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《城鎮污水再生利用技術指南(試行)》介紹
發布時間:2013/7/22 0:00:00        文章點擊數:       【字體:

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一、《城鎮污水再生利用技術指南(試行)》編制背景
20121228,住建部發布了《城鎮污水再生利用技術指南(試行)》,該指南是由中國科學院生態環境研究中心、清華大學、天津中水公司、北京城市排水集團有限責任公司、天津大學、天津工業大學、天津城市建設學院以及住建部城鎮水務管理辦公室在以下背景下共同編制。
1、水資源短缺
眾所周知,中國水資源短缺的形勢日趨嚴重,特別是北方的一些城市,情況更為突出。如何在短期內解決這一問題,也就成為了關系到國計民生的重大課題。
2、政策要求
十二五全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》中規劃,十二五期間,全國規劃建設污水再生利用設施規模2676萬立方米/日。其中,設市城市2077萬立方米/日,縣城477萬立方米/日,建制鎮122萬立方米/日;東部地區1258萬立方米/日,中部地區706萬立方米/日,西部地區712萬立方米/日。全部建成后,我國城鎮污水再生利用設施總規模接近4000萬立方米/日,其中設市城市超過3000萬立方米/日,有效緩解用水矛盾,城鎮污水再生利用,已經提升到了政策高度。
3、再生水的戰略地位
再生水由于其自身的特點,推廣普及再生水技術利用,已經成為了推動城鎮節水減排、改善人居環境的重要途徑。
《城鎮污水再生利用技術指南(試行)》主要從再生水的規劃及設施的建設、運行、維護及管理,進一步規范城鎮污水再生利用。
二、國內外現狀與發展趨勢
1、美國
早在1906年,加州健康局首次公布了與公眾健康相關的污水回用水質概念。1960年,加州在水法中鼓勵污水回用。1992年,美國環保局和國際發展機構發布了《污水再生利用指南》在2004年又對該指南進行了修訂,進一步規范污水再生利用相關工作。
截止2004年,美國已經有25個州制定了關于污水再生利用的法規,其中包括沖廁;森林灌溉;糧食作物灌溉;直接接觸的景觀;不直接接觸的景觀;建筑工地用水;工業冷卻水;地下水補水等15種用途。
在美國2004年修訂后的《污水再生利用指南》中,對不同回用用途的再生水水質例如我們常見的指標,比如BOD5 、余氯、濁度等等,也有一些微生物的指標,還有一些總有機碳、總有機鹵代物等非常規的指標都做了要求。
2、日本
在日本,1980年,日本國土交通省制定了《污水處理水循環利用技術方針》。在此基礎上,1981年,日本下水道協會又制定了有關沖廁、綠化的《污水處理水循環利用技術指南》。1990年,日本國土交通省又出臺了《污水處理水的景觀、戲水利用水質研討指南》,一年之后,日本建設省又在這個研討指南的基礎上制定了《污水處理水中景觀、戲水用水水質指南》。
此后,日本的一些縣和郡,也紛紛出臺了有關再生水利用的相關政策和條例,比如,1995年,東京都頒布的《再生水利用事業實施綱要》,以及2003年,福岡市制定的《再生水利用下水道事業條例》。
2005年,日本國土交通省,開始制定一系列的污水處理水的再利用水質標準。在2005年日本國土交通省制定的《再生水水質標準及處理設施標準》中除了規定一些常規的標準,如濁度、色度等,也對處理設施進行了進一步的規定和要求。
3、中國
1987年,北京頒發60號文制定了《中水設施建設管理試行辦法》。1989年,原建設部發布了《生活雜用水水質標準》(CJ25.1-1989)。1991年,中國工程建設標準化委員會頒發了《建筑中水設計規范》(CECS3091),對建筑中水的使用進行了相應的規定。在1999年,建設部發布《生活雜用水水質標準》(CJ/48-1999),進一步修繕了1989年版的《水質標準》。從2002年到2010年,國家質量監督檢驗檢疫總局和國家標準化管理委員會發布了一系列有關城市污水再生利用的國家標準。在2012年,住建部發布了《城市污水再生利用技術指南》(建城[2012]197號)。
三、編制思路與指南主要內容介紹
整個城市污水再利用的核心問題,是用戶安全利用,圍繞著這個問題,《技術指南》在單元處理技術、組合工藝、工程建設與設施運行維護以及風險管理等各個方面,都做了相關的規定。也就是說,為了進一步規范城鎮污水再生利用,推動城鎮節水減排,編制本指南。從而提出我國城鎮污水再生利用的原則框架,用于指導我國城鎮污水處理再生利用的規劃,設施建設、運行、維護及管理。
《技術指南》主要分為六大部分。分別是:總則;城鎮污水再生利用技術路線;城鎮污水再生處理技術;城鎮污水再生處理工藝方案;再生利用工程建設與設施運行維護;城鎮污水再生利用風險管理。下面根據這六大部分,進行一下簡單的介紹。
1、總則
總則部分主要包含以下三部分的內容:
1)適用范圍
《技術指南》適用于城鎮集中型污水處理再生利用技術方案選擇,涵蓋城鎮污水從收集、處理到再生利用全過程的管理,指導城鎮污水再生利用的規劃以及設施的建設、運行、維護及管理。
2)總體目標
城鎮污水再利用的總體目標是,要充分利用城鎮污水資源、削減水污染負荷、促進水的循環利用,緩解區域水資源短缺,推動城鎮節水減排,提升我國城鎮水資源綜合利用效率和水平,從而推動資源節約型和環境友好型社會的建設。
3)指導思想
《技術指南》的指導思想,可以概括為,結合相關政策的要求和現有城鎮污水再生利用設施的運行實踐,體現系統性、整體性、合理性、前瞻性和水質安全性,科學確定城鎮污水再生利用規劃以及設施建設、運行、維護及管理的技術要求。
2、污水再生利用技術路線
有關技術路線,主要有四方面的內容,其中,包括城鎮污水再利用的基本原則、再生水利用需求分析、規劃布局以及單元技術選擇。
1)基本原則
對于基本原則來說,核心問題是,城鎮污水再利用的規劃應以系統的調研和現狀為基礎。其規模與布局應根據城鎮自身特點和客觀需求確定。應用原則應優先用于需求量大、水質要求相對較低等途徑。
2)再生水利用需求分析
進行再生水需求分析時,要充分考慮現狀分析,包括水源、排放與處理情況、生產、使用等方面的分析。而對水質水量需求分析,則要依據不同用途來進行。
3)規劃布局
再生處理設施規模和技術的選擇,不僅要滿足近期需求,同時也要兼顧遠期需求。城鎮污水處理廠的建設應充分考慮再生利用的需求。而再生處理、儲存、輸配設施布局,則應綜合考慮水源和用戶分布。
4)單元技術選擇
單元技術選擇包含兩個核心問題:不同利用途徑應重點關注的再生水水質指標;污水再生利用主要單元技術功能和特點。利用表1、表2可以更清晰地了解這兩個核心問題的重點。
城鎮污水再生利用主要途徑包括工業、景觀環境、綠地灌溉、農田灌溉、城市雜用和地下水回灌。水質要求分別詳見有關國家標準GB/T 19923-2005、GB/T 18921-2002、GB/T 25499-2010、GB 20922-2007、GB/T 18920-2002、GB/T 19772-2005。不同用途應重點關注的水質指標見表1。
1 不同利用途徑應重點關注的再生水水質指標

