物膜顆粒保持均勻的形狀、大小和密度，但這幾乎是難以做到的，因此穩定的流態化也難以保證。[5]其次，一些較新的研究認為流化床反應器需要有單獨的預酸化反應器。同時，為取得高的上流速度以保證流態化，流化床反應器需要大量的迴流水，這樣導致能耗加大，成本上升。由於以上原因，流化床反應器至今沒有生產規模的設施運行。有人認為它在今後應用的前景也不大。[5]
c、厭氧附著膜膨脹床反應器（AAFEB）
厭氧附著膜膨脹床（Anaerobic Attached Film Expanded Bed）是Jewell等人在1974年研究和開發出來的一種污水處理工藝。與生物流化床相比，區別在於載體的膨脹程度。以填料層高度計，膨脹床的膨脹率約為10%~20%，此時顆粒間仍保持互相接觸，而流化床則為20%~70%。Bruce J.Alderman等[6]通過對比厭氧膨脹床、滴濾池和活性污泥法等工藝的經濟性，發現對於小型污水處理廠而言，厭氧膨脹床後續滴濾池的設計是最為經濟的選擇，能耗量少，污泥產率量低。但目前此工藝仍主要停留在小試和中試研究階段。
綜上所述，採用厭氧生物膜反應器為主體的厭氧處理技術，作為生活污水處理的核心方法，在技術上已經成熟，並且較之其它方法有獨到的一些優勢。但是，厭氧方法在濃縮營養物（氮和磷）方面效果不大，同時它僅能除去部分病源微生物。此外，殘存的BOD、懸浮物或還原性物質可能影響到出水的質量。所以厭氧生物膜反應器要成為完整的環境治理技術，合適的後處理手段必不可少。
3、好氧生物膜法處理技術——生物接觸氧化
生物接觸氧化法是由生物濾池和接觸曝氣氧化池演變而來的。早在20世紀30年代，已在美國出現生產型裝置。當時的生物接觸氧化池，填料的材質是砂石、竹木製品和金屬製品，主要用於處理低濃度、低有機負荷的污水，它克服了活性污泥法在處理此類污水時，因污泥流失而不能維持正常運行的缺點，並取得了較好的效果。進入70年代，隨著大孔徑、高比表面積的蜂窩直管填料和立體波紋塑料填料的出現，使生物接觸氧化法的應用范圍得到拓寬，它不僅可用於處理生活污水，而且可用於處理高濃度有機廢水和有毒有害工業廢水，與其他生物處理方法相比，展現出了優越性，我國在70年代開始對生物接觸氧化法進行了研究，第一座生產性試驗裝置用於處理城市污水，在處理效果、動力消耗、經濟效益和管理維護等方面都明顯優於活性污泥法。與活性污泥法比較，生物接觸氧化具有以下主要優點：①生物接觸化法以填料作為載體，供生物群棲息生長，形成穩定的生態體系，有較高的微生物濃度，一般可達10~20g/l；氧的利用率高，可達10%。具有較高的耐沖擊負荷能力和對環境變化的適應能力，剩餘污泥量少。②生物接觸氧化法可以充分利用絲狀菌的強氧化能力且不產生污泥膨脹。並且不需要象活性污泥法那樣採用污泥迴流以調整污泥量和溶解氧濃度，易於管理和操作。隨著十餘年的大量實踐，對氧化池結構形式、填料的品種和安裝方式、供氣裝置的種類和布置形式等方面進行了不斷創新、不斷優化。目前，生物接觸氧化技術已經廣泛應用處理生活污水、生活雜用水和不同有機物濃度的工業廢水。
填料是微生物棲息的場所、生物膜的載體。填料的表面生長生物膜，生物膜的新陳代謝過程使污水得利凈化。填料的性能直接影響著生物接觸氧化技術的效果和經濟上的合理性，因而填料的選擇是生物接觸氧化技術的關鍵。
填料的特性取決於填料的材質和結構形式。填料的材質應具有分子結構穩定、抗老化、耐腐蝕和生物穩定性好等特性。填料的結構形式應具有比表面積大、空隙率高、硬度高、有布水布氣和切割氣泡的功能。填料之間的空隙在外力作用下可發生變化，有利於剝落的生物膜及時排出填料區，以及填料的體積應具有可壓縮性，並在復原後不發生變形，便於運輸和安裝。
固定化載體的發展
（1）固定式填料
固定式填料以蜂窩狀及波紋狀填料為代表，多用玻璃鋼、各種薄形塑料片構成。新近有陶土直接燒結生產的陶瓷蜂窩填料，孔形為六角形，孔徑在20~100mm之間。由於比表面積小，生物膜量小，表面光滑，生物膜易脫落，填料橫向不流通，造成布氣不均勻，易堵塞以至無法正常運轉，且造價較高，近年來，此類填料已逐漸淘汰。
（2）懸掛式填料
懸掛式填料包括軟性、半軟性及組合填料、軟性填料，理論比表面積大,空隙率>90%，掛膜快，空隙的可變性使之不易堵塞，而且造價低，組裝方便，出水穩定，處理效果較好,COD和BOD5去除率達80%以上。但廢水濃度高或水中懸浮物較大時，填料絲會結團，大大減少了實際利用的比表面積，且易發生斷絲、中心繩斷裂等情況，影響使用壽命，其壽命一般為1~2年。半軟性填料，具有較強的氣泡切割性能和再行布水布氣的能力、掛膜脫膜效果較好、不堵塞；COD和BOD去除率在70-80%。使用壽命較軟性填料長。但其理論比表面積較小（87-93m2/m3）生物膜總量不足影響污水處理效果，且造價偏高。
