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再生水集中和分散處理與供水模式

閱讀:506        發布時間:2019-7-11

污水再生處理與供水模式可以分為集中模式和分散模式。集中和分散兩種模式各有利弊,科學合理的方案是集中與分散相結合,因地制宜,互為補充。
   本文以再生水系統發展比較成熟的美國和日本為例,對比分析了再生水集中和分散處理模式的發展進程和特點。同時,結合北京市小區分散式處理系統的發展過程,對我國特別是北京市分散模式的現狀進行了總結,從建設、設計、運行和管理等方面指出了目前北京市住宅小區中水處理存在的主要問題。

   目前上特別是在城市和人口密集的地區,主要采用集中模式。當集中收集系統難以實施或者有特定需求的情況下才會選擇分散模式。分散模式通常在城鄉結合部、農村和偏遠區域使用。然而,分散模式面臨的挑戰是分散設施的可靠性,包括運行維護可靠性差、缺少替代系統、水質和水量變化大等問題。

   上再生水系統發展比較成熟的國家有美國、日本、歐洲部分國家、以色列、新加坡等。美國、歐洲等國家主要致力于城市污水處理廠出水經深度處理后回用于工業、農業等,多發展城市集中式系統,而分散式建筑中水和小區中水則相對較少。日本則根據本國情況,在發展集中模式的同時也大力發展了建筑物中水系統,回用作為大型建筑雜用水,是上相對來說分散模式應用比較好的國家。

         不同地區就地處理系統普及率不盡相同,例如在佛蒙特州達55%,而在加利福尼亞州則只有10%。據估計美國國土面積中僅有32%的土壤適合作為就地處理系統的過濾系統,因此有許多就地處理系統實際建在了不適合土壤吸收的地區,而失效的就地處理系統往往成為許多流域或地下水源中污染物的主要來源,如在切薩皮克海灣項目中發現,進入就地處理系統中的氮有55%~85%都滲入地下水。

   一份范圍內的調查報告顯示,僅1993年的系統失效案例就高達90632個。美國普查局1997年的調查顯示,在3個月的調查期內估計有403000個住宅化糞池曾有過失效的記錄,其中31000個發生過4次或以上的失效記錄。就地污水處理系統失效的主要原因被歸結為:不適宜的選址、不合適的設計、不恰當的安裝、不規范的操作/維護,而且缺乏強有力的法規支持。

   為了能更好地解決目前分散式污水處理中遇到的問題和挑戰,并作出長遠規劃,USEPA委托美國水環境研究基金會于2007年舉辦了美國分散式污水處理與利用需求中長期發展戰略規劃研討會。研討會的主要目的是為美國今后在分散式污水處理與利用需求方面制定中長期(目標2025)研發計劃,并就所需國家研發經費投入與去向等議題規劃并圈定研發范圍。

   美國污水經分散式污水處理系統處理之后,一般就地利用,改善周圍的水環境,或用于景觀用水。2008年美國東北大學Novotny教授提出的有關城市分散式水系統的新概念正受到許多城市規劃者與決策者的關注,這一概念強調以完整的城市水系統、景觀、基礎設施和給水處理、污水處理與回用及水量分配一體化,具有典型的分散式特征。分散式污水處理與再利用這一議題成為了目前國內外的研究熱點,美國居民分散式處理之后,再利用的途徑較少,但針對于酒店等處理量較大的分散式系統,污水再利用的情況我們了解的較少。

   
   日本為海洋環繞的島國,雨量充沛,水資源相對豐富,人均水資源擁有量為3300m20世紀50年代中期起,隨著日本經濟進入高速發展期,生活用水和工業用水需求量日益增加,造成日本部分地區特別是一些大中城市頻發嚴重的缺水、斷水現象,迫使日本各地大力修建水庫和人工引水渠,開展大規模的水資源開發,但由此也引發公眾對生態破壞的擔憂,新建水庫選址變得越來越難。60年代起,日本國內開始出現污水再生利用。80年代起,日本政府開始在水資源短缺地區推廣再生水利用,同時在當時的通產省下設專門從事污水再生利用技術開發和推廣的機構財團法人造水促進中心。1994年,日本列島降雨量少,引發干旱,九州北部到關東地區出現嚴重的缺水現象。以此為契機,再生水利用再次得到重視,以一些缺水城市(東京、橫濱、福岡、北九州等)為中心,先后開展了污水再生利用工作,再生水利用設施數量也隨之增加。