主要用途
重點關注的水質指標
工業
冷卻和洗滌用水
應重點關注氨氮、氯離子、懸浮物(SS)、色度等指標。
鍋爐補給水
應重點關注溶解性總固體(TDS)、化學需氧量(COD)、SS等指標。
工藝與產品用水
應重點關注COD、SS、色度、嗅味等指標。
景觀環境
觀賞性景觀環境用水
應重點關注營養鹽及色度、嗅味等指標。
娛樂性景觀環境用水
應重點關注營養鹽、病原微生物、有毒有害有機物及色度、嗅味等指標。
綠地灌溉
非限制性綠地
應重點關注病原微生物、濁度、有毒有害有機物及色度、嗅味等指標。
限制性綠地
應重點關注濁度、嗅味等感官指標。
農田灌溉
直接食用作物
應重點關注重金屬、病原微生物、有毒有害有機物、色度、嗅味、TDS等指標。
間接食用作物
應重點關注重金屬、病原微生物、有毒有害有機物、TDS等指標。
非食用作物
應重點關注病原微生物、TDS等指標。
城市雜用
應重點關注病原微生物、有毒有害有機物、濁度、色度、嗅味等指標。
地下水回灌
地表回灌
應重點關注重金屬、TDS、病原微生物、SS等指標。
井灌
應重點關注重金屬、TDS、病原微生物、有毒有害有機物、SS等指標。

