到目前为止,城市污水的再生回用已开展50多年了,根据目前城市污水回用技术发展情况,城市污水回用的途径主要包括工业回用、农业回用、城市生活污水回用和回灌地下水等。
污水回用于工业
长期以来,工业用水量很大,由于用途不同,水质的要求也不同,排放的污水性质也不同。要求水质满足工厂各部门的需要是不经济的做法。如果回用水达到生产标准而且污水回用的成本低于从厂外购买“新鲜水”的价格,则可将其作为生产水源。目前常见的工业回用水方式有:
■厂内回用。根据各生产环节的不同,在工厂内部合理配置用水,不仅减少新鲜水的用量,还可以节约处理费用。这一做法与生产工艺、生产系统和运行管理密切相关,回用水的水量和水质决定了其可靠性;
■将城市污水经适当处理和再生后作为部分工业用水以代替新鲜水,通常作为锅炉补给水和冷却水等。值得指出的是,再生水并不等同于回用水,它更强调对污水进行深度处理,使其恢复到天然水质的程度,无害于人体,是回用水的一种特殊形式;
■工业企业之间污水回用。这要求不同企业之间具备逐级关联用水的水质、水量和实施条件。
例:北京市高碑店污水处理厂对二级排放水投加石灰等作深度处理,再回用于电厂循环冷却水系统。据2000年的实际运行数据统计,按电厂70%~80%额定发电负荷计算,每月平均节约新鲜水45万立方米,节水率40%,相当于在相同用水量情况下增加发电量一倍以上。
在莫斯科市东南区,设有专用的工业用水系统,有36家工厂利用再生的城市污水,污水回用总量达5.5×105立方米每天。库里杨诺夫污水处理厂的处理能力为3.66×105立方米每天,其出水经过深度处理后全部回用于工业企业。在切利雅宾克市,城市污水再生后回用,回用水量达3.3×105立方米每天。
污水回用于农业灌溉
从我国或全世界范围来看,农业都是比较大的用水户,用水量占全世界总用水量的2/3。将处理后的污水用于农业灌溉具有许多优点:
水源的成本低;对防治污染与解决环境卫生问题是一种经济的废水处置方法;回用水中含有的营养物质有助于植物生长;为向地下水库回灌提供附加处理。
我国目前的绝大部分农业灌溉用水由各水利工程供水,污水灌溉比例较小。全国污水灌溉的农田面积略多于3.3万平方公里,占全国灌溉农田总面积的7.3%,主要分布在北方水资源缺乏的海、辽、黄、淮四大流域,约占全国污水灌溉面积的85%。
例:许多国家将污水用于灌溉,如英、美、俄等国就将城市污水用于大面积草地灌溉。对于以色列这样一个严重缺水的国家,利用污水被认为是解决目前水源不足的主要途径,有70%的污水用于农业灌溉。以色列Shafdam工程将特拉维市及其相邻地区的污水经二级处理后注入入渗池,利用土壤的净化作用,在土地中保存400余天后经回收井抽出,利用专门的管道输送到南部缺水的Neger地区,每年可以向该地区提供1亿立方米的灌溉水。
城市生活的污水回用
目前,城市回用水主要局限于不直接与人体接触的用途。例如城市的绿化、浇洒;公园的景观用水、补充河道、划船滑冰等水上娱乐用水;冲洗汽车冲洗厕所用水;野生动物的栖息地和湿地的补水等。通过污水回用,为城市创造了良好的水环境,补充维持了城市水体的生态水量,同时节约了市政用水。
例:日本从1985~1996年用再生水复活了150条城市小河流。大连经济开发区利用再生水喷洒街道花园、林阴树带,天津开发区污水处理厂的回用水经脱盐处理后用于休闲娱乐的景观湖面用水。
回灌地下水
城市污水处理后用于地下水回灌的目的主要是补充地下水供应,防止地面沉降,防止海水及苦咸水入侵,贮存地表水(包括雨水、洪水和再生水)。
地下水回灌可以直接注水到含水层或利用回灌水池。回灌再生水可用于农业、工业以及用于建立水力屏障。当再生水回灌到均匀沙粒含水层中时,在回灌点几百米距离内,绝大部分病毒和细菌都能去除微生物。水在回灌前除了需要经过生物处理,还必须有效地去除有毒有机物与重金属。
污水处理后在回灌过程中通过土壤的渗滤能获得进一步的处理,比较后使再生水和地下水成为一体。因此,采用直接注水到含水层需要重视公共卫生的问题,其污水处理应满足饮用水标准,而采用回灌水池,一般二级出水或增加流水线即可满足要求。
污水回用于地下水回灌,其水质一般应满足不会引起地下水水质恶化、不会使注水井和含水层堵塞、不腐蚀注水系统的机械和设备三个条件。
其他回用
城市污水除上述几种主要的回用方式外,还有其他一些回用方式,但由于其技术经济等方面的可行性差,因此没有得到重视和推广,甚至没有得到认同。例如城市污水回用于饮用。
污水直接回用于饮用水目前还没有得到推广,主要因为:
安全性问题以及人们的观念和心理承受能力问题。目前对于饮用处理后的污水,人们在心理上还难以接受,这主要是担心饮水安全,即使在饮用水极度缺乏的地区,人们也更愿意采用费用较高的海水淡化或长距离引水解决饮水问题。只有随着科技的进一步发展和人们思想观念与意识的不断提高,在相当一段时间后,污水直接回用于饮用水才可能在心理上被人们接受。
回用成本问题。将污水处理到可以饮用的水质条件,就现有的处理净化技术来讲,需要复杂的处理流程和很高的处理成本,这却是绝大多数城市无法承担的。因此到目前为止,污水直接回用饮用的工程实例很少。