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從中水回用技術(shù)看國內(nèi)外差距發(fā)布日期：2009-08-31
摘 要：本文簡述了國內(nèi)外中水回用技術(shù)的發(fā)展與前景展望。對中水回用技術(shù)進行了比較分析 ,認(rèn)為膜生物反應(yīng)器是污水處理技術(shù)的重要發(fā)展方向。指出了我國與世界先進水平的差距。
關(guān)鍵詞：中水回用 污水處理 國內(nèi)外 膜生物反應(yīng)器
一．背景
隨著現(xiàn)代社會工業(yè)的迅猛發(fā)展，城市用水量和廢水量急劇增加，水資源情況日趨緊張，這已經(jīng)成為世界各國共同面臨的問題。在水資源緊缺的現(xiàn)實下,將污水進行深度處理后作為再生資源是必然的發(fā)展趨勢,污水資源化利用技術(shù)的推廣應(yīng)用勢在必行。
污水資源化就是將城市生活污水進行深度處理后作為再生資源回用到適宜的位置。中水處理即是采用物理、化學(xué)以及生物化學(xué)方法將城市污水或生活污水進行處理，使之達到一定水質(zhì)要求，可在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用。如用于沖洗地面、廁所、綠化、噴灑及景觀用水等。因其水質(zhì)介于上水和下水之間，故稱中水。
二．中水回用技術(shù)的發(fā)展沿革
1．幾種中水處理技術(shù)簡介
中水回用的處理技術(shù)按其機理可分為物理化學(xué)法、生物化學(xué)法和物化生化組合法等。通?；赜眉夹g(shù)需多種污水處理技術(shù)的合理組合 ,即各種水處理方法結(jié)合起來深度處理污水 ,這是因為單一的某種水處理方法一般很難達到回用水水質(zhì)的要求。發(fā)展到目前 ,中水回用的工藝流程有:
（1）生物化學(xué)法
原水→格柵→調(diào)節(jié)池→接觸氧化池→沉淀地→過濾→消毒→出水。
（2）物理化學(xué)法
原水→格柵→調(diào)節(jié)池→絮凝沉淀池→超濾膜→消毒→出水。
原水→格柵→調(diào)節(jié)池→接觸氧化池→沉淀地→過濾→消毒→出水。
（2）物理化學(xué)法
原水→格柵→調(diào)節(jié)池→絮凝沉淀池→超濾膜→消毒→出水。
以超濾膜分離技術(shù)替了代上述工藝中的沉淀、過濾單元。
（3）膜生物反應(yīng)器技術(shù)（物化生化結(jié)合法）
MBR工藝概述
膜生物反應(yīng)器 （MembraneBio reactor,簡稱MBR）是將生物降解作用與膜的高效分離技術(shù)結(jié)合而成的一種新型高效的污水處理與回用工藝。其處理流程為:
原水→格柵→調(diào)節(jié)池→活性污泥池→超濾膜→消毒→出水。（一體式）
對于中水處理流程選擇的一般原則是，當(dāng)以洗漱、沐浴或地面沖洗等優(yōu)質(zhì)雜排水（CODcr 150~200mg/l,BOD5 50~100mg/l）為中水水源時，一般采用物理化學(xué)法為主的處理工藝流程即可滿足回用要求。當(dāng)主要以廚房、廁所沖洗水等生活污水（CODcr 300~350mg/l,BOD5 150~200mg/l）為中水水源時，一般采用生化法為主或生化、物化結(jié)合的處理工藝。而物化法一般流程為混凝、沉淀和過濾。
