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在日本，8月1日是水日，8月1日至7日是水周。

日本的年降雨量达1714毫米，为世界平均量的一倍，是个水资源相对丰富的岛国。

但尽管如此，日本在上水道和下水道之间，专门设置了中水道。

为鼓励设置中水道系统，日本政府制定了奖励政策，通过减免税金、提供融资和补助金手段大力加以推广。

新建的政府机关、学校、企业办公大楼以及会馆、公园、

运动场等公共建筑物基本上都设置了中水道。

3、我国中水回用的发展现状我国对城市污水处理与利用的研究，早在1958年就开始列入国家科研课题20世纪60年代关于污水灌溉的研究已达到一定的水平，70年代中期进行了以回用为目的的城市污水深度处理小试，80年代初在青岛、大连、太原、北京、天津、西安等缺水城市相继展开了污水回用的试验研究。

在中水试验的同时，有关中水的标准和法规也相继出台。

2000年，以“十五”纲要为标志，中水回用被正式写入文件；

2002年，出台了三个标准：

GB/T18920《城市污水再生利用城市杂用水水质》、GB/T18921《城市污水再生利用景观环境用水水质》、GB5084《农田灌溉水质标准》，以代替CJ25.1-89《生活杂用水水质标准》。

近几年，中水回用工作日益受到重视，国内许多城市都建设了中水回用工程。

例如：

北京的高碑店污水处理厂建成了我国最大的中水回用工程，回用规模为30万m3/d，回用对象主要是河湖补水、城市绿化、喷洒道路和热电厂冷却用水；

天津东郊污水处理厂回用工程将二级出水过滤、消毒后回用，规模为7万m3/d；

河北邯郸市建成6万m3/d的回用水工程，用于电厂冷却水；

山东枣庄和泰安分别建成3万m3/d和2万m3/d的回用水工程；

青岛市海泊河建成4万m3/d的中水回用工程，用于工业冷却、绿化和生活杂用。

其他还有大连中水回用示范工程已.运行10余年，北京华能热电厂、大庆油田采油厂、克拉玛依采油厂等均已建成中水回用工程用于循环冷却水。

随着我国社会经济的发展，水资源短缺问题日益突出。

发展“污水处理回用”以实现“水资源的可持续利用”已被明确写入“国民经济和社会发展第十个五年计划纲要”中。

作为污水处理回用的一个重要组成部分，在住宅小区建设中水系统已经提上了各级政府相关职能部门的议事日程。

2001年6月，北京市规划委员会、建设委员会、市政管理委员会联合发布《关于加强中水设施建设管理的通告》，确定了建筑面积在5万m2以上，或可回收水量大于150m3/d的居住区和集中建筑区必须建设中水设施。

近年来，中水开发与回用这一技术已受到各级政府及有关部门重视并对开发与回用做了大量理论研究和实践工作，在全国许多城市如深圳、北京、青岛、天津、太原等开展了中水工程的运行并取得显著效果

我国相当部分的工业废水和90%以上的生活污水未经处理直接排入受纳水体，直接造成对水资源的污染[1]

由于工业废水及生活污水的肆意排放，导致我国80％以上的地表水、地下水被污染。

面对如此严峻的现实，要保证经济和社会的健康持续发展，保证水资源的可持续利用，中水回用势在必行。

建设部《城市中水设施管理暂行办法》中将中水定义为:

部分生活优质杂排水经处理净化后达到《生活杂用水指标》（CJ25.1-89）,可以在一定范围内重复使用的非饮用水。

它的使用范围只能限于非人体接触领域。

如道路清洗、园林喷洒、洗车等，所以中水具有广泛的市场,像泳池、浴池、洗衣店等这些与人体密切接触的用水行业都不允许直接使用中水

中水回用技术在国外早已应用于实践。

美国、日本、以色列等国厕所冲洗、园林和农田灌溉、道路保洁、洗车、城市喷泉、冷却设备补充用水等都大量地使用中水，在利用中水方面积累了不少成功的经验。

以色列是在中水回用方面最具特色的国家。

占全国污水处理总量46%的出水直接回用于灌溉，其余33.3%和约20%分别回灌于地下或排入河道，其中水回用程度之高堪称世界第一。

他们采取的中水回用处理过程为：

城市污水的收集→传输到处理中心→处理→季节性储存→输到用户→使用及安全处置。

在回用方式上，包括小型社区的就地回用，中等规模城镇和大城市的区域级回用[2]。

日本从80年代起大力提倡使用中水，并在上水道和下水道之间，专门设置了中水道。

而且为了鼓励设置中水道系统，日本政府制定了奖励政策，通过减免税金、提供融资和补助金等手段大力加以推广。

同时还要求新建的政府机关、学校、企业办公楼以及会馆、公园、运动场等公共建筑物都须设置中水道。

美国现在至少有七个地区已经或者正在建设中水回用厂。

新加坡为了更好地节约水资源，推广中水市场，在媒体上对中水大做广告，以引导民众的消费习惯，吸引更多的新加坡人接受它。

目前每天至少有数千万升经过深度处理的中水已经加到饮用水管中，不是单纯作为中水利用了。

我国对城市污水处理与利用的研究，早在1958年就开始列入国家科研课题，20世纪60年代关于污水灌溉的研究已达到一定的水平，70年代中期进行了以回用为目的的城市污水深度处理小试，80年代初在青岛、大连、太原、北京、天津、西安等缺水城市相继展开了污水回用的试验研究。

近几年，中水回用工作日益受到重视，国内许多城市都建设了中水回用工程。

北京的高碑店污水处理厂建成了我国最大的中水回用工程，回用规模为30万m3/d，回用对象主要是河湖补水、城市绿化、喷洒道路和热电厂冷却用水[6]；

天津东郊污水处理厂回用工程将二级出水过滤、消毒后回用，规模为7万m3/d[7]；

其他还有大连中水回用示范工程已运行10余年，北京华能热电厂、大庆油田采油厂、克拉玛依采油厂等均已建成中水回用工程用于循环冷却水。

与大型污水处理系统相比,一体化设备具有处理效率高、能耗低、产泥量少、管理方便、占地面积小等优点。

因此,一体化设备在污水处理领域得以广泛的应用;

而且在新的形势下,更具有不可替代的优势

一体化设备技术自80年代初引进我国以来,随着污水处理要求的提高以及其应用与实践,不断得以革新和发展。

总的看来,对该技术的研究主要集中在主体工艺的改进、工艺流程的优化组合和填料性能的提高等方面,以进一步提高处理效率,减少能耗,突显一体化处理设备的优势。

3.1　主体工艺的改进一体化设备主体工艺多采用生物膜法。

生物膜法污泥浓度高、容积负荷大、耐冲击能力强,处理效率高。

早期设备主要采用生物转盘,体积庞大,生物膜难控制,盘轴易损坏。

目前,一体化设备逐渐发展为接触氧化法和生物流化床工艺。

尤其是生物流化床成为近年来的一个研究热点。

相比接触氧化法

填料是生物膜法的主体,直接关系处理效果。

填料的选择和研究包括四个方面:

（1）水力特性:

空隙率高、水流阻力小、流速均匀;

（2）生物膜附着性:

比表面积大,易于生物膜生长和老化膜脱落;

（3）化学与机械稳定性:

经久耐用,不溶出有毒物质;

（4）经济性:

来源广泛,价格便宜〔7〕。

一体化设备生化池常用的生物填料包括蜂窝填料、波纹填料、束网填料、颗粒填料等。

接触氧化法一般采用固定式的蜂窝填料、波纹填料、束网填料等,生物流化床采用悬浮式的颗粒填料。

几种填料的性能比较见表1。

近年来,悬浮（流化）的颗料状或立体状填料得以迅速发展和广泛应用,并有逐渐取代固定式填料的趋势。

相比因定式填料,悬浮填料具有一系列优点〔8〕:

（1）孔隙率大,比表面积几百至几千不等。

因此,填料表面附着的微生物数量大,种类多。

污泥总浓度高达40～50gL,是普通活性污泥法的污泥浓度的5～10倍。

填料单元内可以形成多级微生物的食物链。

而且,微生物的泥龄较高,对难降解的有机物有较好的去除率;

同时也有利于世代时间较长的硝化菌和亚硝化菌生长,使出水达到硝化。

江苏鹏鹞集团通过控制空心柱状填料的长度,可以实现填料单元内层厌氧、外层好氧,并保证适宜的好氧菌厌氧菌生长比例,可以达到80%脱氮效果

（2）比重接近于水,可以全池流化翻动。

填料上的生物膜、水流和气流三相充分接触混合,增大了传质面积,提高了传质速率（氧利用率可达30%）,强化了传质过程,缩短了污水的生化停留时间。

另外,悬浮填料受到气流、水流的冲刷,老化膜能脱落

当今世界各国解决缺水问题时,中水回用首选为可靠的、可以重复利用的第二水源,而且一直是研究的重点。

在国外,中水回用已实施很久,回用规模很大,已显示出明显的经济效益,并且城市污水已被开辟为第二淡水资源。

美国很早就开始了中水回用,因此尽管美国20世纪70年代初以来,总用水量增加了1.4倍,但总取水量反而减少了,中水利用使美国这一工业和农业大国的水资源利用取得了骄人的成绩。