     
   近年來,為推進循環型城市建設,構建健康城市水循環系統,東京都大力開展再生水的廣域循環利用,如表1所示。東京都現有20座污水處理廠,總處理污水量約540m/d,其中包括3座再生水廠,日產再生水50m,通過管道輸送到地區,其用途主要是樓宇等的沖廁用水、道路灑水、城市河道用水補充等。
  
      
   我國水資源分布不均,北方和西部地區嚴重缺水,快速城市化和氣候變化進一步加劇了水資源危機。城鎮污水再生利用是解決水資源危機的一個有效途徑,包括北京、天津在內的許多城市,特別是北方缺水城市已經在大力推進城鎮污水資源化。今為止,我國已經相繼出臺了城鎮污水再生利用相關技術標準、法規和管理政策等。例如:在再生水模式方面,住建部(原建設部)和科技部2006年發布的《城市污水再生利用技術政策》指出:城市污水再生利用設施的規劃建設應遵循統一規劃、分期實施,集中利用為主、分散利用為輔,優水優用、分質供水,注重實效、就近利用的指導原則,積極穩妥地發展再生水用戶、擴大再生水應用范圍。在此基礎上,2012年住建部印發《污水再生利用技術指南(試行)》,專門針對集中模式污水處理再生利用提出技術方案選擇依據,北京、天津等地也針對城鎮污水集中模式為主的再生利用頒布了相關地方標準。

   在分散模式方面,我國的住宅小區中水沒有列為再生水的主要發展方向,但在一些城市,如北京,住宅小區的中水已經通過立法推廣。北京市在1987年就頒布了《北京市中水設施建設管理試行辦法》,要求新建項目建筑面積超過2m的旅館、飯店、公寓,超過3m2的機關、科研單位、大專院校、大型文化體育設施,按規劃應配套建設中水設施的住宅小區、集中建筑區等需建設中水設施。為進一步促進污水綜合利用的實用化進程,北京市政府20012號文件到關于加強中水設施建設管理的通告中規定:建筑面積5m,或可回收水量大于150m/d的居住區必須建設中水設施。2006年,全市已有59家住宅小區登記備案中水設施。2002年頒布國家標準《建筑中水設計規范》(GB50336-2002),北京市也于2006年頒布《建筑中水運行管理規范》(DB11/T348-2006)

   北京市是我國開展建筑中水較早的城市,通過近年來的發展,住宅小區中水回用在數量和供水規模上已經逐漸成為北京市中水回用工程的重要組成部分之一,受到各方的關注。然而北京住宅小區中水回用也存在一些問題需要解決。通過北京市節約用水管理中心近年來委托相關單位進行的水質監測報告和設施運行調查報告的結果分析表明:北京市住宅小區的中水設施狀況存在一些問題,如運營單位的積極性不高、中水設施設計產水量與使用量不匹配、自來水補水情況嚴重、中水的水質時有超標等。以北京市住宅小區的中水設施為研究對象,對北京市住宅小區中水處理設施的技術結構、處理效果與運行管理模式的進行了資料收集和現場調研。

   研究表明,北京市824%的住宅小區中水處理原水采用的是洗浴廢水和盥洗廢水,采用生活污水為原水的147%;采用洗浴廢水為原水29%;中水主要用于沖廁(91%)和綠化(79%),用于洗車和景觀用水的各3%。北京市住宅小區的中水處理主要采用的技術單元為調節池、毛發聚集器、沉淀池、生物接觸氧化池、過濾器消毒單元。

   

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