污水处理和回用技术的应用：中水回用在沈阳的发展前景和存在的问题

为了解决水资源供应严重短缺,缓解污水排放对环境造成的破坏,沈阳市在今后5～10年内将建成中水回用系统,使城市中水回用率达到50％.文中回顾了污水处理和回用技术的发展现状,总结了中水回用的常规技术和新工艺(包括土壤渗滤法、膜生物反应器工艺法、周期循环延时曝气工艺法),并指出土壤渗滤法(SAT)和膜生物反应器(MBR)因其独特的技术优势,在中水回用领域的光明前景.通过列举一些污水回用项目的实际例子,分析了中水回用技术应用所带来的经济和生态效应,并探讨了沈阳市中水回用存在的问题和解决方法.     

城市污水处理生态系统能值分析

脱水污泥的污染问题影响了城市污水处理厂的生存和发展,中水的不同处置方式对当地的水资源和水环境影响也不一样,将污水处理、脱水污泥和中水处置结合起来构建污水处理生态系统有利于研究污水处理的综合效益、探索促进污水处理事业可持续发展的途径.能值分析方法可作为分析这一复合系统的工具,传统能值分析方法由于对废物处理处置和排放的影响没有考虑,因此提出了针对污水处理生态系统的改进的能值分析方法和指标体系,以明镜滩污水处理生态系统作为案例用两种方法进行了对比分析.结果表明,改进的能值分析方法更适合于污水处理生态系统的实际情况;不可更新资源能值流比值(NR)和废物排放能值流比值(WR)对污水处理生态系统的可持续性影响最大,其次是中水回用能值流比值(IR),污水处理生态系统的可持续性最终取决于NR、WR和IR三者的共同贡献;废物利用可提高污水处理生态系统的可持续性.不同废物利用方式由于对废物利用的程度不同以及对不可更新资源的消耗不同,因此对污水处理生态系统的可持续性影响不一样;在提出的8个方案中,"脱水污泥填埋 中水排放"方案的可持续性最低,而"脱水污泥制堆肥 中水回用"方案的可持续性最高.     

中水技术污水处理工艺去除病毒的效果

中水技术开发既可缓解水资源的紧缺,又能改善城市环境。本文报道用石英粉吸附/洗脱和浓缩棒脱水的二步浓集水病毒技术(回收率为25.4～37.3％),研究中水技术不同处理工艺去除病毒的效果。结果,二级处理可去除掺入病毒的98.9％,结合三级处理的混凝沉淀和过滤,可去除99.976％,再加活性炭吸附或加氯消毒,所得中水分别去除掺入病毒的99.986％和99.991％。经首都机场中水道试验厂水样检测表明,中水中未检测到病毒(<0.23PFU/L)。     

基于二元水循环效率提升的城市湿地修复策略

城市湿地对人地系统的水循环调节起着关键作用。随着城市的发展,水资源短缺问题日益突出,探讨湿地在缓解城市水资源危机中的作用具有重要意义。基于“自然-社会”二元水循环理论,综合分析了我国城市用水量在全国总用水量占比急剧增加的现状,以及城市水循环效率低下的重点问题;基于城市水循环途径的取水、输水、用水、排水和回水五个阶段,系统提出湿地的保护恢复有助于改善城市水资源利用状况,增强城市湿地空间优化配置和水资源可持续利用的协同效应;充分考虑城市生态空间整体优化及湿地布局,全面阐释在城市国土空间规划指导下,通过增加城市水循环中社会水回归容量和缩短社会水回归距离,提升城市水循环效率,充分发挥湿地生态工程对城市水循环优化的调控作用;最后,兼顾城市中长期规划发展的协调性、适应性,探讨了湿地保护修复以提升水循环效率的策略,包括多功能水源地建设、缩短汇水距离、多级净水、营建小微湿地以及构建自循环理念的再生系统等具体措施,为城市湿地资源空间规划的整体布局提供重要依据,对促进城市水资源可持续利用和建设人与自然和谐共生的韧性城市具有重要意义。     

论生物膜法A/O~2工艺处理城市小区污水并回用的研究

随着全球性水资源短缺、人口的快速增长和经济的快速发展,水资源危机已经成为威胁全球生存与发展的最大危机之一。目前各国纷纷出台相关政策,用以保护水资源,提高水资源利用率。其中,废水处理回用受到各个国家的认可和重视,在经过了十多年的研究与发展,新型的膜生物反应器污水处理工艺已趋于成熟,其以处理能力高、出水水质稳定、工艺简单、污泥产出率低、占地面积小、投资运行费用低、安装灵活方便且易于实现自动化控制等传统污水处理系统所不具有的优点,在水污染防治方面受到广泛的重视和采用。本文所讨论的A/O2工艺以膜生物反应器为基础,设计以A段的厌氧池以及O段含氧池设计工艺来对城市小区生活污水进行处理回用。通过模拟实验,在室温(15～25℃)环境下进行仿真实验,在系统稳定运行后进行相关数据测试,并进行分析,最终得出生物膜法A/O2工艺能够很好的处理小区生活污水,且出水水质完全达标国家杂用水水质标准,可用于小区绿化以及道路清洗降尘等。     