組合式填料，是鑒於軟性、半軟性存在的上述缺點並吸取軟性填料比表面積大、易掛膜和半軟性填料不結團，氣泡切割性能好而設計的新型填料，在填料中央設計半軟性部件支撐著外圍的軟性纖維束，其平面有如盾形，故又稱盾式填料。其比表面積1000~2500 m2/m3，空隙率98%-99%，具有掛膜快，生物總量大，不結團等優點。污水處理能力優於軟性、半軟性填料，在正常水力負荷條件下COD去除率70%-85%，BOD5去除率達80%~90%，與之類似的還有燈籠式（或龍式）和YDT彈性立體填料。
（3）分散式填料
分散式填料包括堆積式、懸浮式填料，種類繁多。特點是無需固定和懸掛，只需將之放置於處理裝置之中，使用方便，更換簡單。北京曉清環保公司的多孔球形懸浮填料和北京桑德公司的SNP無剩餘污泥懸浮填料等，具有充氧性能好，掛膜快，使用壽命長等優點。江西萍鄉佳能環保工程公司新近開發的堆積式填料—球形輕質陶料，填料粒徑2~4 mm，有巨大的比表面積，使反應器中單位體積內可保持較高的生物量，而且填料上的生物膜較薄，其活性相對較高，具有完全符合曝氣生物濾池填料的國際性能標准，在法國承建的我國大連馬欄河污水處理廠使用，這是我國新型填料開發的一項重大突破。
四、水解酸化—好氧活性污泥工藝在生活污水處理中的應用
城市污水經厭氧處理後，在現有的技術條件下，要達到二級出水標准，需要相當長的停留時間，結果使厭氧處理雖然在運行管理費用上佔有優勢，但在基建投資上卻失去了競爭力。因此從微生物和化學角度講，厭氧處理僅僅提供了一種預處理，它一般需要後處理方能滿足新的污水排放標准。印度和南美國家在積極推廣應用厭氧生活污水處理技術的同時，普遍意識到由於厭氧處理後氮和磷基本上沒有去除，因此對厭氧出水進一步處理很有必要。缺乏合適的後處理技術，是導致厭氧生物處理技術在生活污水處理領域應用緩慢的主要原因之一。雖然已有的小試實驗結果表明，兩級厭氧系統組合可以獲得良好的處理效果。但目前，在實際生產中，應用最為廣泛的仍然是厭氧與好氧組合系統。在印度，氧化塘是最常用的後處理方法。經厭氧、氧化塘兩級處理後的出水BOD5、CODcr和TSS去除率分別為87%、81%和90%。在巴西NovaVista市的7000人生活污水處理工程中，以及哥倫比亞Bucarmanga鎮的160000人生活污水處理工程中，後處理均採用的是兼性氧化塘。在墨西哥的厭氧生活污水處理工程中，後處理方法比較多樣化，二沉池＋氯消毒、淹沒濾池＋二沉池＋氯消毒、氧化溝等，最後直接排入城市污水管網或用於農灌。在日本，城鎮生活污水一般採用厭氧消化＋好氧活性污泥法聯合處理、厭氧濾池＋好氧濾池以及厭氧濾池＋接觸氧化法組合處理。並且最新研製的具有脫氮除磷功能的高級型JOHKASO小型家用生活污水凈化器系統，廣泛應用於分散處理生活污水方面。[7]厭氧和好氧生物處理技術的組合能夠有效的去除大部分有機和無機污染物。厭氧生物專家G·Lettinga教授斷言厭氧處理生物技術如果有合適的後處理方法相配合，可以成為分散型生活污水處理模式的核心手段，這一模式較之於傳統的集中處理方法更具有可持續性和生命力，尤其適合發展中國家的情況。[8]
厭氧-好氧組合處理工藝，充分發揮了厭氧技術節能、好氧技術高效的優勢，成為目前污水處理工藝發展的主要趨勢。在國外，由上流式厭氧污泥床反應器（UASB）和好氧生物膜反應器組成的厭氧—好氧組合處理工藝一直是研究的重點，[9，10，11]並針對組合工藝的硝化/反硝化性能和動力學機理展開了較為深入的研究。[12，13]近年來，Ricardo Franci Goncalves等[14，15]進行的小試和中試的研究結果表明，採用UASB和淹沒式曝氣生物濾池（BF）組合工藝處理生活污水，兩段HRT分別為6h和0.17h時系統對CODcr 、BOD5 和SS去除率均在90%以上，並且該組合系統相對單一的UASB污水處理系統而言，有更好的穩定出水水質的作用。當BF段的污泥迴流至UASB段時，厭氧反應器內有機物甲烷化的能力提高，使產氣量增加、剩餘污泥量減少，可以減少甚至省去污泥濃縮池和消化池。
由於以UASB為主體的厭氧-好氧組合處理工藝,受溫度的影響較大,特別是在低溫條件下,系統的性能不能得到充分的發揮。Igor Bodik等[16]通過中試試驗研究了厭氧折流板生物濾池反應器和淹沒式曝氣生物濾池組合工藝低溫下處理生活污水時的脫氮性能。系統經過一年的運行，在厭氧段和好氧段的水力停留時間分別為15 h和4h的條件下，即使環境溫度低於10℃（平均氣溫5.9℃），對CODcr、BOD5和SS的去除率仍達80%左右。低溫使硝化的活性受到一定的影響，溫度在4.5-23℃范圍內，TKN的去除率在46.4-87.3%間變化,並且該系統也具有一定的反硝化功能，為低溫環境下生活污水的脫氮處理提供了參考。