為了達到不同用途的水質要求,需要將各種污水再生處理單元技術進行有機組合。主要單元技術功能和特點見表2。
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2 污水再生利用主要單元技術功能和特點

單元技術
主要功能及特點
常規處理
一級處理
去除SS,提高后續處理單元的效率,主要包括格柵、沉砂池和初沉池。
二級處理
去除易生物降解有機污染物和SS,主要為生物處理工藝,如傳統活性污泥法。
二級強化處理
強化營養鹽(氮、磷)的去除,如厭氧/缺氧/好氧(AAO)工藝。
深度處理
混凝沉淀
強化SS、膠體顆粒、有機物、色度和TP的去除,保障后續過濾單元處理效果。
介質過濾
砂濾
進一步過濾去除SS、TP,穩定、可靠,占地和水頭損失較大。
濾布濾池
進一步過濾去除SS、TP,占地和水頭損失較小。
生物過濾*
進一步去除氨氮或總氮以及部分有機污染物。
膜處理
膜生物反應器
傳統生物處理工藝與膜分離相結合以提高出水水質,占地小,成本較高。
微濾/超濾膜過濾
高效去除SS和膠體物質,占地小,成本較高。
反滲透
高效去除各種溶解性無機鹽類和有機物,水質好,但對進水水質要求高,能耗較高。
氧化
臭氧氧化
氧化去除色度、嗅味和部分有毒有害有機物。
臭氧-過氧化氫
比臭氧具有更強的氧化能力,對水中色度、嗅味及有毒有害有機物進行氧化去除。
紫外-過氧化氫
比臭氧具有更強的氧化能力,對水中色度、嗅味及有毒有害有機物進行氧化去除。比臭氧-過氧化氫反應時間長。
消毒
氯消毒
有效滅活細菌、病毒,具有持續殺菌作用。技術成熟,成本低,劑量控制靈活可變。易產生鹵代消毒副產物。
二氧化氯
現場制備,有效滅活細菌、病毒,具有一定的持續殺菌作用。產生亞氯酸鹽等消毒副產物。
紫外線
現場制備,有效滅活細菌、病毒和原蟲。消毒效果受濁度的影響較大,無持續消毒效果。
臭氧
現場制備,有效滅活細菌、病毒和原蟲,同時兼有去除色度、嗅味和部分有毒有害有機物的作用。無持續消毒效果。

注:*本指南將生物過濾也包括在介質過濾中。
3、城鎮污水再生處理技術
城鎮污水再生處理技術主要包括常規處理、深度處理和消毒。常規處理包括一級處理、二級處理和二級強化處理。主要功能為去除SS、溶解性有機物和營養鹽(氮、磷)。深度處理包括混凝沉淀、介質過濾(含生物過濾)、膜處理、氧化等單元處理技術及其組合技術,主要功能為進一步去除二級(強化)處理未能完全去除的水中有機污染物、SS、色度、嗅味和礦化物等。消毒是再生水生產環節的必備單元,可采用液氯、氯氣、次氯酸鹽、二氧化氯、紫外線、臭氧等技術或其組合技術。
《技術指南》中提到,城市污水再生處理系統應優先發揮常規處理在氮磷去除方面的功能,一般情況下應避免在深度處理中專門脫氮。
4、城鎮污水再生處理工藝方案
在污水再生處理工程中單獨使用某項單元技術很難滿足用戶對水質的要求,應針對不同的水質要求采用相應的組合工藝進行處理。在《技術指南》中,根據國內外城鎮污水再生處理與利用研究成果和實踐經驗。針對不同再生水利用途徑推薦相應的主要組合工藝。
1)工業利用
在工業利用方面,常見的方式有冷卻和洗滌用水、鍋爐補給水以及工藝與產品用水。各種利用方式的指標有很大不同,針對各種用途的差別,《技術指南》也對各工業利用用水進行了相應的工藝建議。
冷卻和洗滌用水:應考慮防止結垢、腐蝕、生物孳生等,重點關注氨氮、氯離子、SS、色度等指標,循環冷卻水應考慮鹽度和硬度的控制(見表3)。
3 ?冷卻和洗滌用水建議工藝