北京城市化进程中的水资源利用区际冲突初探

随着城市化进程的快速推进,北京市对水资源的需求量和对水质要求都相应提高,在流域水资源总量有限的情况下,引起同一流域内上游地区可用水量的减少,同时,也会要求上游地区采取各种措施提高水质保护水平,这在一定程度上限制了上游地区经济发展和人民生活质量的改善,使流域下游城市与上游地区之间产生水资源利用区际冲突.本文在分析北京市水资源供需矛盾的基础上,探讨了基于水质保护和需水量增加的流域水资源利用区际冲突问题,分析认为水资源总量不足、权属不清以及没有完全实行区际补偿机制,是产生水资源利用区际冲突的根本原因.建议协调流域内各地区的经济利益,建立水资源补偿与合作机制,逐步实施水权分配制度,实行流域水资源统一管理,建立流域水资源新型管理体制,同时加快大型调水工程建设和使用,是解决水资源利用区际冲突问题的主要途径.     

城市雨水资源化及其生态环境效应

城市化发展,城市地表水严重污染、地下水超量开采,开发利用城市雨水资源势在必行。雨水是一种最根本、最直接、最经济的水资源。可通过建造雨水贮留设施、就地下渗、回灌、屋面雨水拦裁、蓄集、绿化工程等多种途径实现雨水资源化。充分开发利用雨水资源不仅可以解决城市水资源危机,而且还会带来诸如：涵养地下水、缓解和恢复地面沉降、调节气候、净化空气、强化城市绿化、改善城市环境、改变城市排水系统、防治雨洪灾害等一系列生态环境效应。     

两个污水处理系统的能值与经济综合分析

运用改进的能值评价指标和经济指标对构建的两个污水处理综合系统("污水处理厂处理+脱水污泥填埋"及"污水处理厂处理+脱水污泥填埋+中水回用")进行了环境可持续性和经济竞争力的综合分析。改进的能值指标(能值产出率SEYR、环境负载率SELR、环境可持续发展指数SESI和能值受益率SEBR)是在考虑研究对象废物及产物能值对环境影响的基础上提出的,更好地反映了系统的特征。结果表明,中水回用系统的增加有利于提升系统的环境可持续发展能力;"污水处理厂处理+脱水污泥填埋+中水回用"系统较"污水厂处理+脱水污泥填埋"系统的经济竞争力差,但却拥有更强的可持续发展能力,有利的经济政策能够刺激其更好的推广运用。     

武汉市造纸行业资源代谢分析

资源代谢问题是造成产业系统生态环境影响的主要原因.在分析武汉市造纸行业资源代谢的基础上从资源输入-资源使用-环境胁迫-系统循环共生4个方面构建武汉市造纸行业资源代谢分析指标体系.运用模糊综合评判法和问题树模型对2007年武汉市造纸业的原材料、水、能源等资源的代谢与全国造纸行业平均水平进行了比较分析.结果表明:(1)武汉市造纸业资源代谢水平总体上评价等级为优,但某些指标与全国平均水平比还略有差距;(2)从资源输入角度分析,原材料输入生态效率及水资源输入生态效率等级为优,能源输入生态效率等级为良;(3)从资源使用角度分析,单位产品的原材料消耗及单位产品的水资源消耗等级为优,单位产品的能源消耗等级为良;(4)从环境胁迫角度分析,单位污染物工业总产值及单位产品污染物排放等级均为优,污染物达标排放率等级为良;(5)从系统循环共生分析,企业清洁生产达标率等级为良,资源持续利用及污染物治理等级为优,而中水回用率等级为差.通过代谢分析可得,武汉市造纸行业能源输入生态效率、单位产品能源消耗与全国平均水平比还有一定距离,整个行业中企业清洁生产比例还具有提升的空间;中水回用方面较弱,需要特别加强.     