6. 水資源回收利用時的問題和解決辦法

概括的好！

7. 中水回用的處理方式

一、按用途分類
中水因用途不同有三種處理方式
1. 一種是將其處理到飲用水的標准而直接回用到日常生活中，即實現水資源直接循環利用，這種處理方式適用於水資源極度缺乏的地區，但投資高，工藝復雜；
2. 另一種是將其處理到非飲用水的標准，主要用於不與人體直接接觸的用水，如便器的沖洗，地面、汽車清洗，綠化澆灑，消防，工業普通用水等，這是通常的中水處理方式。
3.工業上可以利用中水回用技術將達到外排標準的工業污水進行再處理，一般會加上軟化器，RO，EDI/混床等設備使其達到軟化水，純化水，超純水水平，可以進行工業循環再利用，達到節約資本，保護環境的目的。
二、按處理方法分類
按處理方法，中水處理工藝一般分為 3 種類型：
1 ．物理處理法：
膜濾法，適用於水質變化大的情況。
採用這種流程的特點是：裝置緊湊，容易操作，以及受負荷變動的影響小。
膜濾法是在外力的作用下，被分離的溶液以一定的流速沿著濾膜表面流動，溶液中溶劑和低分子量物質、無機離子從高壓側透過濾膜進入低壓側，並作為濾液而排出；而溶液中高分子物質、膠體微粒及微生物等被超濾膜截留，溶液被濃縮並以濃縮形式排出。
2 ．物理化學法：
適用於污水水質變化較大的情況。一般採用的方法有：砂濾、活性炭吸附、浮選、混凝沉澱等。這種流程的特點是：採用中空纖維超濾器進行處理，技術先進，結構緊湊，佔地少，系統間歇運行，管理簡單。
3 ．生物處理法
適用於有機物含量較高的污水。一般採用活性污泥法、接觸氧化法（如圖所示）、生物轉盤等生物處理方法。或是單獨使用，或是幾種生物處理方法組合使用，如接觸氧化 + 生物濾池；生物濾池 + 活性炭吸附；轉盤十砂濾等流程。這種流程具有適應水力負荷變動能力強、產生污泥量少、維護管理容易等優點。
當前，由於一些國家和地區在過度地、毫無節制地開發水資源的同時，環境保護意識比較差，使地表水和地下水均受到了不同程度的污染，使原本具有良好水質的新鮮水供應受到限制；其次，待開發的新鮮水源離集中供水點距離較遠，一次性投資費用高昂，這樣一些缺水地區無力擴大供水能力。理到非飲用的程度，在此引出了中水概念。中水也就是將人們在生活和生產中用過的優質雜排水(不含糞便和廚房排水)、雜排水(不含糞便污水)以及生活污(廢)水經集流再生處理後回用，充當地面清潔、澆花、洗車、空調冷卻、沖洗便器、消防等不與人體直接接觸的雜用水。因其水質指標低於城市給水中飲用水水質標准，但又高於污水允許排入地面水體排放標准，亦即其水質居於生活飲用水水質和允許排放污水水質標准之間，故取名為「中水」。
中水開發與回用技術得到了迅速發展，在美國、日本、印度、英國等國家(尤以日本為突出)得到了廣泛的應用。這些國家均以本國度、區域的特點確定出適合其國情國力的中水回用技術，使中水回用技術越來越臻於完善。在中國，這一技術已受到各級政府及有關部門重視並對建築中水回用做了大量理論研究和實踐工作，在全國許多城市如深圳、北京、青島、天津、太原等開展了中水工程的運行並取得了顯著的效果。我國的國有工業企業和部分民企，比如污染嚴重和水資源利用較多的企業都建成了中水回用項目，為低碳生產和節能減排的國家級號召做出了貢獻。