傳統(tǒng)的生物化學(xué)法運轉(zhuǎn)時必須考慮到反應(yīng)速率和污泥的沉降性能。反應(yīng)速率主要取決于活性污泥的濃度 ,污泥濃度高 ,則反應(yīng)速度就快。但考慮到二沉池不能過大 ,所以活性污泥的濃度就不能太大 ,從而影響了反應(yīng)速率。污泥的沉降性能則取決于曝氣池的運行條件。嚴(yán)格控制曝氣池的操作條件是首要條件 ,因此也限制了生物化學(xué)法的應(yīng)用范圍。為了克服這些不足 ,科學(xué)家們首先想到了用膜來進行固液分離。超濾膜分離技術(shù)正是在這樣的情形下發(fā)展起來的。其原理是在一定壓力下，采用具有一定孔徑的分離膜，將溶液中的大分子物質(zhì)、膠體、細菌和微生物截留下來，從而達到濃縮與分離的目的。其處理精度可達0.1微米。不會產(chǎn)生生化法那樣的氣味兒，污泥量少，無需進行污泥處理。同時啟動也十分方便，不必象生化法那樣接種和培馴污泥，因而操作方便。國外的研究資料表明，超濾技術(shù)作為中水處理的后處理技術(shù)，具有適應(yīng)性強、對懸浮物、細菌和洗滌劑的去除率高，出水穩(wěn)定等諸多優(yōu)點。
2．中水回用技術(shù)的經(jīng)濟效益分析
由于各種處理工藝的投資成本和運行成本差異較大 ,其運行費也不盡相同。由于省去了后續(xù)的沉淀過濾單元，膜生物反應(yīng)器工藝的一次性設(shè)備投資低于其它工藝 , 但是處理成本（包括電費、藥劑、人工費及膜更換費用）略高于傳統(tǒng)生物處理及物理化學(xué)工藝 。
今后 ,隨著膜分離技術(shù)的不斷發(fā)展和新型膜材料的開發(fā)研制,膜價格不斷下降，處理成本將會進一步下降，其應(yīng)用空間也會更加廣闊。
因此，在綜合考慮各種因素的基礎(chǔ)上,ＭＢＲ工藝具有出水水質(zhì)良好、運行管理簡單、占地面積小等優(yōu)點 ,是污水回用的適用技術(shù),因此將成為 2 1世紀(jì)水處理工藝的熱點。
三．國內(nèi)外中水處理技術(shù)現(xiàn)狀及進展
（一）中水處理技術(shù)概況
1．日本早在1 962年就開始回用污水，70年代已初見規(guī)模。隨著回用技術(shù)的不斷更新和發(fā)展 ,再生成本不斷下降、水質(zhì)不斷提高 ,逐漸成為緩解水資源短缺的重要措施之一。 90年代初日本在全國范圍內(nèi)進行了廢水再生回用的調(diào)查研究與工藝設(shè)計 ,在 1 991年日本的“造水計劃”中明確將污水再生回用技術(shù)作為最主要的開發(fā)研究內(nèi)容加以資助 ,開發(fā)了很多污水深度處理工藝,在新型脫氮、脫磷技術(shù) ,膜分離技術(shù) ,膜生物反應(yīng)器技術(shù)等方面取得很大進展的同時 ,對傳統(tǒng)的活性污泥法、生物膜法進行了不同水體的工藝實驗。建立起了許多“水再生工廠。”
2．美國也是世界上采用污水再生利用最早的國家之一，60年代末就將膜生物反應(yīng)器用于廢水處理, 70年代初開始大規(guī)模污水處理.在美國,有300余座城市實現(xiàn)了污水處理后再利用;1987年以色列全國已有210個市政污水回用工程,城市污水回用率達72%;1996年納米比亞溫得和克市污水回用量達到21000ｍ3/ｄ。
3．我國中水回用現(xiàn)狀
早在 1 982年青島市就將中水回用作為市政及其它雜用水 ,以緩解其面臨的淡水危機 ;北京市 1 984年開始進行中水回用工程示范 ,中水設(shè)施建設(shè)得到較快的發(fā)展 , 1 995年北京市已有中水設(shè)施 1 1 5個 ,日回用污水已達 1 . 2萬ｍ3,中水建設(shè)已初具規(guī)模;各項技術(shù)指標(biāo)達到ＣＪ2 5.1 - 89我國《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》或《北京市生活雜用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。