同样,以色列的再生利用方面也处于世界领先地位:

42%再生水用于灌溉,30%回灌地下,回灌地下的再生水再抽出至管网系统,输送到南部地区,最南部地区甚至将它作为饮用水源。

我国也已意识到中水回用的重要性和

随着２０世纪后半叶很多国家的用水量急剧增加，许多地区出现水危机，水资源问题在全世界引起广泛重视。

１９８８年世界环境与发展委员会（ＷＣＥＤ）提出的一份报告中指出：

“水资源正在取代石油而成为在全世界引起危机的主要问题［１］”。

我国水资源总量丰富，但由于人口众多，人均年水量只有２７１０ｍ３，约为世界人均年水量的１／４［２］，人均水资源不足。

在全国６００多个建制市中，有近４００个城市缺水，其中１３０多个严重缺水［３］。

再加上水资源时空分布不均，严重制约了我国经济和社会的发展。

水资源的可持续利用，合理配置水资源，提高水资源利用率，建立节水型社会，显得尤为迫切和重要。

由于缺水现象严重，加之城市主要是受污染较轻的大量生活污水，经处理后，能够得到数量可观的再生水，可以使中水成为城市第二水源，大大缓解城市缺水状况。

中水回用，指通过提高水资源的重复利用率，解决城市水资源危机，促进水资源可持续循环利用，是处理城市水资源缺乏的一条重要途径。

中水回用经过近半个世纪的发展，理念和技术工艺日趋成熟，在国外已经广泛使用，在国内也有一定的规模，但是还存在技术相对落后、资金投入少等一系列问题，有待进一步研究解决

中水一词最早来源于日本，因其水质介于上水和下水之间而得名［４］，主要是指生活污水（优质杂排水和杂排水）、雨水、污水处理厂尾水、厂矿冷却水等城市污水，根据不同水质和不同用途要求，经过混凝、沉淀、过滤、消毒等简单处理工艺或利用膜分离技术、臭氧氧化、活性炭吸附等深度处理工艺，得到的可利用水。