工藝
處理效果
特點
城鎮污水二級處理/二級強化處理出水(臭氧)消毒
一般;使用臭氧可去除色嗅。
投資運行成本低;出水可以用于直流冷卻水和一般洗滌用水。
城鎮污水二級處理/二級強化處理出水(混凝沉淀)介質過濾(臭氧)消毒
使用介質過濾對SS有一定去除效果;使用臭氧可去除色嗅。
投資運行成本低。
城鎮污水二級處理/二級強化處理出水(混凝)超濾/微濾(臭氧)消毒
使用超濾/微濾對SS去除效果好;使用臭氧可去除色嗅。
投資運行成本較高;需關注膜污染和膜壽命。
城鎮污水膜生物反應器出水(臭氧)消毒
使用膜生物反應器對SS去除效果好;使用臭氧可去除色嗅。
投資運行成本較高;膜生物反應器占地面積??;運行過程需關注膜污染和膜壽命。

鍋爐補給水:應考慮防止結垢、腐蝕等,重點關注TDS、COD、SS等指標。用于鍋爐補給水的水質與鍋爐壓力有關,鍋爐蒸汽壓力越高對水質要求越高(見表4)。
4 ?鍋爐補給水建議工藝

工藝
處理效果
特點
城鎮污水二級處理/二級強化處理出水混凝沉淀介質過濾消毒
使用介質過濾對SS有一定去除效果。
投資運行成本低。
城鎮污水二級處理/二級強化處理出水(混凝)超濾/微濾消毒
使用超濾/微濾對SS去除效果好。
投資運行成本較高;需關注膜污染和膜壽命。
城鎮污水膜生物反應器出水消毒
使用膜生物反應器對SS去除效果好。
投資運行成本較高;膜生物反應器占地面積??;運行過程需關注膜污染和膜壽命。
城鎮污水二級處理/二級強化處理出水(混凝)超濾/微濾反滲透消毒
使用反滲透對無機鹽和各種污染物均有良好去除效果。
投資運行成本高;適合用于高品質再生水的生產要求;需關注膜污染、膜壽命及濃鹽水排放。

工藝與產品用水:不同工藝與產品用水水質需求差異較大,通常需關注COD、SS、色度、嗅味等指標(見表5)。
5 ?工藝與產品用水建議工藝

工藝
處理效果
特點
城鎮污水二級處理/二級強化處理出水(混凝沉淀)介質過濾(臭氧)消毒
使用介質過濾對SS有一定去除效果;使用臭氧可去除色嗅。
投資運行成本低。
城鎮污水二級處理/二級強化處理出水(混凝)超濾/微濾(臭氧)消毒
使用超濾/微濾對SS去除效果好;使用臭氧可去除色嗅。
投資運行成本較高;需關注膜污染和膜壽命。
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城鎮污水膜生物反應器出水(臭氧)消毒
使用膜生物反應器對SS去除效果好;使用臭氧可去除色嗅。
投資運行成本較高;膜生物反應器占地面積??;運行過程需關注膜污染和膜壽命。
城鎮污水二級處理/二級強化處理出水(混凝)超濾/微濾反滲透(臭氧)消毒
使用反滲透對無機鹽和各種污染物均有良好去除效果。
投資運行成本高;適合用于高品質再生水的生產要求;需關注膜污染、膜壽命及濃鹽水排放。