（二）最新的ＭＢＲ處理工藝在國內(nèi)外中水回用中的應(yīng)用
1． 國外膜生物反應(yīng)器的發(fā)展現(xiàn)狀
美國早在60年代末就將膜生物反應(yīng)器用于廢水處理在廢水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用研究始于 2 0世紀(jì) 60年代的美國 ,當(dāng)時由于受膜生產(chǎn)技術(shù)所限 ,膜的使用壽命短、水通透量小 ,使其在投入實際應(yīng)用中遇到障礙。 70年代以后 ,日本根據(jù)本國國土狹小、地價高的特點對膜分離技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用進行了大力開發(fā)和研究 ,使膜生物反應(yīng)器開始走向?qū)嶋H應(yīng)用。ＭＢＲ工藝80年代后在日本等國得到了廣泛應(yīng)用。日本某公司對ＭＢＲ工藝的污水處理效果進行了全面研究 ,結(jié)果表明活性污泥 -平板膜組合工藝不僅可以高效去除有機物，且出水中不含細菌 ,可直接作為中水回用,目前 ,日本已有近 1 0 0處高樓的中水回用系統(tǒng)采用ＭＢＲ處理工藝。如日本第 3 6/ 3 7森樓和都飯店、北千住終點站大樓、東京都港區(qū)廳宿舍等 ,都采用膜好氧生物反應(yīng)器 ,由好氧性的高濃度活性污泥法和超濾組件組合而成的水處理系統(tǒng) ,所采用的超濾膜孔徑為 1 0 μｍ ,切割分子量為 2 0 0 0 0的聚丙烯腈平板膜組件，處理效果良好。法國、美國、澳大利亞等對膜生物反應(yīng)器的研究也投入了很大力量。使膜生物反應(yīng)器的研究內(nèi)容更加全面而深入 ,為 90年代的進一步推廣應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。進入 90年代后 ,膜生物反應(yīng)器工藝已經(jīng)被廣泛接受。目前 ,這項技術(shù)已在歐洲、北美及亞洲一些國家得到較快的發(fā)展 ,并已在水處理的許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。
2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國對膜生物反應(yīng)器的研究還剛剛起步但發(fā)展十分迅速。ＭＢＲ在我國的研究始于 1993年。研究者對分離式ＭＢＲ ,抽吸淹沒式ＭＢＲ ,重力淹沒式ＭＢＲ與傳統(tǒng)生物處理工藝在城市污水處理方面進行的比較研究表明 :各種ＭＢＲ的出水水質(zhì)均優(yōu)于傳統(tǒng)生物處理工藝。
雖然近年來有關(guān)膜生物反應(yīng)器試驗研究的報道頻繁出現(xiàn) ,但是 ,目前在我國有關(guān)大規(guī)模實際應(yīng)用尚未見報道。
四．結(jié)論
由此可見，我國在中水處理技術(shù)領(lǐng)域與世界先進水平的差距在15-20年，美國不必說，就是同在亞洲的近鄰日本，也把我們遠遠甩在了后面。因此應(yīng)發(fā)揮我們的資源優(yōu)勢，加大技術(shù)研究開發(fā)力度，以縮短同世界先進水平的差距，發(fā)展壯大我們的水處理產(chǎn)業(yè)。
（3）膜生物反應(yīng)器技術(shù)（物化生化結(jié)合法）
MBR工藝概述
膜生物反應(yīng)器 （MembraneBio reactor,簡稱MBR）是將生物降解作用與膜的高效分離技術(shù)結(jié)合而成的一種新型高效的污水處理與回用工藝。其處理流程為:
原水→格柵→調(diào)節(jié)池→活性污泥池→超濾膜→消毒→出水。（一體式）