8. 污水再生回用和水資源可持續利用

方先金

（北京市市政工程科學技術研究所，北京市西城區大帽胡同號，100035，中國）

我國是一個水資源貧乏的國家，人均水資源擁有量只有2200m³，僅為世界平均水平的1/4，在世界銀行連續統計的153個國家中居第88位。同時，我國水資源在時間和地區分布上很不平衡，南方多北方少，北方大部分地區人均水資源擁有量低於聯合國可持續發展委員會確定的1750m³用水緊張線，其中9個地區低於500m³的嚴重缺水線。水資源短缺已成為制約我國經濟和社會發展的重要因素。

1水資源可持續利用面臨的問題

1.1水資源總量緊缺

50年來，全國用水總量從1949年的1000多億m³增加到1997年的5566億m³，其中農業用水佔75.3%，工業用水佔20.2%，城鎮生活用水佔4.5%，人均綜合年用水量從不足200m³增加到458m³。目前，全國每年缺水近400億m³，其中，農業缺水300億m³，因旱致災，年均減少糧食200多億千克；城市和工業缺水60億m³，影響工業產值2300多億元，全國668座城市有400多座缺水，有110個城市嚴重缺水。特別是1999年以來，我國北方地區持續乾旱，給工農業生產造成較大的影響，也給城市、農村居民生活用水造成很大的困難。2001年6月上旬旱情最為嚴重時，全國受旱面積一度達到4.2億畝（1畝＝100m²），由於持續乾旱，水源不足，造成城鄉人民生活用水緊張，有2198萬城鎮人口和3300萬農村人口及1450萬頭大牲畜發生飲水困難。天津、長春、大連、青島、唐山和煙台等大中城市已受到水資源短缺的嚴重威脅，許多水庫、河流出現從來沒有過的斷流和乾枯。今後隨著人口的增長、生活水平的提高、城市化的加快，水資源供需矛盾將更加突出，據預測，我國用水高峰將在2030年前後出現，2030年我國人口將達到16億人，糧食總產量需達到7億t，年用水總量為7000億～8000億m³，全國每年缺水將在700億m³左右。

氣候變化對我國水資源可利用量也產生了負面影響。據1950～1997年的降水和氣溫資料分析，我國近20年來呈現北旱南澇的局面。20世紀80年代華北地區持續偏旱，京津地區、海灤河流域、山東半島10年平均降水量偏少10%～15%。進入20世紀90年代，黃河中上游地區、漢江流域、淮河上游、四川盆地的8年平均降水量偏少約5%～10%，黃河花園口的天然來水量初步估計偏少約20%，海灤河和淮河的年徑流量也都明顯偏少。北方缺水地區持續枯水年份的出現，以及黃河、淮河、海河與漢江同時遭遇枯水年份等不利因素的影響，加劇了北方水資源供需失衡的矛盾。據相關研究，未來50年由於人類活動產生的溫室效應，全球年平均氣溫可能升高，氣溫升高將使地表蒸發量提高，水資源量將相應減少。

1.2水資源分布不均

我國水資源在時間和空間分布上很不平衡。長江流域及其以南地區國土面積只佔全國的36.5%，其水資源量佔全國的81%；黃淮海流域人口、糧食產量和國內生產總值都佔全國的1/3左右，但其多年平均水資源僅佔全國的7.2%。受季風氣候的影響，各地的降水量年內分配極不均勻，大部分地區每年汛期4個月的降水量佔全年降水總量的70%左右，很容易形成春旱夏澇。水資源在時間和空間分布上不平衡給水資源充分利用帶來了一定的難度。

1.3水資源浪費嚴重

我國一方面水資源嚴重短缺，另一方面卻浪費嚴重。長期以來，「以需定供」的水資源非可持續利用模式是造成水資源短缺的人為原因。盲目發展第一、第二產業，特別是片面追求糧食增產和重工業的發展，造成產業結構的不合理，水資源利用效率偏低，使本來就緊缺的水資源問題更加嚴重。

目前，我國農田灌溉面積中渠灌面積佔75%左右，而渠系損失約為50%，農田蒸發損失約為17%，實際利用量僅有33%左右。由於大多數地方採用傳統的灌溉模式，每畝實際灌水量達到450～500m³，超過了實際需水量的1倍左右，浪費極為嚴重。我國主要依靠降水的旱作耕地面積約12億畝，其中70%分布在降水量250～600mm的北方地區，由於蓄水和保水等基礎設施不足，農田對自然降水的利用率僅為56%左右。按最新統計估算，我國農田灌溉用水的利用率僅有1.0kg/m³，旱作耕地的水分利用效率為0.60～0.75kg/m³，全國農業用水的平均效率為0.8kg/m³，綜合經濟效益為0.2美元/m³，而以色列已超過1美元/m³，差距十分明顯。現階段我國農業水資源利用不符合水資源可持續利用的要求。

我國工業用水效率總體水平仍然較低，2001年我國萬元工業產值取水量為90m³，約為發達國家的3～7倍；工業用水重復利用率約為52%，遠低於發達國家80%的水平。2000年全國城市人均生活用水量達220.2L/d，遠高於發達國家的人均生活用水量。社會各界的水憂意識不強，浪費水資源的現象仍很嚴重，這說明節水措施尚未有效落實，節約用水的技術和管理水平不高。近十年來，我國根據經濟可持續發展戰略對經濟結構調整雖已初見成效，但水資源消耗利用模式尚未發生實質性變化。