其主要用于地面清洁、浇花、洗车、空调冷却、冲洗便器、消防、景观等［５］。

中水来源广泛，主要有雨水、冷却水、盥洗水、淋浴水、游泳池排污水、洗衣排水、厨房排水、冲厕排水等。

在实际情况下，这些水往往混合排放，形成综合生活污水。

而污染较严重的综合生活污水，从经济性和技术性角度考虑，一般不适合当作中水。

所以应该对这些水用单独的管网做分流收集，经过处理后再回用。

根据ＣＥＣＳ３０：

９１《建筑中水设计规范》选择中水水源时，一般可按下列顺序取舍：

①冷却水；

②淋浴排水；

③盥洗排水；

④洗衣排水；

⑤厨房排水；

⑥厕所排水［５］。

具体情况下，可以是几种水的组合，形成优质杂排水。

比如冷却水、淋浴排水和盥洗排水的组合，污染的程度相对较小，便于回用，是优质杂排水。

中水经过处理后，可以在很多地方使用。

美国、以色列、日本等国，厕所冲洗、园林灌溉、道路保洁、城市喷泉等都大量使用中水［７］。

但是处理过的中水一般都不作为饮用水和与人体皮肤直接接触的水。

中水一般用于以下几方面：

（１）景观用水。

城市绿化用水、市政用水，这部分用水量也不小，处理后的中水就能满足要求。

所以中水回用从这个角度看，节约了很多自来水，取得了经济效益；

（２）洗车用水。

中水经过处理，用来洗车，使洗车水价相低廉，易于推广；

（３）工业冷却用水。

满足工业冷却水用量大，且不受季节影响［５］的要求；

（４）冲厕用水。

可以将中水管线直接接入公厕或家庭厕所里用于冲厕，使中水得到充分利用，方便且易于管理；

（５）道路冲洗喷洒等环卫用水；

（６）农田灌溉用水、植树造林用水；

（７）备用消防用水；

（８）畜牧养殖与水产养殖用水。

总之，中水可应用于很多方面，不仅减少了自来水用量，而且减少了排污量，降低了环境处理污染物的负荷，经济效益与环境效益兼收。

３国内外中水回用现状３．１国外在国外，比如日本、以色列、美国、澳大利亚、加拿大等国家很早就在广泛使用中水回用系统。

他们的技术先进，法律法规也相对完善，而且人们的中水回用意识较强。

（１）日本，由于土地和各种资源都稀少，一直是一个忧患意识较强的国家。

早在１９６２年就开始回用污水，７０年代已初现规模；

９０年代初在全国范围内进行了废水再生回用的调查研究与工艺设计；

１９９１年在“造水计划”中明确将污水回用再生技术作为最主要的开发研究内容加以资助，开发了很多污水深度处理工艺，在新型脱氮、脱磷技术，膜分离技术，膜生物反应器技术等方面取得很大进展的同时，对传统的活性污泥法、生物膜法进行了不同水体的工艺实验，建立了许多水再生工厂［６］。

并结合本国和各地区的不同情况，采用不同的方法处理中水，比如双管供水系统，即饮用水系统与再生水系统，应用比较普遍。

日本政府鼓励中水回用，制定了相应的奖励措施，通过减免税收、扩大融资和提供补助金等手段大力推广中水回用。

（２）美国是世界上最早采用污水再生利用的国家之一。

１９５０年污水研究者俱乐部利用模型进行了污水深度处理实验研究，６０年代末将膜生物反应器用于废水处理；

７０年代初开始大规模污水处理，有近３００余座城市实现了污水处理后再利用。

目前，美国的城市污水处理等级基本上都在二级以上，处理率达到１００％。

污水处理工程至今已建有２万余座污水厂［８］。

由于推行比较慎重，对水质控制较严格，城市污水回用所占比重不高，范围不广，直接提供饮用水或者回收水引到城市供水管网在美国还没有实施。

此外，美国关于中水回用的法律法规也十分完善，实施法规分布在各州，涵盖了中水回用的各个方面。

（３）以色列，位于地中海东岸，大部分处于干旱和半干旱地带。

由于自然条件的限制，使人们很早就开始利用中水，也是在中水回用方面最具特色的国家。

根据国内地区条件和社会经济结构采取不同的中水回用原则，把水资源循环使用作为一项基本国策，７０％以上的污水经过处理后用于农田灌溉，使农业用水节约３０％以上。

占全国污水处理总量４６％的出水直接回用于灌溉，其余３３．３％和约２０％分别回灌于地下或排入河道，其回用程度之高堪称世界第一［８］。

为保证中水回用工作的顺利进展，以色列将污水回用以法律的形式给予保障［８］。

而且，对中水回用技术的研究也处于世界先进水平，尤其是在回用水水质，以及中水回用可能引起的生态学问题等方面。

此外，俄罗斯、西欧、印度、南非和纳米比亚的污水回用事业也比较普遍。

３．２国内我国的城市污水回用技术起步较晚，１９５８年才将中水回用列入国家科研课题。

２０世纪６０年代关于污水灌溉的研究达到了一定水平；

７０年代中期进行了城市污水以回用为目的的污水深度处理试验；

８０年代初，相继在北京、大连、西安等大城市开展了污水回用的实验研究；

９０年代，完成了几个典型的回用工程。

进入２１世纪以来，国内很多城市的污水处理厂再生水回用工程相继投入使用，中水回用的范围迅速扩大［８］。

１９８７年北京市规定：

凡建筑面积超过２万ｍ２的旅馆、饭店和公寓及建筑面积超过３万ｍ２以上的机关科研单位和新建生活小区都要建立中水设施［１１］。

北京市规划建

中水处理工艺可分为前处理、主工艺和后处理３部分：

（１）前处理的目的是沉砂、除渣、隔油和调节水量；

（２）后处理主要是消毒。

中水必须经过严格的消毒才能使用，所以消毒是中水制备工艺中最重要的环节［３］；

（３）主工艺将随水源水质和用水用途的不同而变化。

工艺主要有４种类型：

（１）物化法中水处理工艺。

该工艺是以优质杂排水为中水水源，其工艺流程：

原水→格栅→调节池→絮凝沉淀池→超滤膜→消毒→出水［８］该工艺具有占地少，系统可间歇运行，管理简单的特点。

但对来水的质量要求较高，不适合多种水源混合后的处理，因此具有一定的局限性［８］。

学校宿舍区、机关单位、宾馆等多排放优质杂排水，不需要进行深度处理便可达到中水水质标准。

因此，该工艺较适用于学校、机关、高级宾馆等。

（２）生化法中水处理工艺。

该工艺主要利用水中微生物的吸附、氧化分解污水中的有机物，从而达到去除污水中溶解性有机物的目的［４］。

以综合排水为中水水源，其工艺流程：

原水→格栅→调节池→接触氧化池→沉淀池→过滤→消毒→出水［８］该工艺适用于处理综合排水，出水水质较为稳定，运行费用相对较小，尤其对于大型污水处理工程，生物处理法显得尤为突出。