對于中水處理流程選擇的一般原則是，當(dāng)以洗漱、沐浴或地面沖洗等優(yōu)質(zhì)雜排水（CODcr 150~200mg/l,BOD5 50~100mg/l）為中水水源時，一般采用物理化學(xué)法為主的處理工藝流程即可滿足回用要求。當(dāng)主要以廚房、廁所沖洗水等生活污水（CODcr 300~350mg/l,BOD5 150~200mg/l）為中水水源時，一般采用生化法為主或生化、物化結(jié)合的處理工藝。而物化法一般流程為混凝、沉淀和過濾。
傳統(tǒng)的生物化學(xué)法運轉(zhuǎn)時必須考慮到反應(yīng)速率和污泥的沉降性能。反應(yīng)速率主要取決于活性污泥的濃度 ,污泥濃度高 ,則反應(yīng)速度就快。但考慮到二沉池不能過大 ,所以活性污泥的濃度就不能太大 ,從而影響了反應(yīng)速率。污泥的沉降性能則取決于曝氣池的運行條件。嚴(yán)格控制曝氣池的操作條件是首要條件 ,因此也限制了生物化學(xué)法的應(yīng)用范圍。為了克服這些不足 ,科學(xué)家們首先想到了用膜來進行固液分離。超濾膜分離技術(shù)正是在這樣的情形下發(fā)展起來的。其原理是在一定壓力下，采用具有一定孔徑的分離膜，將溶液中的大分子物質(zhì)、膠體、細菌和微生物截留下來，從而達到濃縮與分離的目的。其處理精度可達0.1微米。不會產(chǎn)生生化法那樣的氣味兒，污泥量少，無需進行污泥處理。同時啟動也十分方便，不必象生化法那樣接種和培馴污泥，因而操作方便。國外的研究資料表明，超濾技術(shù)作為中水處理的后處理技術(shù)，具有適應(yīng)性強、對懸浮物、細菌和洗滌劑的去除率高，出水穩(wěn)定等諸多優(yōu)點。
2．中水回用技術(shù)的經(jīng)濟效益分析
由于各種處理工藝的投資成本和運行成本差異較大 ,其運行費也不盡相同。由于省去了后續(xù)的沉淀過濾單元，膜生物反應(yīng)器工藝的一次性設(shè)備投資低于其它工藝 , 但是處理成本（包括電費、藥劑、人工費及膜更換費用）略高于傳統(tǒng)生物處理及物理化學(xué)工藝 。
今后 ,隨著膜分離技術(shù)的不斷發(fā)展和新型膜材料的開發(fā)研制,膜價格不斷下降，處理成本將會進一步下降，其應(yīng)用空間也會更加廣闊。
因此，在綜合考慮各種因素的基礎(chǔ)上,ＭＢＲ工藝具有出水水質(zhì)良好、運行管理簡單、占地面積小等優(yōu)點 ,是污水回用的適用技術(shù),因此將成為 2 1世紀(jì)水處理工藝的熱點。
三．國內(nèi)外中水處理技術(shù)現(xiàn)狀及進展
（一）中水處理技術(shù)概況
1．日本早在1 962年就開始回用污水，70年代已初見規(guī)模。隨著回用技術(shù)的不斷更新和發(fā)展 ,再生成本不斷下降、水質(zhì)不斷提高 ,逐漸成為緩解水資源短缺的重要措施之一。 90年代初日本在全國范圍內(nèi)進行了廢水再生回用的調(diào)查研究與工藝設(shè)計 ,在 1 991年日本的“造水計劃”中明確將污水再生回用技術(shù)作為最主要的開發(fā)研究內(nèi)容加以資助 ,開發(fā)了很多污水深度處理工藝,在新型脫氮、脫磷技術(shù) ,膜分離技術(shù) ,膜生物反應(yīng)器技術(shù)等方面取得很大進展的同時 ,對傳統(tǒng)的活性污泥法、生物膜法進行了不同水體的工藝實驗。建立起了許多“水再生工廠。”
2．美國也是世界上采用污水再生利用最早的國家之一，60年代末就將膜生物反應(yīng)器用于廢水處理, 70年代初開始大規(guī)模污水處理.在美國,有300余座城市實現(xiàn)了污水處理后再利用;1987年以色列全國已有210個市政污水回用工程,城市污水回用率達72%;1996年納米比亞溫得和克市污水回用量達到21000ｍ3/ｄ。
