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中水可替代自来水用于农业灌溉、工业生产、城市景观、市政绿化、生活杂用、地下水回灌和补充地表水等，已成为解决当今水资源缺乏的重要途径。结合国内外中水回用现状，并根据中水系统的特点，就中水水源、水质要求和处理技术分别进行了归纳总结，最后对中水回用提出了一些建议。
1、绪论
1.1、研究的背景
我国是一个缺水国家，特别是北方地区水资源缺乏现象更为严重。目前，由于水资源不足，已使得许多工业建设项目无法安排。2000年全国总需水量6.00×1011m3，相应的供水能力为5.22×1011m3，总缺水量7.88×1010m3。进入21世纪，我国水资源供需矛盾进一步加剧。据预测，2015年全国总供水量为6.20×1011~6.50×1011m3，总需水量将达7.30×1011m3，供需缺口近1.00×1011m3,2030年全国总需水量将达1.00×1012m3，全国将缺水4.00×1011~4.50×1011m3。因此，节约有限的水资源、开发和利用新水源已是当务之急。
与水资源危机形成鲜明对照的是全国每年排污水高达3.60×1010m3，大量污水未经处理就排入江河湖泊、海域，流经42个大、中城市的44条河流中的90%以上被污染，全国饮用水源仅30%符合卫生标准，有的城市水源遭严重污染，影响日常生活。一方面城市缺水十分严重，另一方面大量的城市污水白白流失，既浪费了资源，又污染了环境。和城市供水几乎相等的城市污水，只有0.1%的污染物质，比海水3.5%少得多，其余绝大部分是可再用的清水。水在自然界中是唯一不可取代的，也是唯一可以重复利用而不变质的资源。城市污水就近而得易于收集，再生处理比海水淡化成本低，处理技术也比较成熟，基建投资比远距离引水经济得多，当今世界各国解决缺水问题时，城市污水被选为可靠的第二水源。因此，城市污水再利用——中水回用工程，为解决水资源不足开辟了一条新的途径，具有广阔的应用推广前景[１]。
2、中水回用概述
中水是指各种排水经处理后，达到规定的水质标准，可在生活、市政、环境等范围内杂用的非饮用水。因为它的水质指标低于生活饮用水的水质标准，但又高于允许排放的污水的水质标准，处于二者之间，所以叫做“中水”。
水既是地球上一切生命赖以生存、人类生活和生产活动中不可缺少的重要物质，又是不可替代的重要自然资源。早从六十年代以来，世界上许多国家和地区相继出现“水资源危机”。据有关专家预测，本世纪末，尤其是下世纪初，水资源危机将位居世界各类资源危机之首。
由于“水危机”的困扰，许多国家和地区积极着手巩固和加强节水意识以及研究城市废水再生与回用工作。城市污水回用就是将城市居民生活及生产中使用过的水经过处理后回用。有两种不同程度的回用：一种是将污水处理到可饮用的程度，而另一种则是将污水处理到非饮用的程度。对于前一种，因其投资较高、工艺复杂，非特缺水地区一般不常采用。多数国家则是将污水处理到非饮用的程度，在此引出了中水概念。中水也就是将人们在生活和生产中用过的优质杂排水(不含粪便和厨房排水)、杂排水(不含粪便污水)以及生活污(废)水经集流再生处理后回用，充当地面清洁、浇花、洗车、空调冷却、冲洗便器、消防等不与人体直接接触的杂用水。因其水质指标低于城市给水中饮用水水质标准，但又高于污水允许排入地面水体排放标准，亦即其水质居于生活饮用水水质和允许排放污水水质标准之间，故取名为“中水”[2]。
3、城市中水回用的应用概况
3.1、国外
以色列是在中回用方面最具特色的国家。它地处干旱和半干旱地区．人均水资源占有量仅为476m2。其主要对策是农业节水和城市中水回用。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[3]。
美国水资源总量较多．城市中水回用工程主要分布于水资源短缺、地下水严重超采的加利福尼亚，亚利桑那、德克萨斯和佛罗里达等州．其中以南加州成绩最为显著。中水回用以农业灌溉居多．也有少量中水用于工业用水和作高层建筑生活用水。
日本以有较多的“中水道”(即中水系统)供生活杂用而著称[4]．约占中水回用量的40%。早在20世纪60年代．日本沿海和西南一些缺水城市，如东京、名古屋、川崎、福冈等地即开始考虑将城市污水处理厂的出水经进一步处理后回用于工业，生活或生活杂用(以冲洗卫生设备为主)。截至1986年，日本直接回用水的城市污水处理厂出水已达3×108m3/a．虽不及总取水量的1%．但已成为城市一种稳定、可靠的水源，并制定了相应的水质标准。其中，以生活杂用水所占的比重最大。
3.2、国内
我国城市污水多数未经处理直接排放，建设部有关部门统计数据表明，我国城市2003年污水处理率达到42％，不足污水排放量的一半。即使经过处理后的污水也极少回用，结果导致一方面水体受到污染，另一方面城市水资源短缺。近年来，城市污水回用已经逐渐提到日程上来，北京、天津、沈阳、鞍山、抚顺、大连、青岛、石家庄、太原、大同、西安、深圳等地已经建成或拟建一批污水处理或回用工程项目，同时将改造旧有的污水灌溉系统。我国城市小区建设中水系统的条件已基本具备，并日趋完善。首先，具有利于中水系统设计和平稳运行的水量大特点（排水量大，杂用水需求也大，水量容易平衡）；其次，城镇居民小区的不断规模化，以及水处理技术的发展，将使中水系统的初始投资和运行费用大幅度降低。再次，住房的商品化，小区管理的兴起和完善，为中水系统的投资回报奠定的基础。
