城市節水技術與實踐綜述 

       1. 節水的含義 

       節水的含義值得深入討論，如單從字面上理解，往往被認為就是節約用水，實際上節水的含義深廣，并不局限于用水的節約。它包括水資源（地面水和地下水）的保護，控制和開發，并保證其可獲得的大水量進行合理經濟利用，也有精心管理和文明使用自然資源之意。因此，對節水需作廣義理解，節水為水管理的一個不可分割的重要部分。 

       2. 我國目前節水的主要情況 

       中國水資源短缺、淡水資源總量約每年26200億立方米，人均占有量為每年2392立方米，為世界人均占有量的四分之一，名列第110位，而且這一緊缺的水資源在時空分布上很不均勻，利用難度很大。隨著國民經濟的發展和城市生活水平的提高，很多地區特別在北方和某些沿海城市發生水資源短缺和污染問題。嚴重缺水的城市如太原、青島、大連等已采取措施推動污水回用。近年來，我國政府更加關注水資源的短缺和污染問題，促進了自來水廠和污水處理廠的建設，至1997年底，中國的城市日供水量達1.90億立方米，但是現在我國668個城市中約有330個城市缺水，按目前經濟增長速度估計，至2000年城市每年缺水量將超過200億立方米。目前城市污水排放總量約每年212億立方米，而污水處理率僅13.7%，大部分城市污水未經處理排入水體，經觀察，地面水受到嚴重污染。 

       我國約三分之二的城市以地下水為主要水源，而現在地下水開發和保護方面存在很多問題，其中管理不善，超量開采，造成地下水位連續下降，城市地下水資源普遍遭到污染，這些問題直接影響了地下水資源的可持續利用。因此很多城市別無選擇，只得采取遠距離取水，這樣，長距離引水工程項目的建設與日俱增，在此情況下，水資源的緊缺和污染已成為我國國民經濟發展的一個制約因素。面對這一嚴峻形勢，必須實行水資源的統一規劃與管理，把用水問題，特別是將節水工作納入社會經濟發展規劃，建立與健全相應的規章制度，認真貫徹開源節流并重方針，加強節水的科學管理，開展節水工作，通過多種途徑開辟新水源，加強污水處理，搞好污水回用，保護生態環境。 

       3. 水價 

       水價是節水中的一個重要事項，須加以合理制定，合理的水價能促進社會經濟發展，減少水的消耗和改善水環境。眾所周知，水是一種商品，但現行水價遠低于其市場價值，低水價造成了人們對水的低價值觀念，不利于消費者采取有效的節水措施。由于城市給排水系統屬于公益性事業，其效益主要是社會環境效益，為了給排水事業和社會經濟的持續發展，適當提高對所有有經濟收入部門以及家庭用水的水價標準是完全必要的。在我國的多數城市，每戶都裝有水表，可根據自來水用量計算水費，這一水費包括制水的基建投資和運行維護費用等。對于污水收費可使用同一水表估算家庭污水量。下水道用戶付費也可使用水表中的水耗數據進行估算，污水付費將高于水費。為公平收費，需引進水和污水的累進付費制度，這樣，單位水價將隨水量的增加而增加。 

       本報告還介紹了日本大阪市下水道用戶付費系統，美國Florida州的供水和污水處理收費系統以及我國一些城市的城市污水處理付費系統。 

       4. 市政節水技術對策 

       宜從以下幾方面推進市政節水工作： 

       ☆ 加強城市供水管網的維護管理、改進測漏技術、采取有效措施進行治漏、努力減少管網漏失量是城市節水的重要方面。有的城市使用的檢漏儀器比較敏感，發現漏水的管段十分準確。城市管網使用的管材的質量和接口形式越來越引起人們的注意，我國已廣泛使用新型管材和接口，對于減少管網漏失率有一定作用。 

       ☆ 凈水廠排水盡量自身回用以節約大量用水，我國近幾年新設計的水廠已考慮將濾池反沖洗水和沉淀池排水經濃縮后將上清液進行回收。 

       ☆ 選用質量好的節水型用水器具，對節約居民生活用水和公共場所用水起到很大的作用。特別是抽水馬桶的設備，這不僅可節約大量用水，還可節約水費開支，宜加以推廣。 

       5. 工業節水技術對策 

       ☆ 工業節水包括冷卻水的循環使用，工藝用水工序間的重復使用，其中，冷卻水的循環使用是工業節水的重要技術對策。 

       ☆ 冷卻水循環利用的關鍵是冷卻塔的效率、水質穩定技術、提高循環水的濃縮倍數減少補給水用量，以及冷卻塔中填料的形式和種類。 

       ☆ 革新和推廣采用節水型生產工藝甚為重要，工廠通過改進廢水處理工藝，使經處理的廢水再用于生產，逐步達到零排放，形成閉路系統。 

       ☆ 采用低水耗和零水耗工藝，以進一步提高節水效率。 

       6. 污水處理技術的新發展和應用實踐 

       其中引進了所謂“上等處理（APT）”的概念，作為二級生物處理（BST）的替代工藝，以期在不需要增加多少資金（費用）的情況下即可提高污水處理廠的處理能力。APT法對懸浮固體和膠體物質的去除具有明顯效果。一般可去除懸浮固體80%～90%，BOD為 70%～80%，COD 40%～60%，**80%-90%，磷75%-95%。而使用常規一沉池時，其去除率為：懸浮固體50%～60%，BOD 25%～40%，因此，在處理工藝的評價和選用中，對ATP法的關注及其與BST法的比較很有必要。 