3．我國中水回用現(xiàn)狀
早在 1 982年青島市就將中水回用作為市政及其它雜用水 ,以緩解其面臨的淡水危機 ;北京市 1 984年開始進行中水回用工程示范 ,中水設(shè)施建設(shè)得到較快的發(fā)展 , 1 995年北京市已有中水設(shè)施 1 1 5個 ,日回用污水已達 1 . 2萬ｍ3,中水建設(shè)已初具規(guī)模;各項技術(shù)指標(biāo)達到ＣＪ2 5.1 - 89我國《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》或《北京市生活雜用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。
（二）最新的ＭＢＲ處理工藝在國內(nèi)外中水回用中的應(yīng)用
1． 國外膜生物反應(yīng)器的發(fā)展現(xiàn)狀
美國早在60年代末就將膜生物反應(yīng)器用于廢水處理在廢水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用研究始于 2 0世紀(jì) 60年代的美國 ,當(dāng)時由于受膜生產(chǎn)技術(shù)所限 ,膜的使用壽命短、水通透量小 ,使其在投入實際應(yīng)用中遇到障礙。 70年代以后 ,日本根據(jù)本國國土狹小、地價高的特點對膜分離技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用進行了大力開發(fā)和研究 ,使膜生物反應(yīng)器開始走向?qū)嶋H應(yīng)用。ＭＢＲ工藝80年代后在日本等國得到了廣泛應(yīng)用。日本某公司對ＭＢＲ工藝的污水處理效果進行了全面研究 ,結(jié)果表明活性污泥 -平板膜組合工藝不僅可以高效去除有機物，且出水中不含細菌 ,可直接作為中水回用,目前 ,日本已有近 1 0 0處高樓的中水回用系統(tǒng)采用ＭＢＲ處理工藝。如日本第 3 6/ 3 7森樓和都飯店、北千住終點站大樓、東京都港區(qū)廳宿舍等 ,都采用膜好氧生物反應(yīng)器 ,由好氧性的高濃度活性污泥法和超濾組件組合而成的水處理系統(tǒng) ,所采用的超濾膜孔徑為 1 0 μｍ ,切割分子量為 2 0 0 0 0的聚丙烯腈平板膜組件，處理效果良好。法國、美國、澳大利亞等對膜生物反應(yīng)器的研究也投入了很大力量。使膜生物反應(yīng)器的研究內(nèi)容更加全面而深入 ,為 90年代的進一步推廣應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。進入 90年代后 ,膜生物反應(yīng)器工藝已經(jīng)被廣泛接受。目前 ,這項技術(shù)已在歐洲、北美及亞洲一些國家得到較快的發(fā)展 ,并已在水處理的許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。
2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國對膜生物反應(yīng)器的研究還剛剛起步但發(fā)展十分迅速。ＭＢＲ在我國的研究始于 1993年。研究者對分離式ＭＢＲ ,抽吸淹沒式ＭＢＲ ,重力淹沒式ＭＢＲ與傳統(tǒng)生物處理工藝在城市污水處理方面進行的比較研究表明 :各種ＭＢＲ的出水水質(zhì)均優(yōu)于傳統(tǒng)生物處理工藝。
雖然近年來有關(guān)膜生物反應(yīng)器試驗研究的報道頻繁出現(xiàn) ,但是 ,目前在我國有關(guān)大規(guī)模實際應(yīng)用尚未見報道。
四．結(jié)論