1.4水污染形勢嚴峻

目前我國污水處理率還較低，大量的城市和生活污水未經處理直接排入江河湖庫水域，使全國大部分水域和近50%的重點城鎮的集中飲用水水源受到不同程度的污染，其中水污染比較嚴重的城鎮98個，主要分布在三河三湖流域。由於水污染一些水源被迫停止使用，尋找新的水源，從而加劇了城市缺水。水污染還影響到供水水質，損害居民的身體健康。目前，全國水土流失面積356km²，占國土面積的37%。全國地下水多年平均超采74億，已形成164個地下水超采區，部分地區出現地面沉降，海水入侵等問題。許多重要河流、湖泊污染嚴重，由於污染而引發的水事矛盾不斷增加。水污染嚴重影響我國的水資源可持續利用，影響我國經濟社會的可持續發展。

2實現我國水資源可持續利用應採取的措施

我國政府十分重視水資源可持續利用，明確指出：水資源可持續利用是我國經濟社會發展的戰略問題。多年來，針對我國水資源特點和水資源利用中存在的問題，採取了一系列措施來保證水資源的可持續利用。

2.1合理利用水資源

我國水資源可持續利用的根本出路在於堅持可持續發展戰略，變「以需定供」的傳統開發模式為「量水而行、以水定需」的水資源可持續利用的模式。立足於可利用水資源的保護和合理利用，根據水資源承載能力，確定經濟社會發展結構，確保各種水域的可持續利用，對經濟結構進行戰略調整，在水資源充裕和緊缺地區採用不同的經濟結構。大力發展節水、省能、高附加值的高新技術產業和服務業。根據我國水資源的時空分布特點合理發展農業，採取必要的退耕還林，使生態系統得到改善，保證水資源的供需平衡。

2.2合理調配水資源

根據我國降水年內分布不均的特點，應修建大量的蓄水設施，以充分利用水資源。目前，全國共建水庫8.5萬座，使年供水能力大大提高。蓄水設施一方面能將雨季多餘降水貯存起來，供乾旱季節使用。另一方面可以減少洪水災害，保證經濟的發展。在地域上，我國的水資源南多北少，南方水資源充裕，北方水資源嚴重不足。南水北調工程是解決我國北方地區水資源缺水矛盾，實現水資源合理配置的重大戰略工程。南水北調東、中、西三條線路將與長江、黃河和海河相互聯接，形成水資源合理配置的總體格局，達到南北調配、東西互濟的水資源配置目標。三條調水線路年調水總量380億～480億m³，可基本改變我國黃淮海地區水資源嚴重短缺的狀況，保證我國水資源總體上可持續利用。

2.3大力開展節水工作

我國歷來重視節約用水工作，20多年前，國家就提出了要實行開源與節流並重的方針，認真開展了節約用水工作，並制定了一系列節約用水的法規和標准，建立了節約用水的管理制度，也形成了比較健全的管理體制，城市節約用水工作取得了一定的成績，到2000年全國設市城市累計節約用水300多億m³，使近5年來城市用水總量基本無增長，改變了城市用水量隨經濟發展同步增長的趨勢。但是，目前我國農業用水利用率還較低、工業萬元產值用水量和城市居民日平均用水量還較高，節水的潛力還較大。在農業方面，應發展和推廣農業節水技術，減少農田的深層滲漏和地表流失量，減少單位面積的用水量，減少田間和輸水過程中的蒸發和蒸騰量，提高灌溉和降水的水分利用效率，不斷提高單位水資源的產量和效益。在工業節水方面，應在調整工業生產結構的同時，改進生產工藝，提高用水重復率，減少萬元工業產值的用水量。為了保證節水工作，要制定和完善相關的政策法規，建立一套符合市場經濟原則的體制和機制，對現有水價偏低進行改革，建立水資源的宏觀控制和微觀定額體系，形成總量控制與定額管理相結合的水資源管理體制。

2.4大力發展污水處理和再生回用工作

水污染加劇了我國水資源短缺形勢，直接威脅著飲用水的安全和人民的健康，影響到工農業生產和農作物安全，造成的經濟損失約為國民生產總值的1.5%～3%。水污染已成為不亞於洪災、旱災甚至更為嚴重的災害。水污染早在20世紀70年代已經顯現出來，但沒有引起足夠的注意，採取的措施不夠恰當有力，因此出現了今天的嚴重局面。如再不及時採取有效對策，將嚴重影響我國水資源可持續利用。長期以來採用的以末端治理、達標排放為主的工業污染控制戰略，已被國內外經驗證明是耗資大、效果差、不符合可持續發展的戰略。應大力推行以清潔生產為代表的污染預防戰略，淘汰物耗能耗高、用水量大、技術落後的產品和工藝，在工業生產過程中提高水資源利用率，削減污染排放量。對於工業和城市生活排水造成的點源污染，應大力發展污水處理工程，使我國的污水處理率在2000年34.3%的基礎上進一步提高。對於面污染源包括各種無組織、大面積排放的污染源，如含化肥、農葯的農田徑流，畜禽養殖業排放的廢水、廢物等，其控制應與生態農業、生態農村的建設相結合，通過合理使用化肥、農葯以及充分利用農村各種廢棄物和畜禽養殖業的廢水，將面源污染減少至最小。應積極開展污水資源化再利用工作，提高污水再生回用率。