海河流域生态需水核算

从生态系统角度分析了生态需水内涵和生态需水与生态用水概念的差别。探讨了海河流域自然陆地、河流、湿地、城市 4种生态系统类型生态需水核算方法 ,并对其生态需水量进行了核算。大气降水首先被天然植被利用后形成地表径流 ,才能被人类管理利用来满足经济水量和生态水量需求。从水资源管理来说 ,河流、湿地、城市等生态需水来源于径流性水资源可称为狭义生态需水 ,而包括利用降水性水资源的天然植被生态需水在内的全部生态系统生态需水可认为是广义的生态需水。狭义生态需水是水资源管理及生态需水研究和关注的重心。研究结果表明 :海河流域河流生态需水 31.6 4× 10 8m3,占多年平均天然径流量的 12 % ;湿地生态需水为 34.31× 10 8m3,占 13% ;城市生态需水量 10 .83× 10 8m3,占 4 .1% ,3项合计占径流总量的 2 9.1%。生态需水量是一个动态的值 ,随生态保护目标的提高和经济的发展核算结果必然发生变化 ,维护生态环境质量的状况不同 ,也存在最大、最小生态需水量的阈值问题 ,此类问题需今后进一步研究     

“生态位”元胞自动机在土地可持续规划模型中的应用

快速城市化带来了一系列的环境生态问题。有必要把生态学的概念引进城市规划中,以减少城市发展带来的弊端。提出了基于“生态位”的元胞自动机（CA）的新模型,并将其应用在土地利用规划中。探讨了如何通过“生态位”元胞自动机和GIS的结合进行城市土地可持续利用的规划。该模型可方便地探索不同土地利用政策下城市土地利用发展情景,能够为城市规划提供有用的决策支持。旨在探索通过模拟的手段对城市土地利用进行合理的规划。将该模型应用于快速发展的广州市,并取得了较有意义的结果。     

人工湿地在生态城市建设中的作用

生态城市的建设依赖于科学利用有限资源。随着我国城市化进程加快,水体污染日益严重,加剧了水资源的短缺。人工湿地是利用生物自净功能,低投入、低运行费、低能耗的环保型的污水处理技术。不仅可进行水资源的循环利用,而且美化环境、保护生物多样性。本文分析提出,人工湿地是生态城市建设中水资源利用的最有效模式,应大力发挥人工湿地在我国生态城市建设中的作用。     

猪场污水的A2/O-深度处理和中水回用

猪场污水采用A²/O-生物接触氧化-混凝沉淀-砂滤消毒组合方法处理,可以实行中水回用。原污水经过固液分离、调解池、竖流式初沉池、厌氧消化池、缺氧池、传统活性污泥曝气池、竖流式二沉池、接触氧化池、药剂混合池、斜板沉淀池、砂滤池、pH调解和消毒池处理后进入排放池,系统正常运行后处理废水可以达到GB8978-1996中规定的二级以上标准,处理水没有检测到病原微生物。中水引入中水塔,通过独立设计的中水道,可以应用到猪舍冲栏使用。而污泥通过污泥干化场得到干化。     

基于灰水足迹的中国城市水资源可持续利用综合评价

随着城市化的快速发展,中国城市水资源面临着水资源短缺与水环境恶化等挑战,因此加强城市水资源可持续利用对于中国可持续发展具有重要意义。基于灰水足迹核算对2016年中国地级市水资源可持续利用情况进行综合评价。研究结果表明：（1）中国城市灰水足迹水平差异大,平均值为23.40×10⁸ m³,主要集中在20.00×10⁸ m³以下。中国城市农业源灰水足迹比例占比主要在70%以上,工业源比例占比主要在20%以下,而生活源比例占比在40%以下;（2）全国灰水经济生产率在12.45-857.31元/m³范围内,地区差异明显。33%城市灰水足迹荷载系数均大于1,全国地级市灰水足迹荷载系数平均值为1.16,城市水资源利用已对水环境产生污染压力,用水不可持续;（3）城市水资源开发率与灰水足迹荷载系数呈一定程度的正相关关系,说明了城市发展对水资源利用的"量"和"质"的压力作用具有一定的协同关系;（4）水资源可持续利用程度呈现大型城市 > 特大型城市 > 超大型城市 > 中小型城市,城市发展一定程度上有助于水资源的可持续利用,但发展规模过大可能会造成用水高产而护水低效的现象。因地制宜的实行水资源循环经济发展模式以及适时纳入灰水足迹核算与管理体系,是当前城市化大背景下实现水资源可持续利用的重要途径。     

中国生态地理区城市水资源利用效率及影响因素

水资源利用效率是落实最严水资源管理制度和水生态文明建设的重要内容,是中国国民经济社会发展的重要战略问题。通过分类数据包络分析模型对2007-2016年中国生态地理区城市水资源利用效率进行测算,分析全国和生态地理区城市水资源利用效率特征,采用Tobit回归模型探讨中国和生态地理区城市用水效率的影响因素。研究结果表明：我国城市水资源利用效率普遍较低,全国水资源效率均值呈现先下降后上升波动式发展,全国城市间用水效率差距在缩小。生态地理区水资源利用效率差异显著,温带干旱区、温带半干旱区、温带半湿润区、温带湿润区和亚热带湿润区用水效率依次递减,区域间水资源效率差异在逐渐减小。城市人口、土地利用结构、经济发展水平、产业结构与全国城市水资源利用效率呈显著正相关,而城市供水、用水结构、水资源管理政策则表现为显著负相关性。     