2)景觀環境用水
景觀環境用水包含觀賞性景觀用水和娛樂性景觀用水,兩者在推薦工藝上也有很多不同。
觀賞性景觀環境用水:應重點關注營養鹽及色度、嗅味等指標。
娛樂性景觀環境用水:應考慮人體接觸的健康風險及水體富營養化的風險,因此應重點關注營養鹽、病原微生物、有毒有害有機物及色度、嗅味等指標。
3)綠地灌溉利用
綠地灌溉利用主要分為,非限制性綠地用水和限制性綠地用水。非限制性綠地是對公眾完全開放的環境,所以其重點關注的指標,與限制性綠地會有所區別,在推薦工藝上也有很多差別。
非限制性綠地用水:應重點關注病原微生物、濁度、有毒有害有機物及色度、嗅味等指標。
限制性綠地用水:應重點關注濁度、嗅味等感官指標。
4)農田灌溉利用
農田灌溉利用主要分為直接食用作物、間接食用作物和非食用作物,在《技術指南》中,也根據各作物種類的不同,對處理工藝做了不同的推薦。
直接食用作物:應重點關注重金屬、病原微生物、有毒有害有機物、色度、嗅味、TDS等指標。
間接食用作物:應重點關注重金屬、病原微生物、有毒有害有機物、TDS等指標。
非食用作物:應重點關注病原微生物和TDS等指標。
5)城市雜用
城鎮污水再生水作為城市雜用有以下用途:沖廁、道路清掃、車輛沖洗等。應重點關注病原微生物、有毒有害有機物、濁度、色度、嗅味等指標?!都夹g指南》根據水質的不同要求,推薦了相應的工藝。
6)地下水回灌
地下水回灌分為地表回灌和井灌,針對水質要求的不同,《技術指南》中也有不同的推薦工藝。其中,井灌要求較高,推薦工藝也相應有許多要求。
地表回灌:應重點關注重金屬、TDS、病原微生物和SS等指標。
井灌:應重點關注重金屬、TDS、病原微生物、有毒有害有機物、SS等指標。
5、城鎮污水再生利用工程建設與設施運行維護
1)城鎮污水再生利用工程建設
再生處理設施建設:從選址、設計、設備選型、施工與驗收等方面進行了規定。
儲存設施建設:從分類、標識等方面進行了規定。
輸配管網建設:再生水管材特性及選擇建議方案。
2)設施運行維護管理
再生處理設施運行維護管理
儲存設施及輸配管網運行維護管理
《技術指南》中,對常用再生水管的各項性能指標都做了規定(見表6)。
6? 常見再生水管材特性及選擇建議方案

管材類型
抗腐蝕性能
水質適應性
機械性能
應用情況
建議管徑范圍
球墨鑄鐵管
需用于再生水輸配要內外防腐蝕處理
水泥內襯不適合低pH值、低堿度水和軟水,環氧樹脂涂層可提高其水質適應性
承壓能力強,韌性好、施工維修方便
廣泛應用于飲用水和再生水的輸配
DN300-DN1200
鋼管
用于再生水輸配需做內外防腐蝕處理
環氧樹脂涂層可提高其水質適應性
機械性能好、施工維修方便
用于大口徑輸水管道,局部施工較復雜
≥DN600
預應力鋼筒混凝土管(PCCP
具有較好的抗腐蝕性能
水泥砂漿與水接觸,不適合低pH、低堿度水及軟水
承壓能力強,抗震性能好、施工維修方便
一種新型的剛性管材,搶修、維護比較困難
≥DN1200
高密度聚乙烯(HDPE)管
耐腐蝕
水質適應范圍廣
重量輕、易施工
新型管材,價格較高、適合DN300以下的管道
≤DN300
玻璃鋼夾砂管(RPMP
耐腐蝕
水質適應范圍廣
相對較輕,拉伸強低于鋼管、高于球墨管和混凝土管
適用于大口徑輸水管道
范圍較廣
硬聚氯乙烯(UPVC)管
耐腐蝕
水質適應范圍廣
重量輕、施工連接方便、強度相對較低
常用的輸水管材,不適合承壓大的施工環境,易脆
≤DN300

6、城鎮污水再生利用風險管理
城鎮污水再生利用風險管理應注意生產風險管理、終端用戶風險管理以及加強科學研究和公眾參與的管理
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