4、中水来源和途径
4.1、中水来源
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。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。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[5]。
4.2、中水回用的途径
城市污水的再生回用已开展五十多年，就其回用途径而言，大致有农业灌溉、工业回用、城市杂用、地下回灌和生活饮用等。
4.2.1、农业灌溉
农业灌溉主要包括农作物，牧草，苗木，农副产品洗涤及冷冻等用水。其工作内容包括将污水施于土地以便得到处理与满足植物生长两个方面。
城市污水回用用于农业灌溉，历史悠久，范围也最广泛。农业灌溉为污水回用的首选对象，理由有3条
1)、农业灌溉用水量大。
2)、既可利用污水的肥效，还可以利用土壤-植物系统的自然净化功能减轻污染。
3)、灌溉用水的水质要求较低，一般不需要对污水进行深度处理，制水成本相对较低。
4.2.2、工业回用
在城市用水中，工业用水所占比例很大。城市污水再生后回用于工业的主要用途3项[6]。
1)、冷却用水：冷却水在工业用水中一般占70%~80%或更多，且水质要求相对较低，因而是城市污水工业回用的大户和主要对象。
2)、锅炉补充水：对一般锅炉水，尚需软化、脱盐的处理后，方可使用，由于水质要求高，近期内还不能普遍利用。
3)、工艺用水：由于不同的工业工艺对水质要求差别很大，因此根据工艺对水质的要求而定。
4.2.3、城市杂用
1)、生活杂用水：生活杂用水范围主要包括居住建筑、公共建筑和工业企业非生产区内用于冲洗卫生用具、浇花草、空调、冲洗车辆、浇洒道路等。
2)、环境、娱乐和景观用水：主要包括以下几个方面：①浇洒城镇公园或其他公共场所；②浇灌树木、苗圃；③供钓鱼和划船的娱乐湖；④供游泳和划水的娱乐湖；⑤人工瀑布、喷泉用水等。
4.2.4、地下回灌
地下回灌，是借助于工程设施，将经适当处理后的污水直接或用人工诱导的方法引入地下含水层，其主要有以下几个：
1)、补充地下水量，稳定或抬高地下水位，提高含水层的供水能力；
2)、控制地面沉降或塌陷
3)、滨海和岛屿地区，可使地下咸水淡化和防止海水入侵；
4)、污水间接回用的缓冲途径。
4.2.5、生活饮水
城市污水处理后回用于生活饮用有两种类型，即直接回用与间接回用。
5、中水回用处理技术与标准
处理水水质不同，回用用途不同，选用的处理方法和工艺也不同。
中水处理技术按处理机理不同可分为物理化学处理法、生物处理法、膜处理法三大类[7]。
5.1、物理化学处理法
物理化学处理法是以混凝沉淀(气浮)技术和过滤吸附技术相结合的基本方式，主要用于处理优质杂排水。该处理法适用于处理规模较小的中水工程，主要特点是处理工艺流程短，运行管理简单、方便，占地相对较小；但相对生物处理来讲，运行费用较大，并且出水水质受混凝剂种类和数量的影响，有一定的波动性。
工艺流程为：
原水→格栅→调节池→絮凝沉淀池→超滤膜→消毒→出水
5.2、生物处理法
污水中含有大量的有机物质和无机物质，污水的常规生物处理主要是去除污水中可降解的有机物质，利用好氧微生物的吸附、氧化作用，降解污水中的有机物质。生物处理法包括好氧生物法、厌氧生物法和兼性生物氧化法，中水回用一般多采用好氧生物膜微生物处理技术，主要包括活性污泥法、接触氧化法等。生物处理法的特点是适用于较大规模的处理工程，但近年来随着水处理技术的不断发展，也开发出了一些小型的生物处理设施，适用于较小水量的工程，可同样获得较好的经济效果；生物处理法的出水水质较为稳定，运行费用相对较少，尤其对于大型污水处理工程，生物处理法显得尤为突出。
工艺流程为：
原水→格栅→调节池→接触氧化池→沉淀池→过滤→消毒→出水
生物处理法可分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。
5.3膜处理法
膜处理法属于物理处理或物理化学处理方法，是指利用膜技术来处理水，使之符合一定的水质标准。当前膜处理方法主要有两种，即连续微滤和膜生物反应器。连续微滤系统是以微滤膜为中心处理单元，配以特殊设计的管路、阀门、自清洗单元、加药单元和自控单元等，形成一闭路连续操作系统。当污水在一定压力下通过微滤膜时，就达到了物理分离的目的。连续微滤系统的特点有：设备控制简单，系统可自动运行；占地小、结构紧凑，模块化设计可根据用户需求灵活地扩大或缩小；高抗污染的聚偏氟乙烯膜材料，耐氧化，使用寿命长；运行费用较低。膜生物反应器处理原理在于使污水中的大分子等难降解成分在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间，从而达到较高的去除效果。高浓度生物量使膜生物反应器工艺能以紧凑的系统获得较高的有机物去除率，可以有效的克服与污泥沉降性能有关的限制，并起到了取代二沉池的作用，同时还能达到澄清和防菌的目的。对于已建成的污水处理厂，若改用膜生物反应器工艺，在不增加反应器容积的情况下，可使处理水量大大提高。膜生物反应器工艺具有出水水质好、占地少、易于实现自动控制等许多常规工艺无法比拟的优势，其在污水处理与回用中所起的作用也越来越大，并具有非常广阔的应用前景。膜处理的主要特点是处理水质稳定、可靠，但工程投资较大、处理成本较高[8]。