雨水回收利用生态工程及其应用——以中国科学院研究生院怀柔新校区为例

为了节约北京市的水资源,减少雨水中所携带的污染物排放对环境造成的污染,结合中国科学院研究生院怀柔新校区即将建设的实际工程,对怀柔区的自然环境特征进行了调查,并根据现有校园规划设计方案,对园区内水量平衡进行计算,在最大化收集雨水和剩余中水的基础上,得出为保持园区内水量平衡,每月所需补充或外排的水量。同时,基于水量平衡表所得出的园区内水量较为丰富的结果,采用了自然回收净化、部分间接利用的雨水回收利用生态工程,并提出雨水回收利用流程的方案:针对校园内不同汇水面上的雨水质量不同的特点,分别对它们设计了不同的回收方法,使之最终汇入园区内的景观水系。景观水体中的水通过景观水处理装置进行循环处理,保证水的质量。灌溉绿化及清洗道路可直接抽取景观水使用。应用雨水回收生态工程取得了很好的生态效益与社会效益,既节约了水资源,又可以补充地下水源,防洪减排,还能减少雨水所携带的污染物对环境的破坏。     

原生动物在活性污泥中的作用

处理污水有三个重要作用 ,保护环境 ,维护生态系统的健康 ;除去污水中的病菌 ,维护人类健康 ;通过中水的回用 ,提高水资源的利用率。 1913年英国的Ａｒｄｅｒｎ和Ｌｏｃｋｅｔｔ在曼彻斯特建立了世界上第一座活性污泥试验工厂 ,现在活性污泥法已经成为世界各国广泛采用的污水处理方法。在我国城市污水处理厂中 ,采用活性污泥法的占 85 %以上 ,该法的中心环节是曝气形成活性污泥 ,通过生物消耗分解污染物 ,随后活性污泥在沉淀池中沉淀分离 ,从而净化污水。该过程的主要目的是通过微生物的吸收和降解 ,尽量减少污泥的生成量。原生动物是活性污…     

探讨中水回用工程在生态校园中的应用

进入二十一世纪以来,全社会对环境的重视达到了一个全新的高度,同时也制定了相关的环境保护标准,更新了环保法。在这种大背景下,也出现了建设生态校园的理念,在学校引入了中水回用工程,取得了不错的效果,其技术可操作性是生态校园建设的核心,在全国许多学校都得到了推广和应用。下面就对相关的中水回用工程在生态校园的应用情况进行简要分析,供未来生态校园建设参考。     

贵州水资源安全问题初探

随着社会经济的发展,丰水地区水资源的安全问题亦将影响到水资源的可持续利用,进而关系到国民经济的可持续发展。本文以贵州省为例,从水资源的水量安全、水质安全和水生态安全出发．在深入研究区域水资源概况和开发利用现状的基础上,初步探讨了贵州省的工程性缺水、水资源浪费、制度障碍等水资源安全问题。     

山地生态水文过程与降水资源调控研究进展

生态水文学是一个可定义和发展的学科, 是在不同时空尺度和一系列环境条件下探讨生态水文过程。山地的生态格局和水文过程对下游景观有重大的影响。针对山区干旱缺水、水生态退化以及水灾害等一系列生态问题, 从林草地水文生态效应角度, 探讨山地生态水文过程的研究进展, 山地降水资源调控技术措施和山地生态水文过程与降水资源调控的相关关系。结果表明: 植被生态需水量的计算方法包括面积定额法、潜水蒸发法、植物蒸散发量法、水量平衡法、生物量法、基于遥感技术的计算法等, 各种方面在不同区域的适用性不同; 生态水文模型有SWAT模型、SWIN模型、EcoHAT模型等, 不同的模型应用领域不一; 降水资源的高效利用措施包括降水资源的就地利用—入渗水利用, 如坡改梯工程、集水造林种草工程以及适时深耕技术等; 降水资源的叠加利用—径流水利用, 如淤地坝工程和坡面集水造林种草工程等; 以及降水资源的间接利用—蒸发水利用三个方面, 如黑色覆盖技术、砾石覆盖技术和土壤覆盖技术等。以河北太行山区为例, 分析得出造林坡地的径流系数明显低于裸岩坡地。山地水旱灾害形成机制与水资源调控利用技术的研究、坡地与流域的降雨径流关系研究等方面应是未来山地生态水文过程的研究重点。