       6.1 主要的二級生物處理（BST）工藝 

       有關水體的污染負荷方面,目前對于污水處理廠去除營養物質效率的要求顯著提高了,為達到廢水排放標準,防止水體富營養化以及缺水地區的污水回用，對污水的除磷脫氮得到了重視。因此已經在建設具有除磷脫氮功能的新污水處理廠，一些老廠也在改造使其具有除磷脫氮功能。傳統的二級生物處理 （BST） 可對有機物進行有效處理，大量去除廢水中的BOD,但除磷脫氮效率低，因此污水處理廠出水排入封閉性和半封閉性水體時，需要提高營養物質的去除效率以防止水體富營養化。在污水除磷脫氮工藝中,將兩種已經開發和應用的除磷脫氮工藝簡述于后： 

       6.1.1 循環式活性污泥工藝 （CAST） 

       根據有關資料報道和筆者赴美對序批式活性污泥法的考察，其中由Goronszy開發的循環式活性污泥工藝（CAST）可有效地處理城市污水，通常采用4小時循環周期（2小時曝氣，2小時非曝氣），暴雨時采用2小時循環周期，沉淀和撇水順序時停止進水。因此，正常的運行系統由以下各階段組成，即充水/曝氣，沉淀，撇水，閑置。該系統設置厭氧選擇器，混合液從主曝氣區回流至選擇器。很多中國專家對CAST工藝甚為關注，由于水體富營養化問題的加劇，現在該工藝除在工業廢水中廣泛應用外，已在我國城市污水處理中陸續采用。 

       6.1.2 氧化溝工藝 

       ①氧化溝工藝與常規法相比具有以下一些主要優點： 

       ②無須設置初沉池； 

       ③工藝運行更為穩定可靠； 

       ④工藝控制簡便； 

       ⑤污泥相對穩定，可不經厭氧消化直接脫水干化； 

       該系統的工作表明，可去除BOD 95~98%, COD 80~90%, 同時，對氨氮的去除程度較高，因此，其凈化效果優于常規系統。然而，傳統的氧化溝尚存在一些不足之處，例如因溝深的限制，使占地面積較大。 

       本報告介紹了三種類型的氧化溝，即卡魯塞爾（Crrousel）系統，交替運行系統和奧貝爾（Orbal） 系統。每種類型的氧化溝各有其優缺點，其共同的特點是對氮、磷的處理能力提高了。單純采用氧化溝的生物除磷脫氮方法，可使出水的TN為6~10mg/L, TP為1~2mg/L?，F在氧化溝處理城市污水在中國業已廣泛采用。 

       6.2 上等處理（ATP） 

       采用上等處理（ATP）去除磷、懸浮固體與有機物在一些國家已應用多年，特別在Scandinavia半島、瑞士和加拿大的Ontario省使用較多，美國和德國不少采用ATP的污水處理廠現在也在運行。在常規法的污水處理中，化學沉淀往往與生物處理相結合，以提高磷的去除率。此外原水中的部分有機物得以去除，污水中的**、病毒、腸道寄生蟲卵和重金屬能有效地去除。 

       在Scandinavia由于氣候嚴寒且化學絮凝劑價格低廉，因此采用APT處理污水，在基建造價和運轉費用較低的情況下取得較好的處理效果。鑒于中國的具體情況與Scandinavia不同，處理工藝的選擇需符合中國國情，對于出水TP濃度要求大于0.5 mg/L時，去除1 mole磷的金屬鹽投加量為1~2 mole。為達到出水磷的嚴格要求，采用APT所需的運行費用將遠高于二級生物處理（BST）。APT的運行維護費用通常與系統的關系極為重要。運行費用包括投加的化學品、電耗、勞力以及污泥處理處置所增加的費用。APT所增加的化學污泥的處理和處置問題十分復雜，對于一個大型城市污水處理廠，金屬鹽的投加及所增加污泥的處理處置所需費用十分昂貴，對于一個小型污水處理廠，則所需費用便要少些。鑒于以上情況，目前APT系統可應用于我國的小型城市和嚴寒地區的污水處理。 

       7. 污水回用 

       城市污水是中國城市地區的主要水源之一，因此對污水的需求及其與非飲用為目的的污水回用有關衛生健康問題需進行研究。國家的經濟發展和人民生活水平的提高需要增加水資源，因此急需努力開發非常規水源。排放至水體（供應生活和工農業用水的河流、湖泊、地下水域）的處理水已成為國家非計劃內的淡水供應的重要組成部分，因此，污水必須經過適當處理去除和減少有害物質，防止危害水體。實際上城市污水的回用已成為國家水資源開發利用和保護中的一個十分重要的問題。從80年代開始，中國在城市污水回用的開發方面作出很大努力，廢水經適當處理后可回用于工業和灌溉（包括農作物、高爾夫球場、公園和其他娛樂場所等），處理水也用于回灌地下水。污水回用是節省有限的高質量飲用水的一個重要措施，中國政府對再生污水回用作為非飲用水給予強有力的支持。 

       以下列舉了在中國實施的污水回用的三種重要途徑—農業灌溉、地下水回灌和工業冷卻。 

       7.1 農業灌溉 

       中國早在50年代就開始利用城市污水灌溉農田，污水灌溉農田除為缺水地區提供灌溉用水的附加水源以及農作物生長所需的營養物質外，污水歸田還可防止水體污染，保護飲用水源的水質和安全性。過去由于大部分污水未經處理直接灌田，造成土壤、作物和地下水受到一定程度的污染。根據污水灌溉對健康影響的流行病學研究分析結果證實，污水灌溉所引起的**傳播均與使用原污水或未經合適處理的污水有關?？偟目磥?，由于水資源的緊缺，灌溉用水得不到保證，污水灌溉不但需繼續進行，而且是污水回用的主要途徑，關鍵問題是必須加強污水處理，改善灌溉用水水質。