3污水再生回用是實現水資源可持續利用的有效途徑

污水再生回用是經濟可靠的開源節流措施，與跨流域調水、海水淡化、雨水蓄用等開源措施相比，污水再生回用具有經濟性和可靠性。人類使用過的水，污染雜質只佔0.1%左右，比海水3.5%少得多，其餘絕大部分是可再用的清水。跨流域調水和雨水蓄用工程投資較大，並需投入大量資金控制水體進一步污染，跨流域調水還會對現有的生態系統產生影響。在我國現有經濟條件下，跨流域調水和雨水蓄用只能逐步進行。污水再生回用的本質是實行循環用水和分質用水，將污水經再生後回用到水質要求較低的用戶。隨著工業化的加速發展，人們生活水平不斷提高，水污染范圍也在擴大、污染程度加深，社會經濟發展和環境污染之間形成一對尖銳的矛盾。發展污水再生回用、減少廢水排放量是解決環境問題最有力的措施。另外，為滿足用戶的需要，再生水必須符合相應的水質標准，為此，需對污水處理廠二級出水進行深度處理，從而減少了污染物總量，減輕了廢水對環境的壓力。

污水再生回用應嚴格按回用對象和目的控制回用水水質，以確保回用水的安全性。為此，我國制定了一系列相關回用標准。如生活污水經二級處理後能夠達到《污水綜合排放標准》，但不能作為生活雜用水或工農業用水；若考慮回用，必須進一步處理。當污水回用於農田灌溉，水質指標應該滿足《農田灌溉水水質標准》；當污水回用於城市景觀，水質指標應該滿足《再生水回用於景觀水體的水質標准》；當污水回用於城市生活雜用，水質指標應該達到《生活雜用水水質標准》；工業污水回用水質指標應該滿足相應的工業用水標准等。

城市供水量的80%變為污水排入城市下水道，收集起來再生處理後，70%可以安全回用；二者合計，約城市供水量的56%可以轉變成再生水，返回到城市水質要求較低的用戶，替換出等量的清潔水，相應地增加城市一半以上的供水量。廢水是一種非常寶貴的資源，挖潛能力巨大。我國2000年全國污水排放量為620m³，這是很大的再生水資源。污水再生回用立足於自有水資源增加城市供水量，是實現水資源持續利用的有效措施。污水再生回用能有效地緩解城市水資源短缺。

為了保證水資源可持續利用，支持經濟可持續發展，針對我國水資源存在的問題，近十多年來，通過國家科技攻關，以及缺水城市為解決水污染和水資源短缺做出的努力，國內已經建成一批不同工藝、不同回用對象的城市污水回用示範工程。表1列出了華北地區部分城市污水回用工程情況統計結果。目前我國污水回用工程主要回用對象為污水處理廠內部用水、市政雜用、河道補水、綠化、工業用水等，尚未回用於地下回灌和飲用水源。北京市2001年完成的高碑店污水處理廠出水回用工程是我國目前最大的污水再生回用工程。大量的污水回用工程實踐表明：污水再生回用是解決水資源可持續利用的有效途徑。

表1華北地區部分城市污水回用情況單位：萬m³/d

4我國污水再生回用最大工程

4.1工程概況

高碑店污水處理廠回用工程是目前我國最大污水再生回用工程，該工程於1999年3月至8月完成該項目的前期研究工作，並完成了可行性研究，1999年10月完成項目立項和審批；2000年1月完成該工程的初步設計和審批工作，2月完成施工圖設計，同年4月開始施工，2001年5月完成工程施工，2001年6月完成調試和試運轉，2001年7月開始供水。

高碑店污水處理廠是目前我國最大的污水處理廠，處理能力為100萬m³/d。該廠污水系統流域面積96km²，服務人口240萬人，匯集北京市南部城區的大部分生活污水、東郊工業區、使館區和化工路的全部污水。該處理廠採用前置缺氧段活性污泥法工藝，即在推流式曝氣池前設置缺氧段，其目的是改善污泥性質，防止污泥膨脹。該廠出水水質水量穩定，其二級出水已接近相關的回用水水質標准。但該回用工程運轉前，高碑店污水處理廠二級出水直接排入通惠河下游，除每年約5500萬m³用於農業灌溉外，剩餘的出水每年超過3億m³沒有得到利用，這是很大的水資源浪費。為了緩解北京市面臨的21世紀城市發展和可利用水資源的矛盾，實現北京市水資源可持續利用，支持國民經濟可持續發展戰略，北京市政府決定開發該廠污水資源。高碑店污水處理廠回用工程使用回用水的區域達141km²，回用水用戶涉及到工業、公園綠化、道路噴灑和沖刷、河湖補水等。