对于范围较大的城市小区，生活污水排放量大，有机物含量高，适合于用此工艺。

（３）膜生物反应器中水处理工艺。

该工艺将生物处理技术与膜分离技术相结合［８］，其工艺流程：

原水→格栅→调节池→膜生物反应器→消毒→中水［８］膜生物反应器有效克服了与污泥沉降性能有关的限制，并起到了取代二沉池的作用，并能达到澄清和防菌的目的［５］。

该工艺悬浮物去除率高，出水水质好，减少了占地面积与传统的二级处理，易实现自动控制、运行管理简单［３］，处理水量大大提高。

但由于国内膜处理工艺尚处于发展阶段，膜组件及膜处理费用昂贵［４］，工程投资较大、处理成本较高；

而且在长期的运行过程中易污染，膜作为一种过滤介质容易堵塞，通水量随运转时间而逐渐下降，需进行有效的反冲洗和化学清洗，防止和减缓膜的堵塞［８］。

在我国高校中水回用系统中，由于对污水排放有环保要求，用此法去除有机物效果好，技术可靠，出水水质稳定，运行费用低，采用此法较为普遍。

而且配合生物接触氧化处理技术，可作为示范项目推荐使用。

（４）硅藻精土中水处理工艺。

利用硅藻特有的混凝沉淀、吸附、自身超滤层生化等功能处理污水，其工艺流程：

原水→格栅→调节池→污水处理专用设备→消毒→中水［８］该工艺出水水质稳定，具有工艺流程简单、投资少、适应性强、占地面积小、运转管理简单、回收率高、处理效果好、运行费用低（工程造价仅为传统方法的６０％左右）等优点［８］。

从运行效果看，处理后的水质具有一定的波动性，需要进一步的改进和完善。

该工艺与传统的工艺相比，有极大的优越性，水源是综合杂排水，适用于城市污水的处理。

以上４种方法在中水处理中经常被采用，但是在实际处理时要根据原水水质、出水要求、经济条件、占地面积等各方面因素，综合考虑，因地制宜，必要的情况下可以通过实验来确定方案。

５中水回用的意义

中水回用技术运用的意义首先在于它能缓解我国水资源短缺的现状，为生活用水、农业用水乃至工业用水等开辟了第二水源，能大量节约有限的淡水资源，使水资源得到高效可持续续利用。

同时，中水回用又是抑制污水排放的有效途径，大大减轻了自然水体的污染程度与污染范围，相应地降低了治理环境污染的投资，发挥了一定的社会效益。

可见，实现中水资源化具有明显的环境效益、经济效益和社会效益，是使水资源得到节约利用和增值的有效途径，也是实现环境保护的有效途径。

中水利用可以为用户或企业工厂等节省水费、排污费的支出，以及铺设引水管线及运行等设施的投入费用，相应的可降低产品的生产成本，而近距离引用中水是一套既经济又方便可行的方案，同时又能提高水的利用率，所以应大力提倡使用中水回用技术。

海水淡化也是一种水资源寻求途径，但与中水回用相比，其费用高，技术手段复杂，区域限制较大。

另外，海水杂质含量要比中水高的多，这也是中水回用的优势之一。

因此，对于当今社会水资源短缺，社会高速发展而引起水需求不断增加及水资源浪费严重的状况下，中水回用的意义显得尤为重要。

采用膜分离技术对经常规划处理达标排放的工业废水作进一步的处理，可有效去除废水中的有机物、色度、硬度和大部分离子，达到回用于生产用水，一方面减少废水排放，另一方面节约水资源，降低生产成本。

经本技术处理后的水质可达到工业生产工艺用水标准，可实现废水回用。

这样既减少废水的排放量，同时也减少了工艺用水的量，对减轻环境污染、节约水资源和整个行业的可持续发展均具有重要的意义。

随着膜分离技术的发展、膜性能的提高和膜分离产品成本的不断降低，采用膜技术实现废水的资源化和回用，将成为废水处理的有效手段之一。

二、技术介绍及应用现状本处理工艺主体系采用当今世界流行的膜技术，是利用一种具有半透性能的膜在借助外在压力推动下实现水溶液中某些组分选择性透过的分离技术。

采用高通量超低压膜，膜材质为芳香族聚酰胺，可脱