4.2工程規模和技術方案

本工程近期規模為30萬m³/d，遠期規模為47萬m³/d。在回用工程技術方案確定中盡可能地利用現有設施，以降低工程投資。具體設計方案如下：高碑店污水處理廠二沉池出水經新建泵站（規模47萬m³/d）提升後用兩條管道分別輸送到高碑店湖（規模30萬m³/d）和水源六廠（規模17萬m³/d）。送至高碑店湖的處理水通過第一熱電廠現有深度處理設施進一步處理後供該廠冷卻用水；送至水源六廠的處理水在該廠進行深度處理後，一部分通過水源六廠現有供水系統供給東郊工業區和焦化廠；一部分通過新建管道輸送到西便門和東便門。在水源六廠現有供水管道和新建管道沿線設取水口，並新建回用水支線，供市政雜用取水。

4.3回用水水質技術保障措施

由於高碑店污水處理廠建設時，國家對城市污水處理廠出水要求中還沒有氮和磷的指標控制，因此，目前該廠出水中氮和磷的含量較高，這會直接影響回用水水質，必須對該廠進行技術改造，進一步提高該廠出水水質。改造規模為50萬m³/d，即對高碑店污水處理廠一期工程（50萬m³/d）進行改造。該改造工程分兩步進行。第一步改造後使出水水質優於目前第一熱電廠冷卻水取水水源高碑店湖的水質，出水中BOD、COD、總磷和氨氮分別達到10mg/L、40mg/L、1mg/L和10mg/L。第二步改造使該廠50萬m³/d滿足高碑店湖Ⅳ類水體的水質要求。第一步主要改造工作量包括曝氣池改造和污泥處理系統的改造。原曝氣池為1/12為厭氧區，其餘為好氧區，改造後原池2/9為缺氧區及厭氧區（水力停留時間共為2h），其中進水端分出一停留時間為15min的強化吸附區。其餘仍為好氧區（水力停留時間7.25h）。原污泥系統中剩餘污泥泵入初沉池，其混合污泥再進污泥濃縮池濃縮後消化脫水，因濃縮污泥池停留時間較長，處於厭氧狀態，磷又被釋放出來，通過上清液回到污水中，因此達不到除磷的目的。改造後，原有濃縮池改為濃縮酸化池，濃縮酸化池上清液做為碳源排入水處理系統；將消化池上清液和脫水機濾液及沖洗水收集後進行化學除磷。

高碑店污水處理廠二級出水水質水量穩定，達到設計要求，但還不能滿足市政雜用水標准，而綠化用水和道路噴灑等市政雜用水水質對人類健康和城市環境會產生影響，因此，市政雜用水必須在回用前進行深度處理，以滿足相應標准。在設計中將深度處理選擇在水源六廠。水源六廠現有日處理能力17萬m³/d的深度處理設施，主要採用機械加速澄清、砂濾和消毒等工藝處理過程，其出水可滿足相應用戶要求。由於北京市工業結構的調整，目前該廠平均實際供水量不足5萬m³/d，尚有12萬m³/d處理能力沒有得到利用。另外，水源六廠離市政雜用水用戶較近，市政雜用水深度處理設在水源六廠利用其剩餘處理能力，可滿足市政雜用水近、遠期規模需求，在該廠深度處理後的水質能滿足市政雜用水水質要求。

4.4主要回用對象

按規劃要求，該工程近期供北京市第一熱電廠冷卻循環用水20萬m³/d，遠期供北京市第一熱電廠冷卻循環用水30萬m³/d。近期通過北京市水源六廠供東郊工業區和焦化廠5萬m³/d，供城市綠化、道路噴灑和沖刷、市區河道景觀用水等市政雜用水共5萬m³/d。遠期通過水源六廠供工業和市政雜用水水量將擴充到17萬m³/d。

4.5主要工程內容和投資

本工程總投資3.6億元，其中征地拆遷費約1億元，工程費用為2.18億元，工程建設內容主要為：

（1）高碑店污水處理廠內47萬m³/d的泵站一座。

（2）高碑店污水處理廠改造。

（3）高碑店污水處理廠至高碑店湖輸水管：DN1800mm，長1480m。

（4）高碑店污水處理廠至水源六廠管道：DN1400mm，長4766m。

（5）市政雜用水配水管：DN1200mm，長6791m;DN1000mm，長1431m;DN800mm，長4615m;DN600mm，長2845m;D=500mm，長2880m。

（6）水源六廠改造：包括深度處理設施改造、蓄水池清淤和護砌、污泥池擴建、供水泵站改造、進出水口的改造、增加自控和電氣設備等。

（7）園林供水支線管道。

4.6工程效益

該工程每年可節約清潔水資源16673萬m³，節約自來水3650萬m³/a，相當於節約了建設一座10萬m³/d的自來水廠的投資4億元。該工程達到了開源節流的目的，為北京市城市綠化面積擴大和道路噴灑壓塵創造條件，對環境綜合治理具有較大的作用，環境的改善還會帶來了周圍地區的土地增值。該工程在一定程度上緩解了北京市水資源短缺的矛盾。該工程的巨大經濟和環境效益，推動了北京市節水和污水再生回用工作。目前北京已完成污水再生回用規劃，7個污水回用工程正在進行施工或做前期工作。北京市的污水再生回用實踐表明：污水再生回用符合環境保護和水資源可持續利用戰略，是解決水資源可持續利用的有效途徑。

5結論

我國是一個水資源貧乏的國家，隨著經濟發展和城市化進展的加快，水資源短缺的矛盾已經成為我國水資源可持續利用和管理中亟待解決的問題。我國水資源可持續利用面臨水資源總量不足、分布不均、水利用率低和水污染等問題，實現我國水資源可持續利用的出路在於堅持可持續發展戰略。應根據我國水資源特點進行水資源合理利用和配置，變「以需定供」的傳統開發模式為量水而行、以水定需的水資源可持續利用的模式，根據水資源承載能力，對經濟結構進行戰略調整；同時，應繼續發展節水技術，減少生產過程的水資源浪費，大力發展污水處理和再生回用工作，提高污水處理率和處理效果。污水再生回用可以減少污染物總量，增加供水能力，是經濟可靠的開源節流措施。幾年來污水再生回用實踐表明：污水再生回用能有效地緩解城市水資源短缺，是實現水資源可持續利用的有效途徑。

9. 中水回用的回用技術

中水回用技術簡介
其特點為用各種物理、化學、生物等手段對工業所排出的廢水進行不同深度的處理，達到工藝要求的水質，然後回用到工藝中去，從而達到節約水資源，減少環境污染的目的。下面就兩種最主要的回用技術作一介紹：
（一）冷卻水技術
節約冷卻水是工業節水的主要途徑：
1、改直接冷卻水為間接冷卻水
在冷卻過程中，特別在化學工業中，如採用直接冷卻的方法，往往使冷卻水中夾帶較多的污染物質，使其失去再利用的價值，如能改為間接冷卻，就能克服這個缺點。
2、降低冷卻要求，減少冷卻水用量。
3、採用非水冷卻。
如在某種工藝生產中，採用空冷或油冷，達到冷卻的目的。
4、利用人工冷源或海水作冷卻水，減少地下水或淡水用量。
5、合理利用冷卻水。
對已使用過的冷卻水可以進行一定的降溫措施後，反復使用，也可以在第一次作為冷卻水使用後，用於其它對水質、水溫要求較低的場合。
在採用這個辦法時,要注意各車間供水系統的密切配合,加強冷卻水的管理,避免因一個環節出問題而影響其他車間供水。
6、冷卻水的循環利用
這種冷卻水利用技術主要是經過冷卻器變成的熱水經過冷卻構築物使水溫降到回用水水溫，從而循環使用。
冷卻水在循環使用時，應注意水中細菌的繁殖、水垢的形成、設備腐蝕、水壓、水量變化等問題。
（二）一水多用污水凈
由於生產工藝中各環節的用水水質標准不一，因此將某些環節的水經過適當的處理後重復利用或用於其它對水質要求不高的環節中。以達到節水的目的。如：可先將清水作為冷卻水用，然後送入水處理站經軟化後作鍋爐供水用。城市污水集中處理後用於生產、生活等。
中水回用技術舉例
下面就生活中水做一簡單介紹。
生活中水，主要指生活污水經過處理，達到使用標准後，用於沖廁、綠化、景觀、噴灑路面以及冷卻水的補充等雜用。中水水質應達到《生活雜用水水質標准》。
1、中水水源
選擇中水，應首先選用優質雜排水，一般可按下列順序取捨：
A、冷卻水B、淋浴排水C、盥洗排水D、洗衣排水E、廚房排水F、廁所排水
2、處理工藝
當以優質雜排水和雜排水作為中水水源時，可採用以物化處理為主的工藝流程，或採用生物處理和物化處理的工藝流程。
當利用生活污水作為中水水源時，可採用二段生物處理，或生物處理與物化處理相結合的處理工藝流程。
3、中水設計建設規定
凡建設項目都應按規定同時配套設計中水設施，屬以下情況的建設項目必須配套設計建設中水設施：
A、賓（旅）館、飯店、商店、公寓、綜合性服務樓及高層住宅等建築的建築面積在2萬平方米以上。 B、機關、科研單位、大專院校和大型綜合性文化、體育設施的建築面積在3萬平方米以上。
C、住宅小區規劃人口在3萬人以上（或中水回用量在750立方米/日以上）。
有關中水設施的管理按照建設部發布的《城市中水設施管理暫行辦法》執行，中水設施的設計按中國工程建設標准化協會編制的《建築中水設計規范》。

10. 印染廠中水回用問題

分質處理、分質回用，比較經濟。
做一下經濟測算。
全部深度處理，投資很高、運行成本也會很高。
找經濟的參數、綜合評價。
說出詳細用、排水情況，可以幫忙測評建議一下。